熔模铸造工艺

专用工具 矫正测具
设备
液压机 摩擦压力机 矫正模
矫正模及夹具 液压机或磨擦压力机
3.3.11、探伤、防锈
A、探伤
探伤种类
探伤缺陷
应用
荧光磁粉探伤 铸件表面或近表面裂纹
铸钢件、铸铁件等通磁 材料
X射线探伤 铸件内部缩孔、缩松缺陷
所有铸件材料
超声波探伤
铸件内部较大的缩孔、裂纹等缺 陷
渗透B探、伤 防锈铸件表面裂纺
3、更强：由于材质的改进和工艺技术的进步使得铸件的性能越来 越好。如飞机发动机用的涡轮叶片工作温度由980℃提高到 1200℃；热等静压技术的应用使得熔模铸造生产的镍基高温合 金、钛合金和铝合金的高温低周波疲劳性能提高3～10倍。
六、熔模铸造件常见缺陷分析
6.1 铸件尺寸超差
1) 模料及制模工艺对铸件尺寸的影响 熔模尺寸偏差主要由于制模工艺不稳定而造成的，如合型力 大小、压蜡温度（压蜡温度越高，熔模线收缩率越大）、压 注压力（压注压力越大，熔模线收缩率越小）、保压时间 （保压时间越长其收缩越小）、压型温度（压型温度越高， 线收缩也越大）、开型时间、冷却方式、室温等因素波动而 造成熔模尺寸偏差。
B、夹砂、鼠尾
B1、特征：
夹砂 — 铸件表面局部呈翘舌状金属 疤块， 金属疤块与铸件间夹 有片状型壳层（砂），又称 结疤夹砂。
鼠尾 — 铸件表面呈现条纹状沟痕。 夹砂鼠 尾是熔模铸造中常 见的表面缺陷， 常出现在 铸件大平面或过热处。
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B2、形成原因: 型壳分层，主要有以下几种情况:
磨除铸件上的浇冒 口余根
清除铸件表面/内 腔的粘砂和氧 化皮
清除铸件表面毛刺 铸瘤
砂轮机磨削 砂带磨床磨削 抛丸清理 喷砂清理 化学清砂 电化学清砂 风动磨头磨光
风动异形旋转锉切 削
3.3.9、铸件热处理
A、铸钢件热处理
工艺 退火 正火 淬火 回火 固溶处理
规范 Ac3+20-30℃，炉冷 Ac3+30-50℃，空冷 Ac3+20-30℃，快冷（水、油） Ac1以下，空冷或炉冷 Ac3以上较高温度，快冷
铸钢件、铸铁件等通磁 材料
不锈钢等非磁性材料
目的：保证铸件库存状态不锈蚀； 方法：防锈液浸入法。
3.3.12、品质检查
A、外观质量
标准：Q/DFLCM0108-2006 熔模精密铸件技术条件
检验内容 铸件尺寸、形状和
重量 表面粗糙度
表面和近表面缺陷
检验项目 尺寸公差和形状公差
表面粗糙度
外观目视检验 渗透检验
（4） 其它影响表面粗糙度的因素 铸件表面氧化、铸件清理等。
影响熔模铸件表面粗糙度的因素很多，要执行从原材料、压型 到清理一整套严格工艺措施才能降低铸件表面粗糙度。
6.3 铸件表面缺陷 A、粘砂 A1、特征：
铸件表面上粘附一层金属与型壳的化合物或型壳材料。又分 为：机械、化学粘砂两类
A2、形成原因：
6.2 铸件表面粗糙
1) 影响熔模表面粗糙度的因素 熔模表面粗糙度与所有压型表面粗糙度、压制方式（糊状模 料压制或液态模料压制）和压制工艺参数选择有关。
