不銹鋼精密鑄造的機械性能比鑄鐵高,但其鑄造(zao)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)模鑄(zhu)(zhu)造(zao)工藝,簡(jian)單說(shuo)就是用(yong)易熔(rong)材(cai)(例如(ru)(ru)蠟料或(huo)塑料)制成可熔(rong)性模型(xing)(xing)(xing)(簡(jian)稱熔(rong)模或(huo)模型(xing)(xing)(xing)),在(zai)(zai)其(qi)上涂覆若干(gan)層特制的耐火涂料,經過(guo)干(gan)燥(zao)和硬化形成一(yi)個(ge)整(zheng)體(ti)型(xing)(xing)(xing)殼(ke)后(hou),再用(yong)蒸(zheng)汽或(huo)熱水從型(xing)(xing)(xing)殼(ke)中(zhong)(zhong)熔(rong)掉模型(xing)(xing)(xing),然后(hou)把型(xing)(xing)(xing)殼(ke)置于砂箱中(zhong)(zhong),在(zai)(zai)其(qi)四周填充干(gan)砂造(zao)型(xing)(xing)(xing),最后(hou)將(jiang)鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)放(fang)入焙(bei)燒爐中(zhong)(zhong)經過(guo)高溫焙(bei)燒(如(ru)(ru)采(cai)用(yong)高強(qiang)度型(xing)(xing)(xing)殼(ke)時,可不必造(zao)型(xing)(xing)(xing)而(er)(er)將(jiang)脫模后(hou)的型(xing)(xing)(xing)殼(ke)直(zhi)接焙(bei)燒),鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)或(huo)型(xing)(xing)(xing)殼(ke)經焙(bei)燒后(hou),于其(qi)中(zhong)(zhong)澆注熔(rong)融金屬(shu)而(er)(er)得到鑄(zhu)(zhu)件。


  熔模鑄件尺(chi)寸(cun)(cun)精度(du)較高,一(yi)般可達CT4~6(砂型(xing)(xing)鑄造(zao)為(wei)CT10~13,壓(ya)鑄為(wei)CT5~7),當然(ran)由于熔模鑄造(zao)的(de)工藝(yi)過程(cheng)復(fu)雜,影響鑄件尺(chi)寸(cun)(cun)精度(du)的(de)因素(su)較多(duo),例如模料的(de)收(shou)縮(suo)、熔模的(de)變(bian)形(xing)、型(xing)(xing)殼在加熱(re)和冷卻過程(cheng)中(zhong)的(de)線量(liang)變(bian)化、合金(jin)的(de)收(shou)縮(suo)率以(yi)及在凝固過程(cheng)中(zhong)鑄件的(de)變(bian)形(xing)等,所以(yi)普通熔模鑄件的(de)尺(chi)寸(cun)(cun)精度(du)雖(sui)然(ran)較高,但其一(yi)致(zhi)性仍需提高(采用中(zhong)、高溫蠟(la)料的(de)鑄件尺(chi)寸(cun)(cun)一(yi)致(zhi)性要提高很多(duo))。


  壓(ya)制熔模(mo)時(shi),采用(yong)型(xing)腔表(biao)(biao)面光(guang)潔度高(gao)的(de)壓(ya)型(xing),因(yin)此(ci),熔模(mo)的(de)表(biao)(biao)面光(guang)潔度也比較高(gao)。此(ci)外,型(xing)殼由(you)耐(nai)高(gao)溫的(de)特殊黏結劑和耐(nai)火(huo)材料配制成的(de)耐(nai)火(huo)涂料涂掛(gua)在熔模(mo)上而(er)制成,與熔融金屬直接接觸的(de)型(xing)腔內表(biao)(biao)面光(guang)潔度高(gao)。所以,熔模(mo)鑄件的(de)表(biao)(biao)面光(guang)潔度比一般鑄件的(de)高(gao),一般可達Ra1.6~3.2μm。


