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(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。


  所謂熔(rong)模(mo)(mo)鑄造工藝,簡(jian)單說就(jiu)是用易熔(rong)材(例如蠟料或塑(su)料)制成(cheng)可熔(rong)性模(mo)(mo)型(xing)(簡(jian)稱熔(rong)模(mo)(mo)或模(mo)(mo)型(xing)),在其(qi)上涂覆若干(gan)層特(te)制的(de)耐火涂料,經過干(gan)燥和硬化形成(cheng)一個整體型(xing)殼(ke)(ke)后(hou),再(zai)用蒸汽(qi)或熱(re)水從型(xing)殼(ke)(ke)中熔(rong)掉模(mo)(mo)型(xing),然后(hou)把(ba)型(xing)殼(ke)(ke)置于砂箱中,在其(qi)四周填(tian)充干(gan)砂造型(xing),最(zui)后(hou)將(jiang)鑄型(xing)放(fang)入焙燒爐中經過高溫焙燒(如采用高強度型(xing)殼(ke)(ke)時,可不必造型(xing)而將(jiang)脫模(mo)(mo)后(hou)的(de)型(xing)殼(ke)(ke)直接焙燒),鑄型(xing)或型(xing)殼(ke)(ke)經焙燒后(hou),于其(qi)中澆注熔(rong)融金屬而得(de)到(dao)鑄件。


  熔(rong)(rong)模鑄(zhu)(zhu)件(jian)(jian)尺(chi)(chi)寸(cun)精(jing)度(du)較高(gao)(gao),一(yi)般可達(da)CT4~6(砂型鑄(zhu)(zhu)造為CT10~13,壓(ya)鑄(zhu)(zhu)為CT5~7),當然(ran)(ran)由于熔(rong)(rong)模鑄(zhu)(zhu)造的工藝過(guo)程(cheng)復雜,影(ying)響鑄(zhu)(zhu)件(jian)(jian)尺(chi)(chi)寸(cun)精(jing)度(du)的因(yin)素較多,例如模料的收(shou)縮、熔(rong)(rong)模的變(bian)形(xing)、型殼在(zai)加(jia)熱(re)和冷卻(que)過(guo)程(cheng)中(zhong)的線量變(bian)化、合金的收(shou)縮率以及在(zai)凝固過(guo)程(cheng)中(zhong)鑄(zhu)(zhu)件(jian)(jian)的變(bian)形(xing)等,所以普通熔(rong)(rong)模鑄(zhu)(zhu)件(jian)(jian)的尺(chi)(chi)寸(cun)精(jing)度(du)雖(sui)然(ran)(ran)較高(gao)(gao),但其一(yi)致性仍(reng)需提高(gao)(gao)(采用中(zhong)、高(gao)(gao)溫蠟料的鑄(zhu)(zhu)件(jian)(jian)尺(chi)(chi)寸(cun)一(yi)致性要提高(gao)(gao)很多)。


  壓制(zhi)熔模(mo)時,采(cai)用型(xing)腔表面(mian)光(guang)(guang)潔(jie)(jie)度(du)(du)高的(de)(de)壓型(xing),因此(ci),熔模(mo)的(de)(de)表面(mian)光(guang)(guang)潔(jie)(jie)度(du)(du)也比較高。此(ci)外,型(xing)殼由耐高溫的(de)(de)特殊(shu)黏結劑和耐火(huo)材料配制(zhi)成的(de)(de)耐火(huo)涂(tu)料涂(tu)掛在熔模(mo)上而制(zhi)成,與熔融金屬直接(jie)接(jie)觸(chu)的(de)(de)型(xing)腔內表面(mian)光(guang)(guang)潔(jie)(jie)度(du)(du)高。所以,熔模(mo)鑄件的(de)(de)表面(mian)光(guang)(guang)潔(jie)(jie)度(du)(du)比一般鑄件的(de)(de)高,一般可(ke)達Ra1.6~3.2μm。


