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。


  所謂熔(rong)模(mo)鑄(zhu)造工藝,簡單說就(jiu)是用(yong)易(yi)熔(rong)材(例如蠟(la)料或(huo)塑(su)料)制(zhi)成可熔(rong)性模(mo)型(xing)(xing)(簡稱熔(rong)模(mo)或(huo)模(mo)型(xing)(xing)),在其(qi)上(shang)涂覆若干(gan)層特制(zhi)的耐(nai)火(huo)涂料,經(jing)(jing)過(guo)干(gan)燥和硬化形成一個整體型(xing)(xing)殼(ke)后(hou),再用(yong)蒸(zheng)汽或(huo)熱(re)水從型(xing)(xing)殼(ke)中(zhong)熔(rong)掉(diao)模(mo)型(xing)(xing),然后(hou)把(ba)型(xing)(xing)殼(ke)置(zhi)于砂(sha)箱中(zhong),在其(qi)四周填充干(gan)砂(sha)造型(xing)(xing),最(zui)后(hou)將鑄(zhu)型(xing)(xing)放(fang)入(ru)焙(bei)燒(shao)(shao)(shao)爐中(zhong)經(jing)(jing)過(guo)高溫焙(bei)燒(shao)(shao)(shao)(如采用(yong)高強度型(xing)(xing)殼(ke)時,可不必(bi)造型(xing)(xing)而(er)將脫模(mo)后(hou)的型(xing)(xing)殼(ke)直接焙(bei)燒(shao)(shao)(shao)),鑄(zhu)型(xing)(xing)或(huo)型(xing)(xing)殼(ke)經(jing)(jing)焙(bei)燒(shao)(shao)(shao)后(hou),于其(qi)中(zhong)澆注熔(rong)融金屬而(er)得到鑄(zhu)件。


  熔模(mo)(mo)鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)尺(chi)(chi)寸(cun)精度較(jiao)高(gao)(gao),一般可達CT4~6(砂型(xing)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造為CT10~13,壓鑄(zhu)(zhu)(zhu)為CT5~7),當然(ran)由于熔模(mo)(mo)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造的工藝過(guo)程復雜,影響(xiang)鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)尺(chi)(chi)寸(cun)精度的因(yin)素較(jiao)多,例如模(mo)(mo)料(liao)的收縮、熔模(mo)(mo)的變(bian)形(xing)、型(xing)殼在加熱和(he)冷(leng)卻過(guo)程中的線(xian)量變(bian)化、合金的收縮率以(yi)及在凝(ning)固過(guo)程中鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)的變(bian)形(xing)等(deng),所以(yi)普通熔模(mo)(mo)鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)的尺(chi)(chi)寸(cun)精度雖(sui)然(ran)較(jiao)高(gao)(gao),但其一致性仍(reng)需提(ti)高(gao)(gao)(采用中、高(gao)(gao)溫蠟料(liao)的鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)尺(chi)(chi)寸(cun)一致性要(yao)提(ti)高(gao)(gao)很多)。


  壓(ya)制熔(rong)模(mo)(mo)時(shi),采用型(xing)腔表(biao)面(mian)光(guang)潔(jie)度高的(de)(de)壓(ya)型(xing),因(yin)此,熔(rong)模(mo)(mo)的(de)(de)表(biao)面(mian)光(guang)潔(jie)度也比較高。此外,型(xing)殼由耐高溫的(de)(de)特殊黏結劑和耐火(huo)材(cai)料配制成(cheng)的(de)(de)耐火(huo)涂(tu)料涂(tu)掛在熔(rong)模(mo)(mo)上(shang)而制成(cheng),與(yu)熔(rong)融(rong)金(jin)屬直接接觸的(de)(de)型(xing)腔內表(biao)面(mian)光(guang)潔(jie)度高。所以,熔(rong)模(mo)(mo)鑄件(jian)的(de)(de)表(biao)面(mian)光(guang)潔(jie)度比一般鑄件(jian)的(de)(de)高,一般可達Ra1.6~3.2μm。


  熔模鑄(zhu)造最大的優點就是由(you)于(yu)熔模鑄(zhu)件有(you)著很(hen)高的尺(chi)寸精(jing)度和(he)(he)表面光潔度,所以可(ke)(ke)減少(shao)機(ji)械(xie)加(jia)工工作,只(zhi)是在零(ling)件上(shang)要求(qiu)較高的部位留(liu)少(shao)許(xu)加(jia)工余量(liang)(liang)即可(ke)(ke),甚至(zhi)某些鑄(zhu)件只(zhi)留(liu)打磨、拋(pao)光余量(liang)(liang),不必機(ji)械(xie)加(jia)工即可(ke)(ke)使用。由(you)此可(ke)(ke)見(jian),采用熔模鑄(zhu)造方法,可(ke)(ke)以大量(liang)(liang)節(jie)省(sheng)機(ji)床(chuang)設備和(he)(he)加(jia)工工時,大幅度節(jie)約原材料金(jin)屬。


