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)(rong)(rong)模(mo)鑄造(zao)工藝,簡單說(shuo)就是(shi)用易熔(rong)(rong)(rong)材(例如蠟(la)料或(huo)塑(su)料)制(zhi)成可熔(rong)(rong)(rong)性模(mo)型(xing)(xing)(簡稱熔(rong)(rong)(rong)模(mo)或(huo)模(mo)型(xing)(xing)),在其上涂覆若干層特制(zhi)的耐火涂料,經(jing)(jing)過(guo)干燥和硬化形(xing)成一個(ge)整體型(xing)(xing)殼(ke)(ke)后,再用蒸汽或(huo)熱水(shui)從型(xing)(xing)殼(ke)(ke)中(zhong)熔(rong)(rong)(rong)掉(diao)模(mo)型(xing)(xing),然后把型(xing)(xing)殼(ke)(ke)置(zhi)于砂箱中(zhong),在其四周填充干砂造(zao)型(xing)(xing),最后將鑄型(xing)(xing)放入(ru)焙燒(shao)爐中(zhong)經(jing)(jing)過(guo)高(gao)溫焙燒(shao)(如采用高(gao)強度型(xing)(xing)殼(ke)(ke)時,可不必造(zao)型(xing)(xing)而將脫模(mo)后的型(xing)(xing)殼(ke)(ke)直接(jie)焙燒(shao)),鑄型(xing)(xing)或(huo)型(xing)(xing)殼(ke)(ke)經(jing)(jing)焙燒(shao)后,于其中(zhong)澆(jiao)注熔(rong)(rong)(rong)融金屬而得(de)到(dao)鑄件。


  熔模鑄(zhu)件(jian)尺寸(cun)精(jing)度(du)較(jiao)高,一般可達(da)CT4~6(砂型(xing)鑄(zhu)造為(wei)CT10~13,壓(ya)鑄(zhu)為(wei)CT5~7),當(dang)然由(you)于熔模鑄(zhu)造的(de)(de)(de)(de)工藝過(guo)程復雜,影響鑄(zhu)件(jian)尺寸(cun)精(jing)度(du)的(de)(de)(de)(de)因素較(jiao)多,例如模料的(de)(de)(de)(de)收(shou)(shou)縮、熔模的(de)(de)(de)(de)變形(xing)、型(xing)殼在加熱和冷卻過(guo)程中(zhong)的(de)(de)(de)(de)線量變化、合金(jin)的(de)(de)(de)(de)收(shou)(shou)縮率以(yi)及(ji)在凝固過(guo)程中(zhong)鑄(zhu)件(jian)的(de)(de)(de)(de)變形(xing)等,所以(yi)普通(tong)熔模鑄(zhu)件(jian)的(de)(de)(de)(de)尺寸(cun)精(jing)度(du)雖(sui)然較(jiao)高,但其一致(zhi)性(xing)仍需提高(采用中(zhong)、高溫蠟料的(de)(de)(de)(de)鑄(zhu)件(jian)尺寸(cun)一致(zhi)性(xing)要(yao)提高很多)。


  壓制(zhi)(zhi)熔模(mo)(mo)時,采用(yong)型腔(qiang)表(biao)(biao)面光(guang)(guang)潔度高(gao)(gao)的壓型,因(yin)此,熔模(mo)(mo)的表(biao)(biao)面光(guang)(guang)潔度也比(bi)較高(gao)(gao)。此外,型殼(ke)由耐高(gao)(gao)溫(wen)的特(te)殊黏結劑和(he)耐火材料(liao)配(pei)制(zhi)(zhi)成(cheng)(cheng)的耐火涂料(liao)涂掛在熔模(mo)(mo)上(shang)而制(zhi)(zhi)成(cheng)(cheng),與(yu)熔融(rong)金屬直(zhi)接(jie)接(jie)觸的型腔(qiang)內表(biao)(biao)面光(guang)(guang)潔度高(gao)(gao)。所以,熔模(mo)(mo)鑄件(jian)的表(biao)(biao)面光(guang)(guang)潔度比(bi)一(yi)般(ban)鑄件(jian)的高(gao)(gao),一(yi)般(ban)可達Ra1.6~3.2μm。


