型壳
型壳的制备
用途
低合金钢、碳钢、铝合金、铜合金 Ni、Cr、Co基合金 型壳加固层 Ni、Cr、Co基合金
低合金钢、碳钢、铝合金、铜合金
（4）优良的抗急冷急热性和热化学稳定性 （3）结晶氯化铝硬化 （4）优良的抗急冷急热性和热化学稳定性 氨气散发干净后，再涂挂下一层涂料，使涂料能与已硬化的型壳层很好地结合
水玻璃粘结剂型壳硬化剂及硬化工艺： （1）NH4Cl溶液硬化
硬化剂的配制： 在60~80℃的热水中加入氯化铵（占水的质量分
数为33%），全部溶解后调整至质量分数为18%~20%， 温度控制在25~30℃
硬化工艺： 将涂有涂料并撒砂的模组先在空气中干燥一段时
间后，再浸入NH4Cl溶液中15~30min
在60~80℃的热水中加入氯化铵（占水的质量分数为33%），全部溶解后调整至质量分数为18%~20%，温度控制在25~30℃
小铸件型壳涂料层数一般为5~6层，大件型壳为6~9层 即将模组型壳浇口朝上浸入90~95℃热水槽中，熔失15~30min，使模料熔化并经朝上浇口溢出的过程
将涂有涂料并撒砂的模组先在空气中干燥一段时间后，再浸入NH4Cl溶液中15~30min （3）结晶氯化铝硬化 硬化、干燥时间为30~40min甚至几小时
（2）硬化后的干燥，除了使凝胶脱水外，同时还继续完成渗透硬化，使型壳具有足够的强度，能顺利地完成整个制壳过程 （4）优良的抗急冷急热性和热化学稳定性
雨淋式撒砂及流态化撒砂两种 将聚氯化铝溶解在水中，调整溶液密度为~3，pH值为~3即可使用
是用粉状耐火材料和粘结剂等配制成的悬浮液
图9-4 撒砂用的沸腾砂床 （1）硬化前的干燥主要是去除模组表面与涂料层之间的水分及提高涂料层中水玻璃的浓度，这样，可以减少型壳裂纹，改善型壳的表
型壳裂缝原因分析
型壳裂缝原因分析型壳裂缝致浇注漏钢水，铸件跑火是熔模铸件生产中常见的毛病，它直接影响产量、质量、交期及生产成本，如何尽快查明原因，排除故障，减少损失，是工程技术人员争分夺秒去解决的问题，由于型壳裂缝的原因太多，建议采用“分区分片”排除的方法，即先分清是脱蜡前或是脱蜡时型壳产生裂纹，如是脱蜡时型壳产生裂纹，还要分清是型壳湿强度不够还是设备原因，只有逐级排查，才能尽快找到症结所在，尽快排除。
（一）未脱蜡型壳已龟裂原因分析：1、一、二层型壳干燥过久过快，有时一、二层相对湿度低于50%，干燥过快，未形成强度已龟裂。
2、除湿间温度过高，有的超过30℃，蜡模将型壳胀裂。
3、温度变化大，6h内温度变化超过2.5℃为急剧变化。
4、用固定电扇单面吹，型壳干燥不均匀产生内应力所至。
5、大平面型壳面层浆太浓所至。
6、型壳从制壳间运出后未及时脱蜡，型壳受热，蜡料膨胀致型壳裂纹。
未脱蜡型壳已龟裂严重的，在脱蜡后可发现弄壳表面有蜡液痕迹渗出来。
（二）设备原因致脱蜡时型壳裂纹分析：1、蒸汽发生炉速度慢，14秒无法达6Kg。
A、脱蜡炉密封圈漏气。
B、压力表不正常。
C、电炉丝烧坏一组。
D、适当调高脱蜡炉压力至8.5Kg以上，工作时间设定在6~10分钟内完成，然后试验减少型壳脱蜡数，一次6~8串，如脱蜡后仍裂，可排除设备原因。
（三）其它原因致脱蜡时型壳裂纹分析1、工艺原因：A、浇口流道设置不合理，排蜡太慢（与蜡坯/支体积的比例有关）。
B、铸件或模头有倒角，或合模不平凸出，应力集中。
C、铸件形体大或大平面，三层后没绑细铁线或放工艺孔，模壳强度不够。
2、硅溶胶的原因：其中包括SiO2含量、PH值、粘度、胶凝性能及是否保管不善失效等原因。
3、操作原因：A、制壳时浮没捅，型壳层内部架空，脱蜡时型壳层内密封的空气受热膨胀局部胀裂型壳。
B、使用已变质的浆。
C、沾浆过程中涂料增加液体或粉状物后没再经过一定时间的撑拌即使用。
