陶瓷模鑄造

一、熔模鑄造的原理及特點

熔模鑄造又稱精密鑄造或失蠟鑄造，它是用易熔材料(蠟料及塑料等)制成精確的可熔性模型，在模型上涂以若干層耐火涂料，經(jīng)過干燥、硬化成整體型殼，然后加熱型殼熔失模型，再經(jīng)高溫焙燒而成為耐火型殼，將液體金屬澆入型殼中，待冷卻后即成鑄件。

模料-壓蠟?zāi)?組模-修模-涂掛-撒砂-脫模-焙燒-澆注-冷卻-落砂-清理。

與其它鑄造方法相比，熔模鑄造的主要優(yōu)點如下：

鑄件尺寸精度較高和表面粗糙度較低，可以澆注形狀復(fù)雜的鑄件，一般精度可達5~7級，粗糙度達兩Ra25-6.3μm；

可以鑄造薄壁鑄件以及重量很小的鑄件，熔模鑄件的最小壁厚可達0.5mm，重量可以小到幾克；

可以鑄造花紋精細的圖案、文字、帶有細槽和彎曲細孔的鑄件；

熔模鑄件的外形和內(nèi)腔形狀幾乎不受限制，可以制造出用砂型鑄造、鍛壓、切削加工等方法難以制造的形狀復(fù)雜的零件，而且可以使有些組合件、焊接件在稍進行結(jié)構(gòu)改進后直接鑄造成整體零件，從而減輕零件重量、降低生產(chǎn)成本；

鑄造合金的類型幾乎沒有限制，常用來鑄造合金鋼件、碳鋼件和耐熱合金鑄件；

生產(chǎn)批量沒有限制，可以從單件到成批大量生產(chǎn)。

這種鑄造方法的缺點就是工藝復(fù)雜，生產(chǎn)周期長，不適用于生產(chǎn)輪廓尺寸很大的鑄件。

二、模料種類及性能要求

1、模料的分類

隨著熔模鑄造工藝的發(fā)展，模料的種類日益繁多，組成各不相同。通常按模料熔點的高低將其分為高溫、中溫和低溫模料。

低溫模料的熔點低于60°C，我國目前廣泛應(yīng)用的石蠟—硬脂酸各50%的模料屬于這一類；

高溫模料的熔點高于120°C，組成為松香50%、地蠟20%、聚苯乙烯30%的模料即為較典型的高溫模料。

中溫模料的熔點介于上述兩類模料之間，現(xiàn)用的中溫模料基本上可分為松香基和蠟基模料兩種。

2、模料性能的基本要求

熱物理性能：合適的熔化溫度和凝固區(qū)間、較小的熱膨脹和收縮、較高的耐熱性（軟化點）和模料在液態(tài)時應(yīng)無析出物，固態(tài)時無相變。

力學(xué)性能：主要有強度、硬度、塑性、柔韌性等。

工藝性能：主要有粘度（或流動性）、灰分、涂掛性等。

三、制模工藝

按照模料的規(guī)定成分和配比，將各種原料熔融成液態(tài)，混合并攪拌均勻，濾去雜質(zhì)澆制成糊狀模料，即可以壓制熔模。壓制熔模普遍采用壓制成型的辦法。該方法允許使用液態(tài)、半液態(tài)以及固態(tài)、半固態(tài)模料。液態(tài)和半液態(tài)模料在低的壓力下壓制成型，稱為壓注成型；半固態(tài)或固態(tài)模料在高的壓力下壓制成型，稱為擠壓成型。無論是壓注成型還是擠壓成型，都必須考慮充填和凝固時的優(yōu)缺點。

1、壓注成型

壓注成型的注蠟溫度多在熔點以下，此時模料是液、固兩相共存的漿狀或糊狀。呈漿狀的模料中，液相量顯著超過固相量，所以仍保留著液體的流動性。在這種狀態(tài)下壓注，熔模表面具有較低的粗糙度，而且不易出現(xiàn)由于紊流、飛濺帶來的表面缺陷。糊狀模料的溫度比漿狀模料更低，已失去流動性，雖少有表面缺陷，但卻具有較高的表面粗糙度。