  熔(rong)模(mo)(mo)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造最大(da)的(de)優點就是由于(yu)熔(rong)模(mo)(mo)鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)有著很高的(de)尺(chi)寸精(jing)度(du)和(he)表面光潔度(du),所以(yi)可(ke)減(jian)少機(ji)(ji)械(xie)加(jia)(jia)工(gong)工(gong)作,只是在零件(jian)上(shang)要求較高的(de)部位(wei)留少許加(jia)(jia)工(gong)余(yu)量即可(ke),甚至(zhi)某些鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)只留打磨、拋光余(yu)量,不(bu)必(bi)機(ji)(ji)械(xie)加(jia)(jia)工(gong)即可(ke)使用。由此(ci)可(ke)見,采用熔(rong)模(mo)(mo)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造方法,可(ke)以(yi)大(da)量節省機(ji)(ji)床設備和(he)加(jia)(jia)工(gong)工(gong)時,大(da)幅度(du)節約原(yuan)材(cai)料金屬。


  不(bu)銹(xiu)鋼各(ge)種(zhong)鑄(zhu)(zhu)造工(gong)藝(yi)(yi)(yi)的主要特點比(bi)較,見表(biao)(biao)2-2。表(biao)(biao)中包括(kuo)利用(yong)金屬(shu)型永(yong)久(jiu)型模(mo)及壓(ya)(ya)(ya)鑄(zhu)(zhu)方面的鑄(zhu)(zhu)造工(gong)藝(yi)(yi)(yi)。實(shi)際直到最近,由于所用(yong)壓(ya)(ya)(ya)鑄(zhu)(zhu)機的金屬(shu)配(pei)件(jian),包括(kuo)壓(ya)(ya)(ya)型要承受(shou)強(qiang)烈的熱沖擊,使(shi)金屬(shu)配(pei)件(jian)的使(shi)用(yong)壽命縮短,因此(ci)還沒有(you)哪類(lei)鋼應(ying)用(yong)該鑄(zhu)(zhu)造工(gong)藝(yi)(yi)(yi)可(ke)進行大批量生(sheng)產。但是壓(ya)(ya)(ya)鑄(zhu)(zhu)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)具有(you)很高的生(sheng)產率,故研究不(bu)銹(xiu)鋼壓(ya)(ya)(ya)鑄(zhu)(zhu)法發展很快,已成(cheng)為(wei)現在生(sheng)產鑄(zhu)(zhu)件(jian)可(ke)行方法之一。


表 2.jpg


  熔模鑄(zhu)(zhu)(zhu)造方法的(de)(de)(de)另(ling)一(yi)優(you)點(dian)是(shi),它可以(yi)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造各種合金(jin)(jin)的(de)(de)(de)復(fu)雜的(de)(de)(de)鑄(zhu)(zhu)(zhu)件,特別(bie)是(shi)可以(yi)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造高溫合金(jin)(jin)鑄(zhu)(zhu)(zhu)件。如噴氣(qi)式發動(dong)機(ji)的(de)(de)(de)葉(xie)片,其流線(xian)型外廓(kuo)與冷卻用(yong)(yong)(yong)內腔,用(yong)(yong)(yong)機(ji)械加工工藝(yi)幾乎(hu)無法形成。用(yong)(yong)(yong)熔模鑄(zhu)(zhu)(zhu)造工藝(yi)生產(chan)(chan)不僅可以(yi)做到批量(liang)生產(chan)(chan),保證(zheng)了(le)鑄(zhu)(zhu)(zhu)件的(de)(de)(de)一(yi)致性,而且避免了(le)機(ji)械加工后殘留刀(dao)紋(wen)的(de)(de)(de)應力(li)集中(zhong)。它們的(de)(de)(de)基(ji)本工藝(yi)還(huan)是(shi)差距不大的(de)(de)(de),主要(yao)是(shi)不銹鋼熔煉(lian)溫度(du)略(lve)高,所采用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)造型材料及(ji)熔煉(lian)爐的(de)(de)(de)筑爐材料有差異。


