不銹鋼精密鑄造的機械性能比鑄鐵高,但其鑄(zhu)造性能卻比鑄鐵差,屬于熔模精密鑄造或精密鑄造。不銹鋼(gang)具有熔點較高,鋼液易氧化、鋼水的流動性差、收縮性大等特點,精密鑄造適用于各種類型不銹鋼的鑄造。
硅溶膠工藝不銹鋼鑄造屬于熔模精密鑄造或精密鑄造,是一種少切削或無切削的鑄造工藝,是鑄造行業中的一項優異的工藝技術,其應用非常廣泛。它不僅適用于各種類型、各種合金的鑄造,而且生產出的鑄件尺寸精度、表面質量比其他鑄造方法更高,甚至其他鑄造方法難以鑄造的復雜、耐高溫、不易于加工的鑄件,均可采用熔模精密鑄造鑄得。
所(suo)謂熔(rong)(rong)模鑄(zhu)造(zao)(zao)工藝(yi),簡(jian)單說就(jiu)是用(yong)易熔(rong)(rong)材(例如蠟料(liao)或塑料(liao))制成可熔(rong)(rong)性模型(xing)(xing)(簡(jian)稱熔(rong)(rong)模或模型(xing)(xing)),在(zai)其(qi)上(shang)涂(tu)覆若干層特制的耐(nai)火涂(tu)料(liao),經(jing)過干燥和硬化形成一(yi)個整體型(xing)(xing)殼(ke)(ke)后(hou),再用(yong)蒸(zheng)汽或熱水從型(xing)(xing)殼(ke)(ke)中熔(rong)(rong)掉模型(xing)(xing),然后(hou)把型(xing)(xing)殼(ke)(ke)置(zhi)于砂箱(xiang)中,在(zai)其(qi)四周填充干砂造(zao)(zao)型(xing)(xing),最(zui)后(hou)將鑄(zhu)型(xing)(xing)放入焙燒(shao)爐中經(jing)過高溫焙燒(shao)(如采用(yong)高強度型(xing)(xing)殼(ke)(ke)時,可不必造(zao)(zao)型(xing)(xing)而將脫(tuo)模后(hou)的型(xing)(xing)殼(ke)(ke)直接焙燒(shao)),鑄(zhu)型(xing)(xing)或型(xing)(xing)殼(ke)(ke)經(jing)焙燒(shao)后(hou),于其(qi)中澆注熔(rong)(rong)融金屬而得到鑄(zhu)件。
熔(rong)模鑄(zhu)(zhu)件(jian)尺寸精度較(jiao)高(gao),一般(ban)可達(da)CT4~6(砂型(xing)鑄(zhu)(zhu)造為CT10~13,壓鑄(zhu)(zhu)為CT5~7),當然由于熔(rong)模鑄(zhu)(zhu)造的(de)(de)(de)(de)工藝過(guo)程(cheng)復雜(za),影響鑄(zhu)(zhu)件(jian)尺寸精度的(de)(de)(de)(de)因素較(jiao)多(duo),例如(ru)模料(liao)的(de)(de)(de)(de)收縮、熔(rong)模的(de)(de)(de)(de)變形(xing)、型(xing)殼在加熱和冷(leng)卻過(guo)程(cheng)中的(de)(de)(de)(de)線量(liang)變化、合金(jin)的(de)(de)(de)(de)收縮率以及(ji)在凝固過(guo)程(cheng)中鑄(zhu)(zhu)件(jian)的(de)(de)(de)(de)變形(xing)等,所以普通(tong)熔(rong)模鑄(zhu)(zhu)件(jian)的(de)(de)(de)(de)尺寸精度雖然較(jiao)高(gao),但其一致(zhi)性仍需提高(gao)(采用中、高(gao)溫(wen)蠟料(liao)的(de)(de)(de)(de)鑄(zhu)(zhu)件(jian)尺寸一致(zhi)性要提高(gao)很多(duo))。
壓(ya)制(zhi)熔(rong)模(mo)時,采(cai)用(yong)型(xing)(xing)(xing)腔表面(mian)光潔(jie)度(du)高的(de)(de)壓(ya)型(xing)(xing)(xing),因此,熔(rong)模(mo)的(de)(de)表面(mian)光潔(jie)度(du)也比較高。此外,型(xing)(xing)(xing)殼由耐(nai)高溫的(de)(de)特殊黏結劑和耐(nai)火材料配制(zhi)成的(de)(de)耐(nai)火涂(tu)料涂(tu)掛(gua)在熔(rong)模(mo)上而制(zhi)成,與熔(rong)融(rong)金(jin)屬直接接觸的(de)(de)型(xing)(xing)(xing)腔內表面(mian)光潔(jie)度(du)高。所以,熔(rong)模(mo)鑄件的(de)(de)表面(mian)光潔(jie)度(du)比一般鑄件的(de)(de)高,一般可達Ra1.6~3.2μm。