2) 影响型壳表面粗糙度的因素 （1）涂料不能很好地与熔模润湿 （2）面层涂料粉液比低、型壳表面不致密 （3） 影响金属液精确复型的因素
金属液复印型壳工作表面细节的能力，即充型能力；在 此简称为“复型”能力。为使金属液能精确复型，就必须有 足够高的型壳温度和金属液浇注温度，并保证金属液有足够 的压力头。 提高型壳温度对改善金属液流动能力、复型能力 均有良好效果，故型壳温度是应当予以重视的因素。熔模铸 造铸钢件用硅溶胶型壳，其焙烧温度达1150-1175℃，型壳 出炉后迅速浇注，使铸件轮廓清晰，表面粗糙度低。
二、熔模铸造工艺特点
使用可熔（溶）性一次模和一次型（芯）：使用整 体蜡模和整体型腔，不用开型起模； 流体制壳：使用涂料与砂粘结制壳，涂层对蜡模复 印性好； 热壳浇注：热壳下浇注，金属液充型性好。
A、优势
铸件尺寸精度高，表面粗糙度值小：尺寸CT4-6级， 表面粗糙度Ra3.2-12.5；
可铸造形状复杂的铸件：典型空心叶片，应用于铸 件轻量化技术；
三、熔模铸造工艺流程 3.1、制造工艺流程
3.2、制造工艺流程示意图
熔模铸造过程示意图
3.3、工序介绍 3.3.1、模具制造
模具示意图
熔模铸造模具又称压型，含分型 面、型腔、型芯、顶模机构、锁 紧机构等。
3.3.2、制模
蜡基模料：石蜡+硬脂酸
A、常用蜡料 蜡料
树脂基蜡料
压型主要有自由浇注和压铸两种。
方法（1）酸处理法
加水----通蒸气+加盐酸----[酸+盐（水溶性盐）]-----皂化物 颗粒消失------静置（杂质下沉）分离
（2）电解处理法
（3）活性白土处理法
主要是利用膨润土具有大的吸 附能力，将模料中经酸处理后 所形成的盐类及其它杂质吸附 在它的周围并凝聚沉淀，使蜡 料得到净化。
电解法处理模料装置示意图 1-碳精棒 2-耐酸槽 3-回收模料 4-电解液 5-铝板
水玻璃 硅酸乙酯 硅溶胶
耐火材料
与粘结剂对应 工艺
硅砂 刚玉 莫来石 高岭石 锆砂
水玻璃工艺 硅酸乙酯工艺 硅溶胶工艺
B、制壳操作流程
硅溶胶制壳工艺没有化学硬化， 干燥脱水
3.3.5、脱蜡
A、脱蜡是模型蜡从模壳中脱出形成型腔的过程，脱蜡前 模壳存在时间不低于24h； B、脱蜡方法：热水法和高压蒸气法
3.3.6 型壳焙烧
目的：去除型壳中的水分、残余蜡料、皂化物等，使之具 有低发气量和良好透气性，同时减少液态合金与型壳的温 差，提高充型能力。
焙烧炉类型：型壳焙烧宜采用油炉、煤气炉或电阻炉。而 燃煤反射炉由于温度分布不均匀，灰尘较多,而且污染环境 故不宜采用。
型壳焙烧温度：型壳适宜的焙烧温度应为850----980℃，保 温时间0.5-2h。
五、熔模铸造工艺发展趋势
1、更大更薄：目前，熔模铸造生产的精密铸件，最大轮廓尺寸可 达1.8m，而最小壁厚却不到2mm，最大铸件重量接近1000kg。
2、更精：熔模铸件已经越来越精确，在ISO标准中的一般线性尺 寸公差是CT4－6级，特殊线性尺寸公差高的可大CT3级，而熔 模铸件表面粗糙度值也越来越小，可达到Ra0.8um。