  不(bu)(bu)銹鋼(gang)各種鑄(zhu)造工藝(yi)(yi)的(de)(de)主要(yao)特點比較(jiao),見表2-2。表中包(bao)括利(li)用金屬(shu)型永久型模及壓(ya)(ya)鑄(zhu)方(fang)面的(de)(de)鑄(zhu)造工藝(yi)(yi)。實際直(zhi)到最近,由(you)于(yu)所用壓(ya)(ya)鑄(zhu)機的(de)(de)金屬(shu)配件(jian),包(bao)括壓(ya)(ya)型要(yao)承(cheng)受強烈的(de)(de)熱沖(chong)擊,使(shi)金屬(shu)配件(jian)的(de)(de)使(shi)用壽命縮短(duan),因(yin)此還沒有哪類鋼(gang)應用該鑄(zhu)造工藝(yi)(yi)可進行(xing)大批量生產。但是壓(ya)(ya)鑄(zhu)工藝(yi)(yi)具有很高的(de)(de)生產率,故研(yan)究不(bu)(bu)銹鋼(gang)壓(ya)(ya)鑄(zhu)法(fa)發展很快,已成(cheng)為現在生產鑄(zhu)件(jian)可行(xing)方(fang)法(fa)之(zhi)一。


表 2.jpg


  熔模鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)方法(fa)的另(ling)一優點是(shi),它可以鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)各種合金的復雜的鑄(zhu)(zhu)(zhu)件,特別是(shi)可以鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)高溫(wen)合金鑄(zhu)(zhu)(zhu)件。如噴氣式發動(dong)機的葉(xie)片,其流線型外廓與(yu)冷卻用(yong)內腔,用(yong)機械加(jia)工工藝(yi)幾乎無法(fa)形(xing)成。用(yong)熔模鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)工藝(yi)生產(chan)不僅可以做到批量生產(chan),保證了鑄(zhu)(zhu)(zhu)件的一致性,而且避免了機械加(jia)工后殘留刀紋的應力集中。它們(men)的基本工藝(yi)還是(shi)差(cha)距不大的,主(zhu)要是(shi)不銹鋼(gang)熔煉溫(wen)度略高,所采用(yong)的造(zao)型材(cai)料及熔煉爐(lu)的筑爐(lu)材(cai)料有差(cha)異(yi)。


  另外(wai)如果需(xu)(xu)要準確區別鑄(zhu)造(zao),則還需(xu)(xu)要說(shuo)明兩者(zhe)采用的是什么(me)工藝(yi)(yi)(yi)生(sheng)(sheng)產,例如普通砂鑄(zhu)、熔模鑄(zhu)造(zao),熔模鑄(zhu)造(zao)又分水玻璃工藝(yi)(yi)(yi)、硅酸(suan)乙酯工藝(yi)(yi)(yi)或硅溶(rong)膠工藝(yi)(yi)(yi)等等,沒有具(ju)體(ti)說(shuo)明及產品(pin)生(sheng)(sheng)產要求,很難(nan)明確說(shuo)明兩者(zhe)間(jian)的具(ju)體(ti)差異。


  鑄(zhu)造(zao)(zao)是將液體(ti)金屬澆注到鑄(zhu)型,待其冷(leng)卻凝固后,以獲得一(yi)定形(xing)狀(zhuang)和性能鑄(zhu)件的(de)成型方法(fa)。多數鑄(zhu)件需要機(ji)(ji)械(xie)加工(gong)后方可使(shi)(shi)用(yong)(yong),這類鑄(zhu)件叫做鑄(zhu)造(zao)(zao)毛(mao)坯。也有(you)的(de)不(bu)經過機(ji)(ji)械(xie)加工(gong)直接(jie)裝配到機(ji)(ji)器(qi)上即可使(shi)(shi)用(yong)(yong)。


  鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)方(fang)(fang)法有很(hen)多,常分為(wei)砂(sha)型(xing)鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)和特種(zhong)鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)兩類。砂(sha)型(xing)鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)即為(wei)型(xing)砂(sha)緊實成型(xing)的鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)方(fang)(fang)法。特種(zhong)鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)是(shi)與砂(sha)型(xing)鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)不同(tong)的其他鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)方(fang)(fang)法,如金屬型(xing)鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)、壓力鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)、離(li)心鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)、熔模鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)、陶瓷(ci)鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)等。