熔模鑄造最大的(de)優點就是(shi)由于熔模鑄件(jian)有著(zhu)很高(gao)的(de)尺寸精度和(he)表面光(guang)潔度,所以可(ke)(ke)減少機(ji)械加(jia)(jia)工(gong)(gong)工(gong)(gong)作,只是(shi)在零件(jian)上要求(qiu)較高(gao)的(de)部位留少許加(jia)(jia)工(gong)(gong)余量(liang)即(ji)可(ke)(ke),甚至某些鑄件(jian)只留打磨、拋光(guang)余量(liang),不(bu)必機(ji)械加(jia)(jia)工(gong)(gong)即(ji)可(ke)(ke)使用。由此可(ke)(ke)見(jian),采用熔模鑄造方法,可(ke)(ke)以大量(liang)節省機(ji)床設備和(he)加(jia)(jia)工(gong)(gong)工(gong)(gong)時,大幅(fu)度節約原(yuan)材料金屬。
不(bu)銹(xiu)鋼(gang)各種鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)工藝的(de)主(zhu)要特點比(bi)較,見表(biao)2-2。表(biao)中包括利用(yong)金屬型(xing)(xing)永(yong)久型(xing)(xing)模及壓鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)方面的(de)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)工藝。實(shi)際直到最近,由于(yu)所用(yong)壓鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)機的(de)金屬配件,包括壓型(xing)(xing)要承(cheng)受強(qiang)烈的(de)熱沖擊,使金屬配件的(de)使用(yong)壽(shou)命縮短,因此(ci)還沒(mei)有哪類鋼(gang)應用(yong)該鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)工藝可進行(xing)大批量生產(chan)。但是壓鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)工藝具有很高的(de)生產(chan)率,故(gu)研究不(bu)銹(xiu)鋼(gang)壓鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)法發展(zhan)很快,已(yi)成(cheng)為現在生產(chan)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)件可行(xing)方法之一。
熔(rong)模鑄(zhu)(zhu)造方法的(de)(de)(de)另(ling)一優(you)點是(shi),它(ta)可以鑄(zhu)(zhu)造各種(zhong)合(he)金的(de)(de)(de)復雜的(de)(de)(de)鑄(zhu)(zhu)件,特別是(shi)可以鑄(zhu)(zhu)造高溫(wen)(wen)合(he)金鑄(zhu)(zhu)件。如噴(pen)氣式發動機(ji)的(de)(de)(de)葉片,其流線型外廓(kuo)與(yu)冷卻用(yong)內腔,用(yong)機(ji)械加工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝幾(ji)乎無法形成。用(yong)熔(rong)模鑄(zhu)(zhu)造工(gong)(gong)藝生產不(bu)僅(jin)可以做(zuo)到批(pi)量生產,保(bao)證(zheng)了(le)鑄(zhu)(zhu)件的(de)(de)(de)一致性,而且避免了(le)機(ji)械加工(gong)(gong)后殘留(liu)刀紋的(de)(de)(de)應力集中。它(ta)們的(de)(de)(de)基本工(gong)(gong)藝還是(shi)差距不(bu)大的(de)(de)(de),主要(yao)是(shi)不(bu)銹鋼熔(rong)煉溫(wen)(wen)度略高,所采用(yong)的(de)(de)(de)造型材(cai)(cai)料(liao)及熔(rong)煉爐(lu)的(de)(de)(de)筑(zhu)爐(lu)材(cai)(cai)料(liao)有差異。
另外如果需(xu)(xu)要(yao)準確(que)區(qu)別鑄(zhu)造(zao)(zao),則還需(xu)(xu)要(yao)說(shuo)(shuo)明(ming)兩者(zhe)采用的是(shi)什(shen)么工(gong)(gong)藝生產(chan),例如普(pu)通砂鑄(zhu)、熔模鑄(zhu)造(zao)(zao),熔模鑄(zhu)造(zao)(zao)又分水玻璃工(gong)(gong)藝、硅酸乙酯(zhi)工(gong)(gong)藝或硅溶膠工(gong)(gong)藝等等,沒(mei)有(you)具體說(shuo)(shuo)明(ming)及產(chan)品生產(chan)要(yao)求(qiu),很難明(ming)確(que)說(shuo)(shuo)明(ming)兩者(zhe)間的具體差異。