  熔(rong)模鑄(zhu)造最大的(de)優點(dian)就是(shi)由于熔(rong)模鑄(zhu)件(jian)有(you)著很高(gao)的(de)尺寸精度和(he)表面光(guang)潔度,所以可(ke)(ke)(ke)減少機(ji)械加(jia)工(gong)工(gong)作,只是(shi)在零件(jian)上(shang)要(yao)求較高(gao)的(de)部位留(liu)(liu)少許加(jia)工(gong)余量即可(ke)(ke)(ke),甚至某些(xie)鑄(zhu)件(jian)只留(liu)(liu)打磨(mo)、拋(pao)光(guang)余量,不(bu)必機(ji)械加(jia)工(gong)即可(ke)(ke)(ke)使用(yong)。由此可(ke)(ke)(ke)見(jian),采用(yong)熔(rong)模鑄(zhu)造方法,可(ke)(ke)(ke)以大量節(jie)省機(ji)床設備和(he)加(jia)工(gong)工(gong)時,大幅(fu)度節(jie)約原材料金屬(shu)。


  不銹(xiu)鋼(gang)各種鑄(zhu)(zhu)造工(gong)藝(yi)的(de)主要特點比較,見表2-2。表中包括利用金(jin)(jin)屬(shu)(shu)型(xing)永久型(xing)模及壓(ya)鑄(zhu)(zhu)方面的(de)鑄(zhu)(zhu)造工(gong)藝(yi)。實(shi)際直(zhi)到最近,由于所用壓(ya)鑄(zhu)(zhu)機(ji)的(de)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)配件(jian),包括壓(ya)型(xing)要承受強烈(lie)的(de)熱沖擊,使(shi)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)配件(jian)的(de)使(shi)用壽命縮短(duan),因此還(huan)沒有哪類鋼(gang)應用該鑄(zhu)(zhu)造工(gong)藝(yi)可(ke)進(jin)行大批量生產(chan)。但是壓(ya)鑄(zhu)(zhu)工(gong)藝(yi)具有很(hen)高的(de)生產(chan)率,故研究不銹(xiu)鋼(gang)壓(ya)鑄(zhu)(zhu)法(fa)發展(zhan)很(hen)快,已成為現在生產(chan)鑄(zhu)(zhu)件(jian)可(ke)行方法(fa)之(zhi)一。


表 2.jpg


  熔模鑄(zhu)(zhu)造(zao)方法的(de)(de)另一優(you)點是,它可(ke)以(yi)鑄(zhu)(zhu)造(zao)各種合金的(de)(de)復雜的(de)(de)鑄(zhu)(zhu)件,特別是可(ke)以(yi)鑄(zhu)(zhu)造(zao)高(gao)溫(wen)合金鑄(zhu)(zhu)件。如噴氣式發動機的(de)(de)葉片,其流線(xian)型外廓與冷(leng)卻用內腔,用機械(xie)加工(gong)工(gong)藝幾(ji)乎無法形成。用熔模鑄(zhu)(zhu)造(zao)工(gong)藝生(sheng)(sheng)產(chan)不(bu)僅(jin)可(ke)以(yi)做到批量生(sheng)(sheng)產(chan),保證(zheng)了鑄(zhu)(zhu)件的(de)(de)一致性,而(er)且避免了機械(xie)加工(gong)后(hou)殘留刀紋的(de)(de)應力(li)集中。它們的(de)(de)基(ji)本工(gong)藝還是差距不(bu)大的(de)(de),主要(yao)是不(bu)銹鋼熔煉溫(wen)度略高(gao),所采用的(de)(de)造(zao)型材(cai)(cai)料及熔煉爐的(de)(de)筑(zhu)爐材(cai)(cai)料有差異(yi)。


  另外如果需(xu)要準確區別鑄造(zao)(zao),則還需(xu)要說明(ming)兩者采(cai)用的(de)是什么工(gong)藝(yi)生產,例如普通砂鑄、熔模鑄造(zao)(zao),熔模鑄造(zao)(zao)又分水玻璃工(gong)藝(yi)、硅酸乙酯(zhi)工(gong)藝(yi)或硅溶膠工(gong)藝(yi)等等,沒(mei)有具體說明(ming)及產品生產要求(qiu),很難明(ming)確說明(ming)兩者間的(de)具體差異。


