不銹鋼精密鑄造的機械性能比鑄鐵高,但其鑄造性能卻比鑄鐵差,屬于熔模精密鑄造或精密鑄造。不銹鋼具有熔點較高,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。
所謂(wei)熔模(mo)(mo)鑄(zhu)造(zao)工(gong)藝,簡單說就(jiu)是(shi)用(yong)易熔材(cai)(例如蠟料(liao)或(huo)塑料(liao))制成可熔性(xing)模(mo)(mo)型(xing)(xing)(xing)(xing)(簡稱熔模(mo)(mo)或(huo)模(mo)(mo)型(xing)(xing)(xing)(xing)),在其(qi)上涂(tu)覆若干(gan)層特制的(de)耐火涂(tu)料(liao),經(jing)過(guo)干(gan)燥和硬化形成一個整體型(xing)(xing)(xing)(xing)殼(ke)后(hou),再用(yong)蒸汽或(huo)熱水從型(xing)(xing)(xing)(xing)殼(ke)中(zhong)熔掉模(mo)(mo)型(xing)(xing)(xing)(xing),然后(hou)把型(xing)(xing)(xing)(xing)殼(ke)置于砂箱(xiang)中(zhong),在其(qi)四周填充干(gan)砂造(zao)型(xing)(xing)(xing)(xing),最后(hou)將鑄(zhu)型(xing)(xing)(xing)(xing)放入焙燒(shao)爐中(zhong)經(jing)過(guo)高溫焙燒(shao)(如采(cai)用(yong)高強(qiang)度型(xing)(xing)(xing)(xing)殼(ke)時,可不必造(zao)型(xing)(xing)(xing)(xing)而將脫模(mo)(mo)后(hou)的(de)型(xing)(xing)(xing)(xing)殼(ke)直接焙燒(shao)),鑄(zhu)型(xing)(xing)(xing)(xing)或(huo)型(xing)(xing)(xing)(xing)殼(ke)經(jing)焙燒(shao)后(hou),于其(qi)中(zhong)澆注熔融金屬而得(de)到鑄(zhu)件。
熔(rong)模鑄(zhu)(zhu)件(jian)尺(chi)寸精(jing)度較(jiao)高(gao),一般可達(da)CT4~6(砂型鑄(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)工藝過程(cheng)復雜,影(ying)響鑄(zhu)(zhu)件(jian)尺(chi)寸精(jing)度的(de)因素較(jiao)多,例如(ru)模料的(de)收縮、熔(rong)模的(de)變(bian)形、型殼在(zai)加熱和冷卻過程(cheng)中的(de)線量變(bian)化、合金的(de)收縮率以及在(zai)凝固過程(cheng)中鑄(zhu)(zhu)件(jian)的(de)變(bian)形等,所以普通熔(rong)模鑄(zhu)(zhu)件(jian)的(de)尺(chi)寸精(jing)度雖然較(jiao)高(gao),但其(qi)一致(zhi)性仍需提(ti)高(gao)(采用(yong)中、高(gao)溫蠟料的(de)鑄(zhu)(zhu)件(jian)尺(chi)寸一致(zhi)性要提(ti)高(gao)很多)。
壓制(zhi)熔(rong)模時,采用型腔(qiang)表(biao)面(mian)(mian)光(guang)(guang)潔(jie)度高的壓型,因此,熔(rong)模的表(biao)面(mian)(mian)光(guang)(guang)潔(jie)度也(ye)比較高。此外,型殼由(you)耐高溫的特殊黏結(jie)劑和(he)耐火(huo)材料(liao)配(pei)制(zhi)成的耐火(huo)涂料(liao)涂掛在熔(rong)模上而制(zhi)成,與熔(rong)融金屬直接(jie)接(jie)觸的型腔(qiang)內表(biao)面(mian)(mian)光(guang)(guang)潔(jie)度高。所以,熔(rong)模鑄件的表(biao)面(mian)(mian)光(guang)(guang)潔(jie)度比一般(ban)鑄件的高,一般(ban)可達Ra1.6~3.2μm。
熔模(mo)(mo)鑄造(zao)(zao)最大(da)的優(you)點就(jiu)是(shi)由于熔模(mo)(mo)鑄件(jian)有著很(hen)高(gao)的尺(chi)寸精度(du)和(he)表面光潔度(du),所以可(ke)減(jian)少機(ji)(ji)械加(jia)工工作(zuo),只是(shi)在(zai)零件(jian)上要求較(jiao)高(gao)的部(bu)位(wei)留少許加(jia)工余量即可(ke),甚(shen)至某些(xie)鑄件(jian)只留打磨、拋光余量,不必(bi)機(ji)(ji)械加(jia)工即可(ke)使用。由此可(ke)見,采用熔模(mo)(mo)鑄造(zao)(zao)方法,可(ke)以大(da)量節省機(ji)(ji)床設備和(he)加(jia)工工時,大(da)幅度(du)節約(yue)原(yuan)材料金屬(shu)。