鑄(zhu)造(zao)是將液體金屬澆注到鑄(zhu)型,待其冷卻凝固(gu)后(hou),以(yi)獲得一(yi)定形(xing)狀和性能鑄(zhu)件的成型方(fang)法。多數鑄(zhu)件需要機(ji)(ji)械(xie)加工后(hou)方(fang)可使(shi)用,這類鑄(zhu)件叫做鑄(zhu)造(zao)毛坯(pi)。也有的不經過機(ji)(ji)械(xie)加工直接裝配到機(ji)(ji)器上即可使(shi)用。
鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)方法有(you)很多,常(chang)分(fen)為(wei)砂(sha)型鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)和特種鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)兩類。砂(sha)型鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)即為(wei)型砂(sha)緊(jin)實成型的鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)方法。特種鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)是與砂(sha)型鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)不同的其(qi)他鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)方法,如金屬型鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)、壓(ya)力鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)、離心(xin)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)、熔模鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)、陶瓷(ci)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)等。
熔模鑄造工藝流(liu)程,見圖 2-13。
熔模鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造、精(jing)(jing)密(mi)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造及失(shi)蠟(la)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造在本質(zhi)上都(dou)是(shi)完(wan)全相(xiang)同的(de)。精(jing)(jing)密(mi)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造的(de)特點是(shi)在設計(ji)上較(jiao)其(qi)(qi)他金屬(shu)成型法(fa)(fa)(fa)具有更大(da)的(de)靈活性(xing)。當鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)(jian)(jian)形(xing)狀復(fu)雜而(er)精(jing)(jing)度要求又較(jiao)高(gao)時(shi),許多合金包括不銹(xiu)鋼都(dou)可用(yong)此法(fa)(fa)(fa)生產(chan)。鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)(jian)(jian)可達到(dao)較(jiao)高(gao)的(de)精(jing)(jing)度,因此鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)(jian)(jian)可以(yi)少加工(gong)或不需切削加工(gong)。