  鑄造是將液(ye)體(ti)金屬澆注到鑄型(xing)(xing),待其冷卻(que)凝固后,以獲得一定形狀和性能鑄件的成型(xing)(xing)方法(fa)。多數鑄件需要機(ji)(ji)械加工(gong)后方可使用,這類鑄件叫做鑄造毛坯(pi)。也(ye)有(you)的不(bu)經(jing)過機(ji)(ji)械加工(gong)直接裝配到機(ji)(ji)器上(shang)即可使用。


  鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)方法(fa)有(you)很多,常分為砂型(xing)鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)和特(te)種鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)兩(liang)類。砂型(xing)鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)即為型(xing)砂緊實成型(xing)的鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)方法(fa)。特(te)種鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)是(shi)與砂型(xing)鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)不同(tong)的其(qi)他鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)方法(fa),如金(jin)屬(shu)型(xing)鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)、壓(ya)力鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)、離心鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)、熔(rong)模(mo)鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)、陶瓷(ci)鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)等。


 熔模鑄造工藝流程,見圖 2-13。


圖 13.jpg


  熔模鑄(zhu)(zhu)造(zao)、精(jing)密鑄(zhu)(zhu)造(zao)及失蠟鑄(zhu)(zhu)造(zao)在(zai)本質上(shang)都是(shi)完(wan)全相同的。精(jing)密鑄(zhu)(zhu)造(zao)的特(te)點是(shi)在(zai)設計(ji)上(shang)較(jiao)(jiao)(jiao)其他(ta)金屬(shu)成(cheng)型法(fa)具有更(geng)大的靈活性。當鑄(zhu)(zhu)件(jian)形狀復雜而精(jing)度要求又較(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)時(shi),許多(duo)合金包括不(bu)銹鋼都可(ke)(ke)用(yong)此(ci)法(fa)生(sheng)產(chan)。鑄(zhu)(zhu)件(jian)可(ke)(ke)達到較(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)的精(jing)度,因此(ci)鑄(zhu)(zhu)件(jian)可(ke)(ke)以少加工或不(bu)需(xu)切(qie)削加工。此(ci)法(fa)與(yu)砂型鑄(zhu)(zhu)造(zao)相似,即(ji)在(zai)金屬(shu)澆注(zhu)、凝固后破(po)壞(huai)鑄(zhu)(zhu)型取出(chu)鑄(zhu)(zhu)件(jian)。但精(jing)密鑄(zhu)(zhu)造(zao)又與(yu)其他(ta)鑄(zhu)(zhu)造(zao)方(fang)法(fa)不(bu)同,即(ji)模樣(yang)和鑄(zhu)(zhu)型都是(shi)一次性的。