D、型壳强度和型壳型干燥程度密切相关，层间干燥不良或脱蜡前存放时间小于24小时，型壳室温强度低。
熔模铸造型壳强度与硬化工艺改进(李海树)
熔模铸造型壳强度与硬化工艺改进（李海树）制造型壳是熔模铸造工艺中的一个关键工序，它不仅决定着铸件的尺寸精度和表面粗糙度，而且直接影响铸件的制造成本和生产效率。
多年的实践证明，由于型壳残留强度大，给铸件清砂与碱煮工序带来困难，我厂每年碱煮工序消耗蒸气4 688.6 t(费用达25.79万元)，烧碱26.8 t(费用达9.28万元)，制壳工序消耗结晶氯化铝162.14 t(费用达42.16万元)，占用了大量的生产资金。
因此，对影响型壳强度性能的结晶氯化铝硬化工艺进行了改进，应用氯化铵与结晶氯化铝混合硬化工艺，并取得较好的经济效果。
1型壳强度与硬化剂的关系分析从制壳、浇注到清理的不同工艺阶段，型壳有三种不同的强度指标，即常温强度、高温强度和残留强度。
三种强度之间有一定的关系，但形成机制和影响因素不完全相同。
例如：若常温强度不足，在制壳过程中易掉件，在脱蜡过程中易变形或破裂；若高温强度不足，在焙烧和浇注过程中会发生型壳变形和跑火(漏钢)；若残留强度过高，直接影响型壳的脱壳性和铸件清砂的难易程度。
如何调整型壳三种强度间的关系，使其具有高的常温强度、足够的高温强度和尽可能低的残留强度是我们所希望的。
根据制壳工艺的现状，在粘结剂和耐火材料不变的情况下，对常用硬化剂的分析与改进十分必要。
1.1氯化铵硬化剂的特点分析氯化铵作为水玻璃型壳的硬化剂，其硬化反应式如下：2NH4Cl+Na2O.mSiO2.nH2O→mSiO2.(n-1)H2O+2NaCl+2NH3↑+2H2O反应结果生成的SiO2胶体将型壳中的石英粉和砂粒牢固地粘结在一起，使型壳获得强度。
氯化铵是应用最早的水玻璃型壳硬化剂，其主要优点是扩散硬化速度快，制壳周期短，型壳残留强度低，脱壳性好。
同结晶氯化铝硬化剂相比，型壳高温强度差，存放期间容易生茸毛，硬化反应时析出氨气污染空气，劳动条件差，设备腐蚀比较严重。
1.2结晶氯化铝硬化剂的特点分析结晶氯化铝作为水玻璃型壳的硬化剂，在硬化过程中，氯化铝与水玻璃是相互中和、相互促进水解的过程；在此过程中，水玻璃的p H值下降、稳定性降低而析出硅凝胶。
硅酸乙酯型壳制备工艺.
壳的内应力，故强度较低。
③缩聚及溶剂挥发速度
铜合金铸件铸造技术 课程
水解缩聚速度 溶剂挥发速度
对比
水解大于挥发
粘结剂已经固化，而其 中的溶剂还在继续蒸发 。随着溶剂的蒸发，胶 膜体积收缩，因而在固 化了的胶膜内产生应力 ，这就可能使型壳中出 现许多微小裂纹而降低 其强度。
耐火涂料的质量可以用涂料干燥速度实验来衡量。 将一个较为复杂的有代表性的熔模表面擦净，浸入搅拌均 匀的涂料中转动，取出后在空气中继续转动，使涂料分布均匀， 并按动秒表计时，观察涂料在铸件表面的流动时间和冻凝时间。 质量好的涂料，流动终止时间为30~60秒，冻凝时间为 60~120秒。 撒砂时间应选流动末尾和冻凝开始进行。
2.型壳制备
模组除油脱脂
硅酸 乙酯 型壳 制备 工艺
上涂料、撒砂 型壳干燥和硬化
熔失熔模
型壳焙烧
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（1）熔模除油脱脂
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必要性： 硅酸乙酯水解液由于水解过程中加入有机溶剂，因此
表面张力小，涂料涂挂性能比较好。为了进一步提高熔模 表面和涂料的涂挂性能，清洗掉油污和蜡屑，便于在熔模 表面良好的涂挂上一层完整而均匀的涂料，以提高型壳内 表面的光洁度，仍需要除油和脱脂。 方法：