此法(fa)(fa)(fa)與砂型鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造相(xiang)似,即在金屬(shu)澆(jiao)注、凝固后(hou)破壞鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型取出鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)(jian)(jian)。但精(jing)(jing)密(mi)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造又與其(qi)(qi)他鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造方(fang)法(fa)(fa)(fa)不同,即模樣和鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型都(dou)是(shi)一(yi)次性(xing)的(de)。
生產(chan)蠟模的壓型(xing)根據所需鑄件的精度及(ji)壓型(xing)的使用壽命,可選用鋼、鋁、軟金屬或橡膠替材(cai)料來制造。
精密鑄(zhu)(zhu)件可由實型(xing)(xing)法或(huo)陶瓷殼(ke)型(xing)(xing)法生產。實型(xing)(xing)法(見圖2-14)是(shi)用細的(de)硅膠(jiao)涂料(liao)先在(zai)一次性(xing)的(de)模(mo)樣(yang)(yang)上涂刷一層,再(zai)撒(sa)上耐火沙子,然后在(zai)模(mo)樣(yang)(yang)周圍灌以(yi)漿(jiang)料(liao),并讓其(qi)凝固。模(mo)樣(yang)(yang)因為沒有(you)分型(xing)(xing)面,所(suo)以(yi)所(suo)有(you)尺寸公(gong)差都保證(zheng)一定(ding)的(de)精度(du)。振動(dong)砂箱使模(mo)樣(yang)(yang)周圍的(de)漿(jiang)料(liao)密實而無(wu)氣(qi)(qi)泡,并使水和(he)固體材料(liao)分離,由型(xing)(xing)箱上部排(pai)出。將砂箱倒(dao)置在(zai)烘爐中,使蠟模(mo)熔(rong)化蠟液流出,即剩下鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)。鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)在(zai)高溫下進(jin)行焙燒,熔(rong)燒后當鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)還處在(zai)熱狀態即準備進(jin)行澆(jiao)注(zhu)。鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)按(an)垂(chui)直方式排(pai)列,通常采用重力澆(jiao)注(zhu),有(you)時也采用離心、真空或(huo)大氣(qi)(qi)壓力的(de)方法,在(zai)熱的(de)鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)中進(jin)行澆(jiao)注(zhu)。澆(jiao)注(zhu)完畢(bi)后,使鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)冷卻,然后破壞鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)取出鑄(zhu)(zhu)件。
陶(tao)瓷殼型(xing)鑄(zhu)造(zao)由于(yu)制作鑄(zhu)型(xing)的(de)(de)費用(yong)較(jiao)實(shi)型(xing)鑄(zhu)造(zao)法便宜,這(zhe)已(yi)被證實(shi)對精密(mi)鑄(zhu)造(zao)生(sheng)產(chan)者是有(you)利(li)的(de)(de)。精鑄(zhu)法的(de)(de)模(mo)樣是用(yong)蠟模(mo)在中心直澆口(kou)棒上(見圖2-14)。經組(zu)(zu)成好的(de)(de)模(mo)組(zu)(zu)在合適的(de)(de)溶劑(ji)中仔(zi)細清(qing)洗(xi),浸人硅酸乙(yi)酯中滴(di)流(liu)幾分鐘(zhong)。停止滴(di)流(liu)后(hou),將模(mo)組(zu)(zu)放入流(liu)態床中涂(tu)(tu)刷(shua)熔融(rong)過(guo)的(de)(de)細石英粉漿。浸漬(zi)、滴(di)流(liu)及涂(tu)(tu)刷(shua)重復進行。第(di)三次以后(hou)可(ke)用(yong)較(jiao)粗的(de)(de)熔融(rong)過(guo)的(de)(de)石英砂涂(tu)(tu)刷(shua),一般涂(tu)(tu)刷(shua)5層就足(zu)夠了(le)。陶(tao)瓷殼型(xing)鑄(zhu)造(zao)占所有(you)精密(mi)鑄(zhu)件的(de)(de)85%以上。