  另外如(ru)果需要準確區別鑄造(zao),則還需要說(shuo)(shuo)(shuo)明兩者(zhe)采用的是(shi)什么工藝(yi)(yi)生(sheng)(sheng)產(chan),例如(ru)普通砂鑄、熔(rong)模鑄造(zao),熔(rong)模鑄造(zao)又分(fen)水玻璃(li)工藝(yi)(yi)、硅酸乙酯(zhi)工藝(yi)(yi)或硅溶膠工藝(yi)(yi)等等,沒有具體說(shuo)(shuo)(shuo)明及產(chan)品生(sheng)(sheng)產(chan)要求,很(hen)難明確說(shuo)(shuo)(shuo)明兩者(zhe)間的具體差(cha)異。


  鑄造是將液體金屬澆注(zhu)到鑄型,待其冷卻凝(ning)固后(hou),以獲得(de)一定形狀和性(xing)能(neng)鑄件的(de)成型方法。多數鑄件需要機械加(jia)工后(hou)方可(ke)使(shi)用(yong),這(zhe)類鑄件叫做鑄造毛(mao)坯。也有(you)的(de)不經過機械加(jia)工直接裝配(pei)到機器上(shang)即(ji)可(ke)使(shi)用(yong)。


  鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)(zao)方(fang)法(fa)(fa)有很多(duo),常分為(wei)砂型(xing)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)(zao)和特種(zhong)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)(zao)兩類(lei)。砂型(xing)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)(zao)即為(wei)型(xing)砂緊實成型(xing)的(de)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)(zao)方(fang)法(fa)(fa)。特種(zhong)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)(zao)是與(yu)砂型(xing)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)(zao)不同的(de)其他鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)(zao)方(fang)法(fa)(fa),如金屬型(xing)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)(zao)、壓力鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)(zao)、離心鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)(zao)、熔(rong)模鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)(zao)、陶瓷鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)(zao)等(deng)。


 熔模(mo)鑄造(zao)工藝流(liu)程,見圖 2-13。


圖 13.jpg


  熔模鑄(zhu)(zhu)造、精(jing)密(mi)鑄(zhu)(zhu)造及失(shi)蠟鑄(zhu)(zhu)造在(zai)本質上都(dou)(dou)是完全相(xiang)同的(de)。精(jing)密(mi)鑄(zhu)(zhu)造的(de)特(te)點是在(zai)設計上較其他金屬(shu)成型法(fa)(fa)具有(you)更大的(de)靈活性。當(dang)鑄(zhu)(zhu)件形狀復雜而精(jing)度要求又較高(gao)時,許多合金包(bao)括不銹(xiu)鋼都(dou)(dou)可用此(ci)(ci)法(fa)(fa)生產。鑄(zhu)(zhu)件可達到較高(gao)的(de)精(jing)度,因此(ci)(ci)鑄(zhu)(zhu)件可以少(shao)加工(gong)或不需切削加工(gong)。此(ci)(ci)法(fa)(fa)與(yu)砂(sha)型鑄(zhu)(zhu)造相(xiang)似,即(ji)在(zai)金屬(shu)澆注、凝固后破壞鑄(zhu)(zhu)型取出鑄(zhu)(zhu)件。但(dan)精(jing)密(mi)鑄(zhu)(zhu)造又與(yu)其他鑄(zhu)(zhu)造方法(fa)(fa)不同,即(ji)模樣(yang)和鑄(zhu)(zhu)型都(dou)(dou)是一次性的(de)。


  生產蠟模(mo)的(de)壓型根據所需鑄件(jian)的(de)精度及壓型的(de)使(shi)用(yong)壽命,可選用(yong)鋼、鋁(lv)、軟(ruan)金屬或(huo)橡膠替材料來制造(zao)。