不(bu)銹(xiu)鋼(gang)各種鑄(zhu)造工(gong)(gong)(gong)藝(yi)的主要特點比較,見表(biao)2-2。表(biao)中(zhong)包括利用(yong)金屬(shu)型永久型模及壓(ya)(ya)鑄(zhu)方面(mian)的鑄(zhu)造工(gong)(gong)(gong)藝(yi)。實際直(zhi)到最近(jin),由于所(suo)用(yong)壓(ya)(ya)鑄(zhu)機的金屬(shu)配件(jian),包括壓(ya)(ya)型要承受強烈的熱(re)沖擊,使(shi)(shi)金屬(shu)配件(jian)的使(shi)(shi)用(yong)壽命縮短,因(yin)此(ci)還沒有哪類(lei)鋼(gang)應用(yong)該鑄(zhu)造工(gong)(gong)(gong)藝(yi)可進行大批量生產(chan)(chan)。但是(shi)壓(ya)(ya)鑄(zhu)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)具有很高的生產(chan)(chan)率(lv),故研(yan)究不(bu)銹(xiu)鋼(gang)壓(ya)(ya)鑄(zhu)法發展很快,已成為現(xian)在生產(chan)(chan)鑄(zhu)件(jian)可行方法之一。

熔(rong)模鑄(zhu)(zhu)造(zao)方(fang)法的(de)(de)(de)另(ling)一(yi)優點是(shi),它可(ke)以(yi)鑄(zhu)(zhu)造(zao)各種合(he)金的(de)(de)(de)復雜的(de)(de)(de)鑄(zhu)(zhu)件,特(te)別是(shi)可(ke)以(yi)鑄(zhu)(zhu)造(zao)高溫(wen)(wen)合(he)金鑄(zhu)(zhu)件。如噴(pen)氣(qi)式發動機的(de)(de)(de)葉(xie)片,其流(liu)線(xian)型外廓(kuo)與冷卻用內(nei)腔(qiang),用機械加工工藝幾(ji)乎無法形成。用熔(rong)模鑄(zhu)(zhu)造(zao)工藝生(sheng)產不(bu)僅(jin)可(ke)以(yi)做到批量生(sheng)產,保證(zheng)了鑄(zhu)(zhu)件的(de)(de)(de)一(yi)致性,而且避免了機械加工后殘留(liu)刀紋的(de)(de)(de)應力(li)集中。它們(men)的(de)(de)(de)基本工藝還是(shi)差距(ju)不(bu)大的(de)(de)(de),主(zhu)要是(shi)不(bu)銹鋼(gang)熔(rong)煉溫(wen)(wen)度(du)略(lve)高,所采(cai)用的(de)(de)(de)造(zao)型材料及熔(rong)煉爐的(de)(de)(de)筑爐材料有差異。
另外如果需要(yao)準確(que)區別鑄(zhu)造,則還需要(yao)說明(ming)(ming)(ming)兩(liang)者采用的(de)(de)是(shi)什么工(gong)藝(yi)(yi)生產,例如普通(tong)砂鑄(zhu)、熔模鑄(zhu)造,熔模鑄(zhu)造又(you)分水(shui)玻(bo)璃(li)工(gong)藝(yi)(yi)、硅酸(suan)乙(yi)酯(zhi)工(gong)藝(yi)(yi)或硅溶膠工(gong)藝(yi)(yi)等等,沒(mei)有(you)具體(ti)(ti)說明(ming)(ming)(ming)及產品生產要(yao)求,很難明(ming)(ming)(ming)確(que)說明(ming)(ming)(ming)兩(liang)者間的(de)(de)具體(ti)(ti)差(cha)異(yi)。
鑄(zhu)造(zao)是將液(ye)體金屬(shu)澆注到鑄(zhu)型(xing),待其冷卻凝固后,以獲得一定形狀和性能鑄(zhu)件(jian)的成型(xing)方法。多數鑄(zhu)件(jian)需要(yao)機(ji)械加工后方可使(shi)用,這類鑄(zhu)件(jian)叫做(zuo)鑄(zhu)造(zao)毛(mao)坯(pi)。也有的不經過機(ji)械加工直接裝配到機(ji)器上即可使(shi)用。
鑄造(zao)方(fang)(fang)法(fa)有很多,常(chang)分為砂型(xing)(xing)鑄造(zao)和特種鑄造(zao)兩類(lei)。砂型(xing)(xing)鑄造(zao)即為型(xing)(xing)砂緊實成型(xing)(xing)的鑄造(zao)方(fang)(fang)法(fa)。特種鑄造(zao)是(shi)與砂型(xing)(xing)鑄造(zao)不同的其(qi)他鑄造(zao)方(fang)(fang)法(fa),如金屬型(xing)(xing)鑄造(zao)、壓(ya)力(li)鑄造(zao)、離心鑄造(zao)、熔(rong)模鑄造(zao)、陶瓷(ci)鑄造(zao)等(deng)。
熔模鑄造工藝流(liu)程,見圖 2-13。