模料壓注成型時，在保證良好充填情況下應(yīng)盡量采用最低的模料溫度和壓型工作溫度。壓力的選擇并不是越大越好，雖然壓力大熔模收縮率小，但壓力和壓注速度過大，會使熔模表面不光滑，產(chǎn)生“鼓泡”(熔模表皮下氣泡膨脹)，同時，使模料飛濺出現(xiàn)冷隔缺陷。在制模過程中，為了避免模料粘附壓型，提高熔模表面光潔度，應(yīng)使用分型劑，特別是對于松香基模料。

2、擠壓成型

擠壓成型把在低溫塑性狀態(tài)下的模料擠壓入型腔，在高壓下成型，以減少和防止熔模收縮。擠壓成型時的模料處于半固態(tài)或固態(tài)，該模料在正常條件下比較硬，但在高壓下能夠流動，其特點是粘度大。因此擠壓時壓力的大小取決于模料的粘度及在注料孔和型腔中的流動阻力。模料的粘度愈大，注料孔徑愈小，型腔尺寸愈大而橫截面積愈小以及模料行程愈長，則模料流動時的阻力愈大，因此需要愈高的擠壓壓力。采用半固態(tài)模料擠壓成型，熔模的凝固時間縮短，因而生產(chǎn)率增高，特別適用于生產(chǎn)具有厚大截面的鑄件。

四、制殼工藝

制殼包括涂掛和撒砂兩道工序。涂掛涂料之前，熔模需經(jīng)脫油脂處理。涂掛時要采用浸涂法。涂掛操作時應(yīng)保持熔模表面均勻地涂掛上涂料，避免空白和局布堆積；焊合處、圓角、棱角和凹槽等應(yīng)用毛筆或特制工具涂刷均勻，避免氣泡；涂掛每層加固層涂料前應(yīng)清理前一層上的浮砂；涂掛過程中要定時攪拌涂料，掌握和調(diào)整涂料的粘度。

涂掛后進行撒砂。最常用的撒砂方法是流態(tài)化撒砂和雨淋式撒砂。通常熔模自涂料槽中取出后，待其上剩余的涂料流動均勻而不再連續(xù)下滴時，表示涂料流動終止，凝凍開始，即可撒砂。過早撒砂易造成涂料堆積；過遲撒砂造成砂粒粘附不上或粘附不牢。撒砂時熔模要不斷回轉(zhuǎn)和上下倒置。撒砂的目的是用砂粒固定涂料層；增加型殼厚度，獲得必要的強度；提高型殼的透氣性和退讓性；防止型殼硬化時產(chǎn)生裂紋。撒砂的粒度按涂料層次選擇，并與涂料的粘度相適應(yīng)。面層涂料的粘度小，砂粒度要細，才能獲得表面光潔的型腔，一般面層撒砂粒度可選擇組別為30或21的砂；加固層撒砂采用較粗的砂粒，最好逐層加粗。制殼時，每涂掛和撒砂一層后，必須進行充分的干燥和硬化。

五、缺陷及防止方法

熔模鑄件的缺陷分為表面和內(nèi)部缺陷以及尺寸和粗糙度超差。

表面和內(nèi)部缺陷指欠鑄、冷隔、縮松、氣孔、夾渣、熱裂、冷裂等；

尺寸和粗糙度超差主要包括鑄件的拉長和變形。

產(chǎn)生表面和內(nèi)部缺陷主要與合金液的澆注溫度，型殼的焙燒溫度與制備工藝，澆注系統(tǒng)與鑄件結(jié)構(gòu)的設(shè)計等因素有關(guān)。

鑄件尺寸和粗糙度超差的主要原因是壓型的設(shè)計與使用磨損，鑄件結(jié)構(gòu)、型殼的焙燒及其強度，鑄件的清理等因素有關(guān)。

例如，熔模鑄件出現(xiàn)欠鑄時，其原因可能是澆注溫度和型殼溫度低使金屬液降低了流動性，鑄件壁太薄、澆注系統(tǒng)設(shè)計不合理、型殼焙燒不充分或透氣性差、澆注速度過慢、澆注時不足，這時應(yīng)根據(jù)鑄件的具體結(jié)構(gòu)和涉及到的相關(guān)工藝，有針對性地解決問題，消除缺陷。