 熔模(mo)鑄造工藝流程,見圖(tu) 2-13。


圖 13.jpg


  熔模鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)、精密(mi)(mi)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)及失蠟鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)在本(ben)質(zhi)上(shang)都是完全相同(tong)的(de)。精密(mi)(mi)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)的(de)特點是在設計上(shang)較其(qi)他(ta)(ta)金(jin)屬(shu)成型(xing)法(fa)具有更(geng)大的(de)靈活(huo)性。當鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)形狀復(fu)雜而精度要(yao)求又較高時,許多合金(jin)包括不銹鋼都可(ke)用此(ci)法(fa)生產。鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)可(ke)達到較高的(de)精度,因(yin)此(ci)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)可(ke)以(yi)少加工或(huo)不需(xu)切削加工。此(ci)法(fa)與砂型(xing)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)相似,即在金(jin)屬(shu)澆注、凝(ning)固后破(po)壞(huai)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)取出鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)。但(dan)精密(mi)(mi)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)又與其(qi)他(ta)(ta)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)方法(fa)不同(tong),即模樣和鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)都是一次性的(de)。


  生產蠟模的壓(ya)型根據所(suo)需鑄(zhu)件的精(jing)度及壓(ya)型的使用壽命,可選用鋼、鋁、軟金(jin)屬或(huo)橡膠替材料來制造。


  精密鑄(zhu)件(jian)可由實型(xing)(xing)(xing)法或(huo)陶瓷殼型(xing)(xing)(xing)法生產。實型(xing)(xing)(xing)法(見圖2-14)是用(yong)細的(de)硅(gui)膠涂料先在一(yi)次性的(de)模樣(yang)上(shang)涂刷(shua)一(yi)層(ceng),再撒上(shang)耐火沙子,然后(hou)在模樣(yang)周(zhou)圍(wei)灌以漿料,并讓其(qi)凝固。模樣(yang)因(yin)為沒有分型(xing)(xing)(xing)面,所以所有尺寸公差都保證一(yi)定的(de)精度。振動砂(sha)箱使(shi)模樣(yang)周(zhou)圍(wei)的(de)漿料密實而無(wu)氣泡(pao),并使(shi)水和固體(ti)材料分離(li),由型(xing)(xing)(xing)箱上(shang)部排(pai)出。將(jiang)砂(sha)箱倒(dao)置在烘(hong)爐中(zhong),使(shi)蠟(la)模熔化蠟(la)液(ye)流出,即剩(sheng)下鑄(zhu)型(xing)(xing)(xing)。鑄(zhu)型(xing)(xing)(xing)在高溫(wen)下進(jin)行焙燒(shao),熔燒(shao)后(hou)當(dang)鑄(zhu)型(xing)(xing)(xing)還處在熱狀(zhuang)態即準備進(jin)行澆(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)。鑄(zhu)型(xing)(xing)(xing)按垂直方(fang)式排(pai)列,通(tong)常采(cai)用(yong)重力澆(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu),有時(shi)也采(cai)用(yong)離(li)心、真空(kong)或(huo)大氣壓力的(de)方(fang)法,在熱的(de)鑄(zhu)型(xing)(xing)(xing)中(zhong)進(jin)行澆(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)。澆(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)完畢后(hou),使(shi)鑄(zhu)型(xing)(xing)(xing)冷卻(que),然后(hou)破壞鑄(zhu)型(xing)(xing)(xing)取出鑄(zhu)件(jian)。


  陶瓷殼型(xing)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)由于制作(zuo)鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)的(de)(de)(de)費用(yong)較實型(xing)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)法便(bian)宜,這已被證實對精(jing)密(mi)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)生產者是有(you)利的(de)(de)(de)。精(jing)鑄(zhu)(zhu)(zhu)法的(de)(de)(de)模(mo)(mo)樣是用(yong)蠟模(mo)(mo)在中(zhong)心(xin)直澆口棒上(見圖2-14)。經組(zu)(zu)成(cheng)好(hao)的(de)(de)(de)模(mo)(mo)組(zu)(zu)在合適(shi)的(de)(de)(de)溶劑中(zhong)仔(zi)細清洗,浸人硅酸乙酯中(zhong)滴(di)流幾(ji)分(fen)鐘。停止滴(di)流后,將模(mo)(mo)組(zu)(zu)放入流態床中(zhong)涂(tu)(tu)刷(shua)熔融過的(de)(de)(de)細石英(ying)粉漿。浸漬、滴(di)流及涂(tu)(tu)刷(shua)重復進行。第三次以后可用(yong)較粗的(de)(de)(de)熔融過的(de)(de)(de)石英(ying)砂涂(tu)(tu)刷(shua),一般涂(tu)(tu)刷(shua)5層就(jiu)足夠了。陶瓷殼型(xing)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)占(zhan)所有(you)精(jing)密(mi)鑄(zhu)(zhu)(zhu)件的(de)(de)(de)85%以上。