  熔模鑄(zhu)造最(zui)大的(de)優(you)點(dian)就是(shi)由(you)于熔模鑄(zhu)件(jian)(jian)有著很高(gao)的(de)尺寸精度(du)和表面光潔度(du),所(suo)以(yi)可(ke)減少機械加(jia)(jia)工(gong)工(gong)作,只(zhi)(zhi)是(shi)在(zai)零件(jian)(jian)上(shang)要(yao)求較高(gao)的(de)部位留(liu)(liu)少許加(jia)(jia)工(gong)余量即(ji)可(ke),甚至某些鑄(zhu)件(jian)(jian)只(zhi)(zhi)留(liu)(liu)打磨(mo)、拋光余量,不必機械加(jia)(jia)工(gong)即(ji)可(ke)使用。由(you)此可(ke)見,采用熔模鑄(zhu)造方法,可(ke)以(yi)大量節(jie)省(sheng)機床設備和加(jia)(jia)工(gong)工(gong)時,大幅度(du)節(jie)約(yue)原材料金(jin)屬。


  不銹鋼各(ge)種(zhong)鑄(zhu)造(zao)工(gong)藝(yi)的(de)(de)(de)主要(yao)特點比較(jiao),見表2-2。表中包括(kuo)利用金屬型永久(jiu)型模(mo)及壓(ya)(ya)鑄(zhu)方(fang)面的(de)(de)(de)鑄(zhu)造(zao)工(gong)藝(yi)。實際直到最(zui)近,由于所(suo)用壓(ya)(ya)鑄(zhu)機的(de)(de)(de)金屬配(pei)件(jian),包括(kuo)壓(ya)(ya)型要(yao)承(cheng)受強烈的(de)(de)(de)熱(re)沖擊,使(shi)金屬配(pei)件(jian)的(de)(de)(de)使(shi)用壽命縮短(duan),因(yin)此還(huan)沒(mei)有哪(na)類鋼應用該鑄(zhu)造(zao)工(gong)藝(yi)可進行大批(pi)量生(sheng)產。但是(shi)壓(ya)(ya)鑄(zhu)工(gong)藝(yi)具有很高的(de)(de)(de)生(sheng)產率,故(gu)研究不銹鋼壓(ya)(ya)鑄(zhu)法發展很快,已成(cheng)為現在生(sheng)產鑄(zhu)件(jian)可行方(fang)法之一。


表 2.jpg


  熔(rong)模鑄(zhu)(zhu)造(zao)方法的(de)(de)(de)另一優點是(shi),它(ta)可(ke)以鑄(zhu)(zhu)造(zao)各(ge)種合金的(de)(de)(de)復雜的(de)(de)(de)鑄(zhu)(zhu)件(jian)(jian),特別是(shi)可(ke)以鑄(zhu)(zhu)造(zao)高溫(wen)合金鑄(zhu)(zhu)件(jian)(jian)。如(ru)噴氣(qi)式發動機(ji)的(de)(de)(de)葉片,其流(liu)線型外廓與(yu)冷卻用(yong)(yong)內腔,用(yong)(yong)機(ji)械加工工藝(yi)幾(ji)乎無(wu)法形成。用(yong)(yong)熔(rong)模鑄(zhu)(zhu)造(zao)工藝(yi)生產不僅可(ke)以做到批量(liang)生產,保證了鑄(zhu)(zhu)件(jian)(jian)的(de)(de)(de)一致性,而且避免了機(ji)械加工后殘(can)留刀紋(wen)的(de)(de)(de)應力集中。它(ta)們的(de)(de)(de)基本工藝(yi)還是(shi)差距不大的(de)(de)(de),主要是(shi)不銹(xiu)鋼熔(rong)煉溫(wen)度略高,所采用(yong)(yong)的(de)(de)(de)造(zao)型材料(liao)及熔(rong)煉爐的(de)(de)(de)筑爐材料(liao)有(you)差異(yi)。