  精(jing)密鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)可(ke)由實(shi)型(xing)法(fa)或陶瓷殼型(xing)法(fa)生產。實(shi)型(xing)法(fa)(見圖2-14)是用(yong)細的硅膠涂(tu)料(liao)先在(zai)一(yi)次(ci)性的模樣(yang)(yang)上涂(tu)刷一(yi)層,再撒上耐火沙子,然后(hou)在(zai)模樣(yang)(yang)周(zhou)圍灌(guan)以漿料(liao),并讓其凝固。模樣(yang)(yang)因為沒(mei)有分型(xing)面,所以所有尺(chi)寸公差都保證一(yi)定的精(jing)度(du)。振(zhen)動(dong)砂(sha)箱(xiang)使(shi)模樣(yang)(yang)周(zhou)圍的漿料(liao)密實(shi)而無氣(qi)泡,并使(shi)水和固體材料(liao)分離,由型(xing)箱(xiang)上部排(pai)出(chu)。將砂(sha)箱(xiang)倒置在(zai)烘爐中(zhong)(zhong),使(shi)蠟模熔化蠟液流出(chu),即剩(sheng)下(xia)鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)。鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)在(zai)高溫下(xia)進(jin)行焙(bei)燒,熔燒后(hou)當鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)還(huan)處(chu)在(zai)熱(re)狀態(tai)即準備進(jin)行澆(jiao)注(zhu)(zhu)。鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)按垂直方式排(pai)列,通常采(cai)用(yong)重(zhong)力(li)澆(jiao)注(zhu)(zhu),有時也采(cai)用(yong)離心(xin)、真空或大氣(qi)壓(ya)力(li)的方法(fa),在(zai)熱(re)的鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)中(zhong)(zhong)進(jin)行澆(jiao)注(zhu)(zhu)。澆(jiao)注(zhu)(zhu)完畢后(hou),使(shi)鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)冷卻,然后(hou)破壞(huai)鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)取出(chu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)。


  陶(tao)瓷(ci)殼(ke)(ke)型(xing)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)由于制作鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)的(de)費用較實型(xing)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)法(fa)(fa)便(bian)宜(yi),這已被證實對精密(mi)(mi)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)生產者是有(you)利的(de)。精鑄(zhu)(zhu)(zhu)法(fa)(fa)的(de)模樣(yang)是用蠟模在(zai)中(zhong)(zhong)心直澆口棒(bang)上(shang)(見圖2-14)。經(jing)組(zu)成好(hao)的(de)模組(zu)在(zai)合適的(de)溶劑(ji)中(zhong)(zhong)仔細(xi)清洗,浸(jin)人(ren)硅酸乙酯中(zhong)(zhong)滴(di)流(liu)幾分鐘。停(ting)止滴(di)流(liu)后,將模組(zu)放入流(liu)態床(chuang)中(zhong)(zhong)涂(tu)刷熔(rong)融(rong)(rong)過的(de)細(xi)石英粉(fen)漿。浸(jin)漬、滴(di)流(liu)及涂(tu)刷重復進(jin)行。第三次以后可用較粗的(de)熔(rong)融(rong)(rong)過的(de)石英砂涂(tu)刷,一般涂(tu)刷5層就足夠了。陶(tao)瓷(ci)殼(ke)(ke)型(xing)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)占所有(you)精密(mi)(mi)鑄(zhu)(zhu)(zhu)件的(de)85%以上(shang)。


  蠟(la)模通常優于塑料模。因為它(ta)價格比(bi)較便(bian)宜(yi)而且容(rong)易焊(han)成樹狀。由于蠟(la)模尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)對溫度具(ju)有(you)敏感性(xing),故通常為它(ta)提供具(ju)有(you)空調的(de)(de)房間。精密(mi)鑄(zhu)造(zao)(zao)法尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)公差的(de)(de)控制不僅要考(kao)慮鑄(zhu)件本身尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)的(de)(de)變(bian)化(hua),也要計(ji)算蠟(la)模及(ji)鑄(zhu)型(xing)尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)的(de)(de)變(bian)化(hua)。液態蠟(la)注(zhu)入壓(ya)型(xing)后(hou)凝固(gu)及(ji)冷卻時(shi)(shi)收(shou)縮,陶瓷殼(ke)型(xing)在高溫加(jia)熱(re)時(shi)(shi)引(yin)起(qi)尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)的(de)(de)變(bian)化(hua),鑄(zhu)造(zao)(zao)合金在凝固(gu)及(ji)隨后(hou)冷卻時(shi)(shi)的(de)(de)收(shou)縮,所有(you)這些尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)的(de)(de)變(bian)化(hua),都要通過制造(zao)(zao)壓(ya)型(xing)時(shi)(shi)來加(jia)以(yi)補償,而蠟(la)模是由壓(ya)型(xing)直接制造(zao)(zao)出來的(de)(de)。