蠟(la)(la)模(mo)(mo)通(tong)常優(you)于(yu)(yu)塑料模(mo)(mo)。因為它(ta)價格比較便宜而(er)且容易焊成樹狀。由(you)于(yu)(yu)蠟(la)(la)模(mo)(mo)尺(chi)寸(cun)對溫度具有敏感(gan)性(xing),故通(tong)常為它(ta)提供具有空調的(de)(de)(de)(de)房間。精(jing)密鑄(zhu)造(zao)(zao)法尺(chi)寸(cun)公(gong)差的(de)(de)(de)(de)控制不僅要(yao)考慮鑄(zhu)件本身(shen)尺(chi)寸(cun)的(de)(de)(de)(de)變化(hua),也要(yao)計算蠟(la)(la)模(mo)(mo)及(ji)(ji)鑄(zhu)型尺(chi)寸(cun)的(de)(de)(de)(de)變化(hua)。液態蠟(la)(la)注(zhu)入(ru)壓(ya)型后凝固及(ji)(ji)冷卻時收縮,陶瓷(ci)殼(ke)型在高溫加熱時引起尺(chi)寸(cun)的(de)(de)(de)(de)變化(hua),鑄(zhu)造(zao)(zao)合金在凝固及(ji)(ji)隨后冷卻時的(de)(de)(de)(de)收縮,所(suo)有這(zhe)些尺(chi)寸(cun)的(de)(de)(de)(de)變化(hua),都(dou)要(yao)通(tong)過制造(zao)(zao)壓(ya)型時來(lai)加以補償,而(er)蠟(la)(la)模(mo)(mo)是由(you)壓(ya)型直接制造(zao)(zao)出來(lai)的(de)(de)(de)(de)。
常用(yong)的(de)(de)精(jing)密鑄造混合料中的(de)(de)耐火(huo)材料為細石(shi)英(ying)砂和石(shi)英(ying)粉。有時由于要獲得高熔點或改進熱穩(wen)定性,也采(cai)用(yong)其他耐火(huo)材料,如鋯石(shi)英(ying)、剛(gang)玉、氧化(hua)鎂(mei),黏結劑包括硅酸乙酯及磷酸鎂(mei)。
圖2-14是熔模鑄(zhu)造工(gong)藝過程的(de)示意圖。
這些黏結(jie)劑(ji)在(zai)鑄型脫蠟(la)后經(jing)過高溫(wen)(980~1100℃)焙(bei)燒,使可獲得足夠(gou)的強度(du)。
精(jing)密鑄(zhu)造的設(she)計者在(zai)鑄(zhu)件幾何形狀的設(she)計方面(mian)有著廣闊的天(tian)地。在(zai)蠟模中(zhong)應用水(shui)溶性蠟芯(xin),就完全(quan)能生產出內部輪廓相當復雜的鑄(zhu)件。這(zhe)些芯(xin)子在(zai)形成(cheng)整個鑄(zhu)型之前,便從(cong)蠟模中(zhong)被(bei)熔掉。在(zai)澆注后,不銹鋼(gang)鑄(zhu)件可在(zai)專門(men)的鹽浴池中(zhong)清理,從(cong)型芯(xin)形成(cheng)的空(kong)腔中(zhong)去除耐火鑄(zhu)型。
精密鑄造的(de)主要(yao)特點:
①. 精(jing)鑄件尺寸能很好(hao)地控制且表面(mian)光潔度極佳。
②. 適(shi)用于(yu)生產(chan)幾何(he)形狀復雜的鑄件。除表面需(xu)要進行切削加工(gong)外,可避免昂(ang)貴(gui)的裝配或加工(gong)費用。
③. 沒有(you)像采用上、下箱(xiang)方法生產時那樣,在鑄(zhu)件上存在分型線。
④. 成本較砂型鑄造為高。
鑄造設(she)計者一直在(zai)考慮(lv)按照砂型(xing)鑄造方(fang)法(fa)或陶(tao)瓷(ci)型(xing)鑄造方(fang)法(fa)來生產(chan)質量超過4.54kg的(de)精密(mi)鑄件(jian)(jian)。用精密(mi)鑄造法(fa)生產(chan)尺(chi)寸較小、形狀復雜的(de)鑄件(jian)(jian)已得到普遍(bian)的(de)認(ren)(ren)可和承認(ren)(ren)。但這種情(qing)況(kuang)還正在(zai)變(bian)化,已經(jing)生產(chan)了許多質量為(wei)22.7~45.4kg的(de)精密(mi)鑄件(jian)(jian),事實上(shang)已生產(chan)過一些鋼鑄件(jian)(jian),其質量已達(da)227kg。
由此可(ke)見,如果零件尺(chi)寸較大(da),設計者沒有理(li)由排除采用精密鑄造法生產的可(ke)能性。