  另外如果需要(yao)準確區(qu)別鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao),則還需要(yao)說(shuo)明兩者采用(yong)的是什么工(gong)藝(yi)生(sheng)產,例如普通砂鑄(zhu)(zhu)(zhu)、熔(rong)(rong)模(mo)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao),熔(rong)(rong)模(mo)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)又分(fen)水玻璃工(gong)藝(yi)、硅酸(suan)乙酯(zhi)工(gong)藝(yi)或硅溶膠工(gong)藝(yi)等等,沒有具體(ti)(ti)說(shuo)明及產品生(sheng)產要(yao)求,很難明確說(shuo)明兩者間的具體(ti)(ti)差(cha)異。


  鑄造是將液(ye)體金(jin)屬(shu)澆注到鑄型(xing),待(dai)其冷卻凝固后,以(yi)獲得一定(ding)形狀和(he)性能鑄件(jian)的(de)成型(xing)方法(fa)。多數鑄件(jian)需要機(ji)械加工后方可使用(yong),這(zhe)類鑄件(jian)叫做(zuo)鑄造毛(mao)坯(pi)。也有的(de)不經過機(ji)械加工直接(jie)裝配到機(ji)器上即可使用(yong)。


  鑄(zhu)造方法有(you)很多,常(chang)分(fen)為(wei)砂型鑄(zhu)造和特種(zhong)鑄(zhu)造兩(liang)類。砂型鑄(zhu)造即為(wei)型砂緊實(shi)成型的鑄(zhu)造方法。特種(zhong)鑄(zhu)造是(shi)與砂型鑄(zhu)造不同的其(qi)他鑄(zhu)造方法,如金屬(shu)型鑄(zhu)造、壓(ya)力(li)鑄(zhu)造、離心鑄(zhu)造、熔模鑄(zhu)造、陶瓷鑄(zhu)造等。


 熔模鑄造工藝流(liu)程(cheng),見圖 2-13。


圖 13.jpg


  熔(rong)模鑄造(zao)、精密鑄造(zao)及失蠟鑄造(zao)在(zai)本質(zhi)上都是完全相(xiang)同(tong)的(de)。精密鑄造(zao)的(de)特點是在(zai)設計上較(jiao)其他金(jin)屬成型(xing)法(fa)具有(you)更(geng)大的(de)靈活性。當鑄件(jian)(jian)形(xing)狀復雜而精度要求(qiu)又較(jiao)高(gao)時,許(xu)多合金(jin)包括不(bu)銹鋼都可用此(ci)法(fa)生產。鑄件(jian)(jian)可達到較(jiao)高(gao)的(de)精度,因此(ci)鑄件(jian)(jian)可以少加(jia)工或不(bu)需切削(xue)加(jia)工。此(ci)法(fa)與砂(sha)型(xing)鑄造(zao)相(xiang)似,即(ji)在(zai)金(jin)屬澆(jiao)注、凝固后破壞鑄型(xing)取出鑄件(jian)(jian)。但精密鑄造(zao)又與其他鑄造(zao)方法(fa)不(bu)同(tong),即(ji)模樣和(he)鑄型(xing)都是一次性的(de)。


  生產(chan)蠟模的(de)(de)壓型(xing)根據所需(xu)鑄件的(de)(de)精度及壓型(xing)的(de)(de)使用(yong)(yong)壽命,可(ke)選用(yong)(yong)鋼、鋁(lv)、軟金屬或橡膠替材料來(lai)制造(zao)。