  常用的精密鑄造混合料中的耐火材料為細石英(ying)砂和石英(ying)粉。有時(shi)由于要獲(huo)得高熔點或(huo)改進熱穩定(ding)性,也采(cai)用其(qi)他耐火材料,如(ru)鋯石英(ying)、剛玉(yu)、氧化鎂(mei),黏結劑包括(kuo)硅酸乙(yi)酯及磷酸鎂(mei)。


 圖(tu)2-14是熔模鑄造工藝過程的示意(yi)圖(tu)。


圖 14.jpg


  這些黏結劑在鑄型脫蠟(la)后經(jing)過高溫(980~1100℃)焙燒(shao),使可獲得足夠的強度。


  精密鑄造的(de)(de)設計者在(zai)鑄件(jian)幾何形(xing)狀的(de)(de)設計方(fang)面有著廣闊的(de)(de)天(tian)地。在(zai)蠟模中(zhong)(zhong)應用水溶(rong)性蠟芯(xin),就(jiu)完全(quan)能生(sheng)產(chan)出內部輪廓相當復(fu)雜的(de)(de)鑄件(jian)。這些(xie)芯(xin)子在(zai)形(xing)成(cheng)整個鑄型(xing)之(zhi)前,便從蠟模中(zhong)(zhong)被熔掉。在(zai)澆注后,不(bu)銹鋼(gang)鑄件(jian)可在(zai)專門的(de)(de)鹽浴池(chi)中(zhong)(zhong)清理,從型(xing)芯(xin)形(xing)成(cheng)的(de)(de)空腔(qiang)中(zhong)(zhong)去除(chu)耐(nai)火鑄型(xing)。


 精密(mi)鑄造的主要特(te)點:


  ①. 精(jing)鑄件尺寸能(neng)很好地控制且表面光潔度極(ji)佳。


  ②. 適用(yong)于生產幾何形狀復雜的鑄(zhu)件。除表面需(xu)要進行切削加(jia)工外,可避免(mian)昂(ang)貴的裝配或加(jia)工費用(yong)。


  ③. 沒有像采用上、下箱方法(fa)生(sheng)產時那樣,在鑄(zhu)件上存在分(fen)型線(xian)。


  ④. 成本較砂型鑄(zhu)造為高。


 鑄(zhu)(zhu)造(zao)設計者一直在考(kao)慮按照砂型鑄(zhu)(zhu)造(zao)方法或陶瓷型鑄(zhu)(zhu)造(zao)方法來(lai)生產(chan)(chan)質(zhi)量超過4.54kg的(de)(de)(de)精(jing)密(mi)(mi)鑄(zhu)(zhu)件。用精(jing)密(mi)(mi)鑄(zhu)(zhu)造(zao)法生產(chan)(chan)尺寸較小、形狀復雜的(de)(de)(de)鑄(zhu)(zhu)件已(yi)(yi)得(de)到普遍的(de)(de)(de)認可和(he)承認。但(dan)這種(zhong)情況還(huan)正在變化,已(yi)(yi)經生產(chan)(chan)了(le)許多質(zhi)量為(wei)22.7~45.4kg的(de)(de)(de)精(jing)密(mi)(mi)鑄(zhu)(zhu)件,事(shi)實(shi)上已(yi)(yi)生產(chan)(chan)過一些鋼(gang)鑄(zhu)(zhu)件,其質(zhi)量已(yi)(yi)達227kg。


由(you)此可(ke)見,如果零(ling)件(jian)尺(chi)寸(cun)較大(da),設計者沒有理(li)由(you)排除(chu)采用精(jing)密鑄造法生產的可(ke)能性。