  蠟模(mo)通(tong)常優于塑料模(mo)。因為(wei)它價格比較便宜而且容(rong)易焊成樹(shu)狀。由(you)于蠟模(mo)尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)對溫度具有敏感性(xing),故通(tong)常為(wei)它提(ti)供(gong)具有空調的房間(jian)。精密鑄(zhu)造(zao)法尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)公差的控制(zhi)(zhi)不(bu)僅要考慮鑄(zhu)件本身(shen)尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)的變(bian)化,也要計(ji)算蠟模(mo)及(ji)(ji)鑄(zhu)型(xing)尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)的變(bian)化。液態蠟注入壓(ya)型(xing)后凝(ning)固(gu)及(ji)(ji)冷卻時收縮,陶瓷殼(ke)型(xing)在(zai)高溫加熱時引起尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)的變(bian)化,鑄(zhu)造(zao)合(he)金(jin)在(zai)凝(ning)固(gu)及(ji)(ji)隨后冷卻時的收縮,所(suo)有這些尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)的變(bian)化,都要通(tong)過制(zhi)(zhi)造(zao)壓(ya)型(xing)時來加以補償,而蠟模(mo)是由(you)壓(ya)型(xing)直接制(zhi)(zhi)造(zao)出來的。


  常用的(de)精(jing)密(mi)鑄(zhu)造混合料中(zhong)的(de)耐火材料為細石(shi)英砂(sha)和石(shi)英粉。有時由于(yu)要獲得高(gao)熔(rong)點或(huo)改(gai)進熱穩(wen)定(ding)性,也采用其他耐火材料,如鋯石(shi)英、剛玉、氧化鎂(mei),黏結劑包括硅(gui)酸乙酯及磷酸鎂(mei)。


 圖2-14是熔(rong)模鑄造工藝過程的示意圖。


圖 14.jpg


  這些黏(nian)結劑在(zai)鑄型脫蠟后(hou)經過(guo)高溫(980~1100℃)焙燒(shao),使可(ke)獲得足夠的強度。


  精(jing)密鑄(zhu)造的(de)設計者在(zai)鑄(zhu)件(jian)幾(ji)何(he)形狀的(de)設計方面(mian)有著廣闊(kuo)的(de)天地。在(zai)蠟模(mo)中(zhong)應用水溶(rong)性蠟芯(xin)(xin),就完(wan)全能生(sheng)產出內部輪廓相(xiang)當復(fu)雜的(de)鑄(zhu)件(jian)。這些芯(xin)(xin)子在(zai)形成(cheng)(cheng)整(zheng)個鑄(zhu)型之前,便從(cong)蠟模(mo)中(zhong)被熔掉。在(zai)澆注后,不(bu)銹鋼鑄(zhu)件(jian)可在(zai)專門(men)的(de)鹽浴池中(zhong)清(qing)理(li),從(cong)型芯(xin)(xin)形成(cheng)(cheng)的(de)空(kong)腔中(zhong)去除耐火鑄(zhu)型。


 精密鑄造的(de)主要特點:


  ①. 精(jing)鑄(zhu)件尺寸(cun)能很好地控制且表面(mian)光(guang)潔(jie)度極佳。


  ②. 適用(yong)于(yu)生產幾何形狀復雜的鑄件(jian)。除表(biao)面(mian)需要進行切削加(jia)工(gong)外,可避免(mian)昂(ang)貴的裝(zhuang)配(pei)或(huo)加(jia)工(gong)費用(yong)。


  ③. 沒有像采(cai)用上(shang)、下箱(xiang)方法(fa)生產(chan)時那樣,在(zai)鑄件上(shang)存在(zai)分型(xing)線。


  ④. 成本(ben)較砂型鑄(zhu)造為(wei)高。


 鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)設計者(zhe)一直在(zai)考慮按照(zhao)砂(sha)型鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)方(fang)(fang)法(fa)或陶瓷型鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)方(fang)(fang)法(fa)來生產(chan)(chan)(chan)質量(liang)超過4.54kg的(de)精密(mi)鑄(zhu)(zhu)(zhu)件。用精密(mi)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)法(fa)生產(chan)(chan)(chan)尺(chi)寸(cun)較小、形狀復雜(za)的(de)鑄(zhu)(zhu)(zhu)件已得到(dao)普遍的(de)認可和(he)承認。但這種情況還正在(zai)變化,已經生產(chan)(chan)(chan)了許(xu)多質量(liang)為22.7~45.4kg的(de)精密(mi)鑄(zhu)(zhu)(zhu)件,事實上已生產(chan)(chan)(chan)過一些鋼鑄(zhu)(zhu)(zhu)件,其質量(liang)已達227kg。


由(you)此(ci)可見,如果(guo)零件尺(chi)寸(cun)較大,設計者沒有理由(you)排除采用精密(mi)鑄(zhu)造法生產(chan)的可能性。