  精密鑄(zhu)(zhu)件可由實(shi)型(xing)法(fa)或陶瓷殼型(xing)法(fa)生產。實(shi)型(xing)法(fa)(見(jian)圖2-14)是用(yong)(yong)細的(de)(de)(de)硅膠涂料(liao)先在(zai)一次(ci)性的(de)(de)(de)模(mo)樣上涂刷一層,再(zai)撒上耐火沙(sha)子,然(ran)后(hou)(hou)(hou)在(zai)模(mo)樣周(zhou)圍(wei)灌以(yi)漿料(liao),并(bing)(bing)讓其凝固。模(mo)樣因為沒有分型(xing)面,所以(yi)所有尺寸公差都保證一定的(de)(de)(de)精度。振(zhen)動(dong)砂箱(xiang)使(shi)模(mo)樣周(zhou)圍(wei)的(de)(de)(de)漿料(liao)密實(shi)而無(wu)氣泡,并(bing)(bing)使(shi)水和固體材料(liao)分離,由型(xing)箱(xiang)上部排(pai)出(chu)。將砂箱(xiang)倒置(zhi)在(zai)烘爐中,使(shi)蠟(la)模(mo)熔(rong)化蠟(la)液(ye)流出(chu),即剩下鑄(zhu)(zhu)型(xing)。鑄(zhu)(zhu)型(xing)在(zai)高溫下進行(xing)(xing)焙燒,熔(rong)燒后(hou)(hou)(hou)當鑄(zhu)(zhu)型(xing)還處在(zai)熱狀態即準(zhun)備進行(xing)(xing)澆注。鑄(zhu)(zhu)型(xing)按(an)垂(chui)直方(fang)式排(pai)列,通(tong)常采(cai)用(yong)(yong)重力澆注,有時(shi)也采(cai)用(yong)(yong)離心、真(zhen)空(kong)或大氣壓力的(de)(de)(de)方(fang)法(fa),在(zai)熱的(de)(de)(de)鑄(zhu)(zhu)型(xing)中進行(xing)(xing)澆注。澆注完畢后(hou)(hou)(hou),使(shi)鑄(zhu)(zhu)型(xing)冷卻,然(ran)后(hou)(hou)(hou)破壞鑄(zhu)(zhu)型(xing)取出(chu)鑄(zhu)(zhu)件。


  陶瓷殼型鑄(zhu)造(zao)由于制(zhi)作鑄(zhu)型的(de)(de)(de)(de)費用較實(shi)型鑄(zhu)造(zao)法便宜,這已被證實(shi)對精(jing)密鑄(zhu)造(zao)生產者(zhe)是(shi)有利的(de)(de)(de)(de)。精(jing)鑄(zhu)法的(de)(de)(de)(de)模(mo)樣是(shi)用蠟模(mo)在中(zhong)(zhong)心直澆口棒上(shang)(見圖2-14)。經組成好的(de)(de)(de)(de)模(mo)組在合適的(de)(de)(de)(de)溶劑中(zhong)(zhong)仔細清洗,浸(jin)人硅酸乙酯中(zhong)(zhong)滴流幾分鐘。停止滴流后,將模(mo)組放(fang)入流態床中(zhong)(zhong)涂(tu)刷熔融過的(de)(de)(de)(de)細石英(ying)粉漿(jiang)。浸(jin)漬(zi)、滴流及(ji)涂(tu)刷重復進行。第三(san)次以后可用較粗的(de)(de)(de)(de)熔融過的(de)(de)(de)(de)石英(ying)砂涂(tu)刷,一般涂(tu)刷5層就足夠了。陶瓷殼型鑄(zhu)造(zao)占所(suo)有精(jing)密鑄(zhu)件的(de)(de)(de)(de)85%以上(shang)。


  蠟模(mo)通常優于(yu)(yu)塑(su)料模(mo)。因為它價格比較便宜而且容易焊成樹狀。由于(yu)(yu)蠟模(mo)尺(chi)(chi)寸對溫度具(ju)有(you)敏(min)感性,故(gu)通常為它提(ti)供具(ju)有(you)空調的(de)(de)房(fang)間。精密鑄造(zao)法尺(chi)(chi)寸公差的(de)(de)控制(zhi)(zhi)不僅要(yao)考慮(lv)鑄件(jian)本身(shen)尺(chi)(chi)寸的(de)(de)變(bian)化,也要(yao)計(ji)算蠟模(mo)及(ji)鑄型尺(chi)(chi)寸的(de)(de)變(bian)化。液態(tai)蠟注(zhu)入(ru)壓型后凝固及(ji)冷(leng)(leng)卻時(shi)收縮(suo),陶瓷殼(ke)型在(zai)高溫加熱時(shi)引起尺(chi)(chi)寸的(de)(de)變(bian)化,鑄造(zao)合(he)金在(zai)凝固及(ji)隨后冷(leng)(leng)卻時(shi)的(de)(de)收縮(suo),所(suo)有(you)這(zhe)些尺(chi)(chi)寸的(de)(de)變(bian)化,都要(yao)通過制(zhi)(zhi)造(zao)壓型時(shi)來(lai)加以補償(chang),而蠟模(mo)是由壓型直接制(zhi)(zhi)造(zao)出來(lai)的(de)(de)。