2Fe+O2=2Fe 2FeO+SiO2=2FeOSiO2(硅酸亚铁) 2Mn+O2=2MnO
A3、防止措施
① 严格控制面层涂料及撒砂中的杂质含量，特别是Fe2O3含量。 ② 正确选择型壳耐火材料，做高锰钢和高温合金钢铸件时，面 层涂料、撒砂应选用中性耐火材料为宜，如电熔钢玉或锆英砂粉 等。
③ 合金在熔炼及浇注时，应尽可能避免金属液氧化并充分脱氧 、除气。 ④ 在可能的条件下，适当降低金属液浇注温度，薄壁件以提高 型壳温度，尽量做到出壳后马上浇注为宜。 ⑤ 改进浇注系统，改善型壳散热条件，防止局部过热。
四、熔模铸造应用范围
从产品类别来看，熔模精密铸件主要分为两大 类：军工、航空类产品与商品类产品。前者质量 要求高，后者质量不如前者。随着冷战时代的结 束，各国军工产品大幅度减少，但民航、大型电 站及工业涡轮发动机的发展，使得军工、航空类 产品所占比例变化不大。现在熔模铸造除用于航 空、军工部门外，几乎应用于所有工业部门，如 电子、石油、化工、能源、交通运输、轻功、纺 织、制药、医疗器械等领域。
① 面层涂料撒砂后干燥、硬化不良。 ② 面层撒砂太细，过度层撒砂太粗，造成过度层与面层 结合不好及砂中粉尘太多。 ③ 涂下层时，上层存在浮砂未清除。 ④ 涂料粘度过大，涂料流动性不好，产生局部堆积造成硬 化不良。 ⑤ 残余硬化液作用在下层涂料上，使涂料两面硬化，但两 面都硬化不透，使涂料本身形成未硬化的夹层。
压制前在压型表面涂薄层分型剂：压制蜡基模料时，分 型剂为机油、松节油等；压制树脂基模料时，蓖麻油和酒精 混合液或硅油。
压制熔模的方法有三种：
气压法
活塞加压法
柱塞法
2、熔模的组装 ➢ 焊接法 ➢ 粘结法 ➢ 机械组装法 3、制模机械化 （1）压蜡机 （2）压铸生产线
3.3.4、制壳
A、制壳材料
粘结剂
脱蜡时注意事项： ➢ 清理浇口杯顶残砂：防止浮砂落入型腔； ➢ 加入补充硬化剂：热水脱蜡时加入1%盐酸，型壳得到 补充硬化，并可防止蜡料皂化； ➢ 脱蜡水严禁沸腾：防止将槽底的砂粒翻起进入型腔； ➢ 脱蜡后的型壳禁止杯口向上放置：防止脏物落入型腔。 ➢ 槽液定期清理与更换。
C、蜡料回收 ✓ 蜡基模料：去除皂化物
合金材料不受限制：各种合金材料均可。
生产灵活性高、适应性强：由于工装的灵活性，相应 生产不受批量的限制。
B、劣势
铸件尺寸不能太大：铸件重量最大可做到1000Kg， 超出重量铸件难度较大； 工艺过程复杂，生产周期长：影响铸件质量因素太 多，工序质量控制难度增大； 铸件冷却速度较慢：导致铸件晶粒粗大，碳钢件易 脱碳。
2) 制壳材料及工艺对铸件尺寸的影响 型壳热膨胀影响着铸件尺寸。而型壳热膨胀又和制壳材料 及工艺有关。
3) 浇注条件对铸件尺寸的影响 浇注时型壳温度、金属液浇注温度、铸件在型壳中的位置 等均会影响铸件尺寸
为防止铸件尺寸超差，应对影响铸件尺寸精度的众多 因素都加以重视，严格控制原材料质量及工艺，以稳定铸 件尺寸。
熔模铸造
目录
1、熔模铸造概念 2、熔模铸造工艺特点 3、熔模铸造工艺流程
4、熔模铸造工艺应用范围 5、熔模铸造工艺发展趋势 6、铸件常见缺陷分析