  生產蠟模的壓(ya)型根據(ju)所需鑄件的精度及壓(ya)型的使用壽命,可(ke)選(xuan)用鋼、鋁、軟金屬或橡膠替(ti)材料來制造。


  精密鑄件(jian)可由實型(xing)法(fa)或陶瓷殼型(xing)法(fa)生產。實型(xing)法(fa)(見圖2-14)是用(yong)細的硅膠(jiao)涂料(liao)(liao)先在(zai)一(yi)次性的模(mo)樣(yang)(yang)上涂刷一(yi)層,再(zai)撒上耐火沙子,然后在(zai)模(mo)樣(yang)(yang)周圍(wei)灌以漿料(liao)(liao),并讓其凝(ning)固。模(mo)樣(yang)(yang)因為(wei)沒有(you)分(fen)型(xing)面,所以所有(you)尺(chi)寸(cun)公(gong)差都保證一(yi)定(ding)的精度。振(zhen)動(dong)砂(sha)箱使模(mo)樣(yang)(yang)周圍(wei)的漿料(liao)(liao)密實而無氣泡,并使水和固體材料(liao)(liao)分(fen)離(li),由型(xing)箱上部排出(chu)。將砂(sha)箱倒(dao)置(zhi)在(zai)烘爐中,使蠟(la)模(mo)熔(rong)化蠟(la)液流出(chu),即剩下(xia)(xia)鑄型(xing)。鑄型(xing)在(zai)高溫下(xia)(xia)進(jin)行(xing)焙燒(shao),熔(rong)燒(shao)后當鑄型(xing)還(huan)處在(zai)熱(re)狀態即準備進(jin)行(xing)澆(jiao)注(zhu)。鑄型(xing)按垂直方式排列,通常采用(yong)重力(li)澆(jiao)注(zhu),有(you)時(shi)也(ye)采用(yong)離(li)心、真空(kong)或大氣壓力(li)的方法(fa),在(zai)熱(re)的鑄型(xing)中進(jin)行(xing)澆(jiao)注(zhu)。澆(jiao)注(zhu)完畢后,使鑄型(xing)冷卻,然后破壞鑄型(xing)取出(chu)鑄件(jian)。


  陶瓷(ci)殼型(xing)(xing)鑄(zhu)造(zao)由(you)于制作鑄(zhu)型(xing)(xing)的(de)(de)費(fei)用(yong)(yong)較實型(xing)(xing)鑄(zhu)造(zao)法便宜(yi),這(zhe)已被(bei)證實對精密鑄(zhu)造(zao)生產者(zhe)是有利的(de)(de)。精鑄(zhu)法的(de)(de)模(mo)樣是用(yong)(yong)蠟模(mo)在(zai)中(zhong)心直澆(jiao)口棒上(見圖2-14)。經組成好(hao)的(de)(de)模(mo)組在(zai)合適的(de)(de)溶劑中(zhong)仔細(xi)清洗(xi),浸(jin)人硅酸(suan)乙酯中(zhong)滴流(liu)幾分(fen)鐘(zhong)。停止(zhi)滴流(liu)后,將(jiang)模(mo)組放(fang)入(ru)流(liu)態床中(zhong)涂(tu)刷(shua)(shua)熔(rong)融過的(de)(de)細(xi)石英粉(fen)漿。浸(jin)漬、滴流(liu)及涂(tu)刷(shua)(shua)重復進行(xing)。第三(san)次以后可用(yong)(yong)較粗(cu)的(de)(de)熔(rong)融過的(de)(de)石英砂涂(tu)刷(shua)(shua),一般涂(tu)刷(shua)(shua)5層就足夠了。陶瓷(ci)殼型(xing)(xing)鑄(zhu)造(zao)占所有精密鑄(zhu)件的(de)(de)85%以上。


  蠟模(mo)通(tong)(tong)常優(you)于塑料模(mo)。因為它(ta)(ta)價格(ge)比(bi)較便(bian)宜而且(qie)容易焊成樹狀。由(you)于蠟模(mo)尺寸(cun)(cun)對溫度(du)具有(you)敏感性,故通(tong)(tong)常為它(ta)(ta)提供具有(you)空調的(de)房(fang)間。精密鑄造(zao)(zao)法尺寸(cun)(cun)公差的(de)控(kong)制不僅(jin)要(yao)考慮鑄件本身尺寸(cun)(cun)的(de)變化(hua)(hua)(hua),也(ye)要(yao)計(ji)算蠟模(mo)及鑄型(xing)(xing)尺寸(cun)(cun)的(de)變化(hua)(hua)(hua)。液態(tai)蠟注入壓(ya)型(xing)(xing)后(hou)凝固及冷(leng)卻(que)時(shi)(shi)(shi)收(shou)縮,陶瓷殼型(xing)(xing)在(zai)高溫加熱(re)時(shi)(shi)(shi)引起尺寸(cun)(cun)的(de)變化(hua)(hua)(hua),鑄造(zao)(zao)合金在(zai)凝固及隨后(hou)冷(leng)卻(que)時(shi)(shi)(shi)的(de)收(shou)縮,所有(you)這些尺寸(cun)(cun)的(de)變化(hua)(hua)(hua),都要(yao)通(tong)(tong)過制造(zao)(zao)壓(ya)型(xing)(xing)時(shi)(shi)(shi)來加以補償,而蠟模(mo)是由(you)壓(ya)型(xing)(xing)直接制造(zao)(zao)出來的(de)。