熔模(mo)鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)、精(jing)密(mi)鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)及失蠟鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)在本質上都(dou)(dou)是完全相同的。精(jing)密(mi)鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)的特點是在設計上較(jiao)其他(ta)金屬成型法具有更大的靈(ling)活性(xing)。當鑄(zhu)(zhu)件(jian)形狀復雜而精(jing)度要求又(you)(you)較(jiao)高(gao)時,許多合金包(bao)括(kuo)不銹(xiu)鋼都(dou)(dou)可用此法生產。鑄(zhu)(zhu)件(jian)可達到較(jiao)高(gao)的精(jing)度,因此鑄(zhu)(zhu)件(jian)可以少加工或不需切削加工。此法與砂(sha)型鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)相似(si),即在金屬澆(jiao)注、凝固后破壞鑄(zhu)(zhu)型取(qu)出(chu)鑄(zhu)(zhu)件(jian)。但精(jing)密(mi)鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)又(you)(you)與其他(ta)鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)方法不同,即模(mo)樣和鑄(zhu)(zhu)型都(dou)(dou)是一(yi)次性(xing)的。
生(sheng)產蠟模的壓型根據所需鑄件(jian)的精度及壓型的使用壽命,可選用鋼(gang)、鋁、軟(ruan)金屬或橡膠替材料來(lai)制造。
精(jing)密(mi)鑄(zhu)件可由(you)(you)實(shi)型(xing)法(fa)或陶瓷(ci)殼型(xing)法(fa)生產。實(shi)型(xing)法(fa)(見圖2-14)是用細的硅膠(jiao)涂(tu)料(liao)先(xian)在(zai)一次性的模樣(yang)(yang)上(shang)(shang)涂(tu)刷一層,再(zai)撒上(shang)(shang)耐火沙子,然后在(zai)模樣(yang)(yang)周圍灌以漿料(liao),并讓其凝固。模樣(yang)(yang)因為沒有分(fen)型(xing)面,所以所有尺寸(cun)公差都保(bao)證一定(ding)的精(jing)度(du)。振(zhen)動砂箱使(shi)模樣(yang)(yang)周圍的漿料(liao)密(mi)實(shi)而無氣(qi)泡(pao),并使(shi)水和固體材料(liao)分(fen)離,由(you)(you)型(xing)箱上(shang)(shang)部(bu)排出。將砂箱倒置在(zai)烘(hong)爐中,使(shi)蠟(la)(la)模熔化(hua)蠟(la)(la)液流(liu)出,即(ji)剩下鑄(zhu)型(xing)。鑄(zhu)型(xing)在(zai)高溫下進(jin)(jin)行(xing)焙燒(shao),熔燒(shao)后當鑄(zhu)型(xing)還處在(zai)熱(re)(re)狀(zhuang)態即(ji)準備進(jin)(jin)行(xing)澆注(zhu)(zhu)。鑄(zhu)型(xing)按(an)垂直方(fang)式排列,通常(chang)采(cai)用重力澆注(zhu)(zhu),有時也采(cai)用離心、真空或大(da)氣(qi)壓力的方(fang)法(fa),在(zai)熱(re)(re)的鑄(zhu)型(xing)中進(jin)(jin)行(xing)澆注(zhu)(zhu)。澆注(zhu)(zhu)完畢后,使(shi)鑄(zhu)型(xing)冷卻,然后破壞鑄(zhu)型(xing)取出鑄(zhu)件。
陶瓷殼(ke)型(xing)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造由于制作鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)的(de)(de)費用(yong)較實型(xing)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造法便宜,這已被證(zheng)實對(dui)精密鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造生產(chan)者是有利的(de)(de)。精鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)法的(de)(de)模(mo)樣是用(yong)蠟(la)模(mo)在中心直(zhi)澆口棒上(shang)(見(jian)圖2-14)。