  常用的精密鑄造(zao)混合料(liao)中(zhong)的耐火材料(liao)為細石(shi)英(ying)砂和(he)石(shi)英(ying)粉。有時由于要獲得高熔(rong)點或改進熱穩定性,也采用其他耐火材料(liao),如鋯石(shi)英(ying)、剛玉、氧化(hua)鎂,黏(nian)結劑包括(kuo)硅酸乙酯及磷酸鎂。


 圖2-14是熔模鑄造工藝過(guo)程的示意圖。


圖 14.jpg


  這(zhe)些(xie)黏(nian)結劑(ji)在鑄型脫(tuo)蠟后經過高(gao)溫(wen)(980~1100℃)焙(bei)燒,使(shi)可獲得足夠(gou)的強(qiang)度(du)。


  精密鑄(zhu)造(zao)的(de)設計(ji)者(zhe)在鑄(zhu)件(jian)幾何形(xing)(xing)狀的(de)設計(ji)方面有著廣闊(kuo)的(de)天地。在蠟模中應用水(shui)溶性蠟芯(xin)(xin),就(jiu)完全能生產出內部輪廓相當復雜的(de)鑄(zhu)件(jian)。這(zhe)些芯(xin)(xin)子在形(xing)(xing)成整(zheng)個鑄(zhu)型之前,便(bian)從蠟模中被熔掉。在澆注后,不銹鋼(gang)鑄(zhu)件(jian)可在專門的(de)鹽(yan)浴池中清理,從型芯(xin)(xin)形(xing)(xing)成的(de)空腔中去(qu)除耐火(huo)鑄(zhu)型。


 精密鑄造(zao)的主要特點:


  ①. 精鑄件尺寸能很(hen)好(hao)地控制且表(biao)面光潔(jie)度極佳。


  ②. 適用于生產(chan)幾(ji)何形狀(zhuang)復雜的(de)鑄(zhu)件。除(chu)表(biao)面需要(yao)進(jin)行切削(xue)加工外,可避免(mian)昂貴(gui)的(de)裝配(pei)或加工費(fei)用。


  ③. 沒有像采(cai)用上、下箱方法(fa)生產時那樣,在鑄(zhu)件上存在分型線。


  ④. 成本(ben)較砂(sha)型鑄造為高。


 鑄(zhu)(zhu)(zhu)造設計者一直在(zai)考(kao)慮按照砂型鑄(zhu)(zhu)(zhu)造方法或陶瓷型鑄(zhu)(zhu)(zhu)造方法來生(sheng)產(chan)質量超過4.54kg的(de)(de)精密鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)(jian)。用精密鑄(zhu)(zhu)(zhu)造法生(sheng)產(chan)尺寸較小、形狀(zhuang)復雜(za)的(de)(de)鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)(jian)已得到普遍的(de)(de)認可(ke)和承(cheng)認。但這(zhe)種情況還正在(zai)變化,已經生(sheng)產(chan)了許多質量為22.7~45.4kg的(de)(de)精密鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)(jian),事實上已生(sheng)產(chan)過一些鋼鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)(jian),其質量已達227kg。


由此可(ke)見,如果零件尺寸較大,設計者沒有(you)理由排除采用精密鑄造法生產的可(ke)能性。