  常用的精密鑄造混合料(liao)中(zhong)的耐火材(cai)料(liao)為細石(shi)英砂(sha)和(he)石(shi)英粉(fen)。有(you)時由于要獲得高(gao)熔點或改進(jin)熱穩定性,也采(cai)用其他耐火材(cai)料(liao),如鋯石(shi)英、剛(gang)玉、氧化鎂,黏結(jie)劑(ji)包括(kuo)硅酸乙酯(zhi)及磷酸鎂。


 圖2-14是熔模鑄(zhu)造(zao)工藝過程的(de)示(shi)意圖。


圖 14.jpg


  這(zhe)些黏結劑在(zai)鑄型脫蠟后(hou)經過高(gao)溫(980~1100℃)焙(bei)燒,使可獲得足夠的強度。


  精密(mi)鑄造的(de)(de)設(she)計者在(zai)鑄件(jian)幾(ji)何形(xing)狀的(de)(de)設(she)計方面(mian)有著廣闊的(de)(de)天地(di)。在(zai)蠟模中(zhong)應(ying)用(yong)水溶性蠟芯(xin),就完全(quan)能生產(chan)出內部輪廓相當復雜的(de)(de)鑄件(jian)。這些芯(xin)子在(zai)形(xing)成整(zheng)個鑄型(xing)之前,便從(cong)蠟模中(zhong)被熔掉。在(zai)澆注后,不銹鋼鑄件(jian)可在(zai)專門的(de)(de)鹽(yan)浴(yu)池(chi)中(zhong)清理,從(cong)型(xing)芯(xin)形(xing)成的(de)(de)空(kong)腔中(zhong)去除耐火鑄型(xing)。


 精密(mi)鑄造的主要(yao)特點:


  ①. 精鑄件(jian)尺寸能很(hen)好地控制(zhi)且表面光潔度極佳(jia)。


  ②. 適用(yong)于生產幾何形(xing)狀復雜的鑄件(jian)。除(chu)表(biao)面(mian)需要進行切(qie)削加工(gong)外,可(ke)避免昂貴的裝(zhuang)配(pei)或(huo)加工(gong)費用(yong)。


  ③. 沒有像采用上、下箱方法(fa)生產時那樣(yang),在(zai)鑄(zhu)件上存(cun)在(zai)分型線。


  ④. 成本較砂型鑄(zhu)造為高。


 鑄(zhu)造設(she)計(ji)者一(yi)直(zhi)在考慮按照(zhao)砂(sha)型(xing)鑄(zhu)造方法或陶瓷型(xing)鑄(zhu)造方法來生(sheng)(sheng)產(chan)質量(liang)(liang)超過(guo)4.54kg的(de)精密鑄(zhu)件(jian)(jian)。用精密鑄(zhu)造法生(sheng)(sheng)產(chan)尺寸較小、形狀復雜(za)的(de)鑄(zhu)件(jian)(jian)已(yi)得到普遍(bian)的(de)認(ren)可和(he)承認(ren)。但這種(zhong)情況還正(zheng)在變化,已(yi)經生(sheng)(sheng)產(chan)了許多質量(liang)(liang)為22.7~45.4kg的(de)精密鑄(zhu)件(jian)(jian),事實上(shang)已(yi)生(sheng)(sheng)產(chan)過(guo)一(yi)些鋼鑄(zhu)件(jian)(jian),其質量(liang)(liang)已(yi)達227kg。


由(you)此可見(jian),如果零件尺寸較(jiao)大,設計者沒有理由(you)排除采用精密鑄造法生產(chan)的可能性。