經組成好的(de)(de)模(mo)組在合適的(de)(de)溶劑中仔細清洗(xi),浸(jin)人硅酸(suan)乙酯中滴(di)流幾分鐘。停止(zhi)滴(di)流后,將模(mo)組放入流態床中涂(tu)刷(shua)熔融過的(de)(de)細石英(ying)粉漿。浸(jin)漬、滴(di)流及(ji)涂(tu)刷(shua)重復進行(xing)。第三次以后可用(yong)較粗的(de)(de)熔融過的(de)(de)石英(ying)砂涂(tu)刷(shua),一(yi)般涂(tu)刷(shua)5層就足夠了。陶瓷殼(ke)型(xing)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造占所有精密鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)的(de)(de)85%以上(shang)。
蠟(la)(la)模(mo)通常優于塑料模(mo)。因(yin)為(wei)它價(jia)格比較(jiao)便宜而(er)且容(rong)易焊成(cheng)樹狀。由(you)(you)于蠟(la)(la)模(mo)尺寸(cun)對(dui)溫度具有(you)敏(min)感性(xing),故通常為(wei)它提供具有(you)空調的房間。精密鑄造(zao)法尺寸(cun)公(gong)差的控(kong)制(zhi)不(bu)僅要考慮(lv)鑄件本(ben)身尺寸(cun)的變化(hua),也要計(ji)算蠟(la)(la)模(mo)及(ji)鑄型(xing)尺寸(cun)的變化(hua)。液態蠟(la)(la)注入壓(ya)型(xing)后凝固及(ji)冷卻時(shi)收縮(suo),陶瓷殼型(xing)在高溫加(jia)(jia)熱時(shi)引起尺寸(cun)的變化(hua),鑄造(zao)合金(jin)在凝固及(ji)隨后冷卻時(shi)的收縮(suo),所有(you)這些尺寸(cun)的變化(hua),都要通過制(zhi)造(zao)壓(ya)型(xing)時(shi)來加(jia)(jia)以補償,而(er)蠟(la)(la)模(mo)是(shi)由(you)(you)壓(ya)型(xing)直接制(zhi)造(zao)出來的。
常用的精密鑄造混(hun)合料(liao)中的耐(nai)火材料(liao)為細石英砂(sha)和石英粉(fen)。有時由于要獲得(de)高(gao)熔點或改進(jin)熱穩定性(xing),也采(cai)用其他(ta)耐(nai)火材料(liao),如鋯石英、剛玉、氧化鎂,黏結劑包(bao)括硅酸乙酯及磷酸鎂。
圖2-14是熔模(mo)鑄(zhu)造工藝(yi)過程的示意圖。

這(zhe)些(xie)黏結劑在鑄型脫蠟后經過(guo)高溫(wen)(980~1100℃)焙燒,使可獲得足(zu)夠的強度。
精密鑄(zhu)(zhu)造(zao)的設計者在(zai)鑄(zhu)(zhu)件幾何形狀的設計方面(mian)有著廣闊(kuo)的天(tian)地。在(zai)蠟模(mo)(mo)中(zhong)(zhong)應(ying)用水溶性蠟芯,就完全能(neng)生產出(chu)內(nei)部輪廓相當復雜(za)的鑄(zhu)(zhu)件。這些(xie)芯子在(zai)形成整個鑄(zhu)(zhu)型(xing)之前,便從蠟模(mo)(mo)中(zhong)(zhong)被熔掉。在(zai)澆注(zhu)后(hou),不銹(xiu)鋼鑄(zhu)(zhu)件可在(zai)專(zhuan)門(men)的鹽浴(yu)池中(zhong)(zhong)清(qing)理,從型(xing)芯形成的空腔中(zhong)(zhong)去除耐火鑄(zhu)(zhu)型(xing)。
精(jing)密鑄造的主(zhu)要特(te)點:
①. 精鑄(zhu)件尺寸能很好地控制(zhi)且(qie)表面光潔度極佳。
②. 適用(yong)于生產幾何形狀復(fu)雜的鑄件。除表面需(xu)要進行切削加工(gong)外,可避免(mian)昂貴的裝(zhuang)配或加工(gong)費用(yong)。
③. 沒有(you)像采用上、下箱方法生產時那(nei)樣,在(zai)鑄件上存(cun)在(zai)分型線。
④. 成(cheng)本較(jiao)砂型鑄造為高。
鑄造(zao)設計者一直在考慮按照砂型鑄造(zao)方(fang)法或(huo)陶瓷型鑄造(zao)方(fang)法來(lai)生產(chan)質量(liang)超過(guo)4.54kg的(de)精(jing)密鑄件(jian)(jian)。用精(jing)密鑄造(zao)法生產(chan)尺寸較小、形狀復雜的(de)鑄件(jian)(jian)已得到普遍的(de)認可和承認。但這種情況還正在變化(hua),已經(jing)生產(chan)了(le)許多質量(liang)為22.7~45.4kg的(de)精(jing)密鑄件(jian)(jian),事實上已生產(chan)過(guo)一些鋼鑄件(jian)(jian),其質量(liang)已達227kg。
由此可(ke)(ke)見(jian),如果零件尺寸(cun)較大,設計者沒有理由排除采用(yong)精密鑄造法生產的可(ke)(ke)能性。