一、熔模铸造概念
熔模铸造又称“失蜡铸造”，通常是在蜡模表面涂上数层耐 火材料，待其硬化干燥后，将其中的蜡模熔去而制成型壳， 再经过焙烧，然后进行浇注，而获得铸件的一种方法，由于 获得的铸件具有较高的尺寸精度和表面光洁度，故又称“熔 模精密铸造”。
检验方法
量具、测具常规检测 综合（专用）检具
与标准样块对比 粗糙度仪
肉眼观察 荧光磁粉探伤
着色检验
B、内在质量
检验内容 化学成分 力学性能
宏观缺陷 微观缺陷
检验项目
化学成分
抗拉强度、屈服强度、伸长率、 断面收缩率、硬度 冲击韧性 疲劳韧性
断口 射线探伤
金相组织 晶粒度 显微缩松 脱碳层 非金属夹杂物
3.3.7、浇注
溶模铸常用浇注方法：重力浇注、真空吸注、离心浇注、 调压浇注、低压浇注； 浇注工艺参数对质量的影响 浇注温度、浇注速度、型壳温度、铸件凝固冷却速度
3.3.8 脱壳、落件、磨浇口
目的
工艺方法
目的
工艺方法
脱除型壳
切除浇冒口和工 艺筋
振动脱壳 电液压清砂 高压水力清砂 砂轮切割 压力切割或手工敲击 气割 锯床切割 碳弧气刨切割 阳极切割 等离子切割
抛丸器、弹丸循环系统、铸件运载装置、清理室、除尘系 统
B、精整
精整目的
适用范围
1、打磨铸件表面细 小缺陷
打磨铸件表面毛刺、飞边、铸瘤、铁 豆、轻微鼓包等缺陷，达到表面平整 光滑
2、局部尺寸修整 局部尺寸超差时，通过打磨达到要求
C、矫正
冷矫
矫正方法 手工矫正
机械矫正
热矫矫正加加后热热检后后验在压：专力用矫模正具中矫正 尺寸或形状位置偏差符合要求； 表面探伤，不允许存在裂纹。
适用范围 所有铸钢件 碳钢及低合金钢 高碳钢及中、高合金钢 碳钢、低合金钢 奥氏体不锈钢
B、球铁热处理
工艺 退火 正火 高温正火
目的 获得F 获得P或S 消除渗碳体
适用范围
低牌号球铁（F基体） 高牌号球铁（P基 体） 组织中渗碳体异常
3.3.10、后处理Leabharlann Baidu
A、抛丸
目的：清除铸件表面残砂、氧化皮； 抛丸设备：滚筒式、橡胶履带式、转台式、吊钩式等； 原理：叶轮高速旋转，将钢丸抛向铸件，以弹丸的动能打 击铸件； 抛丸机构成：
检验方法
化学分析 光谱分析
拉伸试验 硬度测试 冲击试验 疲劳试验
放大镜或低倍显微镜 工业CT
光学显微镜 电子显微镜
C、其它要求
检验内容
检验项目
物理化学性能或 特殊要求
耐压密封性 抗腐蚀性 抗氧化性 磁性能
3.3.13、成品入库或下工序
检验方法
密封性检验 盐雾试验 抗氧化试验 磁性能测定
成品（不需加工）：按标准包装要求，定箱入库； 半成品（需后序加工）：装箱发下序加工
B3、防止措施: ① 面层型壳充分干燥，硬化。 ② 降低第二层涂料粘度,防止面涂料堆积。 ③ 面层撒砂不易过细，层间撒砂粒度差不易过于悬殊。 ④ 砂中粉尘含量及含水量要尽量小，并注意涂料前的浮砂 去除。
⑤ 型壳过湿不宜高温入炉焙烧 ⑥ 尽量避免铸件的大平面结构平面向上或平面浇注。 ⑦ 必要时，在大平面结构的铸件上加设工艺筋、工艺孔， 防止型壳分层导致铸件产生此类缺陷。