2）加强通风，使干燥地点溶剂的蒸气浓度降低，以加 速型壳中的溶剂蒸发。
3）提高干燥地点的空气相对湿度，可加速涂料层中有 机硅聚合物的水解缩聚过程。
4）必须在空气干燥以后才能使用氨气干燥。
铜合金铸件铸造技术 课程举例ຫໍສະໝຸດ 中等水量水解液常用干燥规范：
干燥环境温度：
20~25℃
熔模铸造型壳的制作工艺
熔模铸造型壳的制作工艺《熔模铸造型壳的制作工艺》嘿，朋友们！今天我要给你们讲讲一个超级有趣的东西——熔模铸造型壳的制作工艺。
想象一下，你手里拿着一个精致的小物件，它是怎么从一堆材料变成这么漂亮的成品的呢？这可全靠熔模铸造型壳的功劳呢！咱先从一个小故事说起哈。
记得有一次，我去参观一个铸造厂，那场面，真是让我大开眼界。
我看到工人们在那里忙碌地操作着各种机器和工具，就像一群魔法师在施展魔法一样。
其中有个老师傅，特别厉害，他就像一个经验丰富的将军，指挥着大家有条不紊地进行着各项工作。
咱说回熔模铸造型壳的制作哈。
首先呢，得有个蜡模，这蜡模就像是小物件的“灵魂”。
工人们会小心翼翼地把蜡融化，然后用特殊的工具把它做成想要的形状。
这可不容易哦，就像你在捏橡皮泥一样，得有耐心和技巧。
接下来就是涂覆啦！这就像是给小“灵魂”穿上一层厚厚的“铠甲”。
工人们会把一种特殊的材料涂在蜡模上，一层又一层，可仔细了呢。
他们就像给小宝贝穿衣服的妈妈，生怕有一点不周到。
然后呢，就要把蜡模融化掉，这一步可神奇了！就好像小“灵魂”从“铠甲”里跑出来了一样。
这时候，留下来的就是型壳啦。
哎呀，你们说这像不像一场奇妙的冒险？在这个过程中，工人们就像是勇敢的探险家，不断地探索和尝试，只为了做出最完美的型壳。
型壳做好了还不算完哦，还得进行烧制等一系列的步骤。
这就像是给型壳进行一次“特训”，让它变得更加强壮和耐用。
你们看，这熔模铸造型壳的制作工艺是不是很有意思？它就像是一个魔法盒子，能把普通的材料变成精美的物件。
这可都是工人们的智慧和汗水的结晶啊！而且哦，这熔模铸造型壳的应用可广泛了呢！不管是制造小小的饰品，还是大大的机器零件，都离不开它。
它就像是一个默默无闻的英雄，为我们的生活提供了许多便利。
所以啊，朋友们，下次你们看到一个漂亮的铸造物件时，可别忘了想想它背后的熔模铸。
硅溶胶型壳常见缺点及避免办法
硅溶胶型壳常见缺点及避免办法1.型壳外表粗糙：2.型壳面层裂纹：特征产生原因防止措施型壳外表层出现不规那么的裂纹,或出现极细小的龟状裂纹这些裂纹是型壳枯燥时产生的,主要是由于面层枯燥过快,或涂料枯燥收缩过大引起的,或由于蜡模热膨胀使面层型壳被胀裂.及型模焙烧不当引起.具体产生原因:1.环境相对湿度太低2.面层枯燥时间过长3.空气流动不均匀而且过大4.环境温度变化过大5.壳模焙烧不当.1.面层枯燥区相对湿度宜在RH60～70%之间.2.面层枯燥时间以4～6h为宜,特殊产品不要超过10h.3.风不要正对模组吹,应降低直接吹到模组上的气流量.4.制壳间温度应严格控制,保持在22～25℃之间.5.脱蜡后壳模应在至少4h后装炉焙烧.尽量防止高温-低温-高温焙烧及二次焙烧.3.型壳面层鼓裂：特征产生原因防止措施型壳面层局部与蜡模分开向外鼓起(图a),或鼓起后破裂导致背层涂料流到蜡模和面层之间,但未将空隙填满(图b、图c).,1.确保蜡模清洗好.2.面层涂料润湿剂参加量适宜.度、内外表枯燥缺乏.1.控制好环境相对湿度、面层枯燥时间和风速,确保面层型壳外、内外表枯燥适宜.2.应使面层涂料厚适宜,不要过厚.3.面层型壳湿强度缺乏,特别是在蜡模锐角处其强度低1.保证面层型壳湿强度.为此,要保证硅溶胶和耐火材料的质量,按工艺标准保持涂料正确配方,配制方法及确保涂料性能合格.2.要保证蜡模锐角处有一定厚度的涂料,且涂料不要滴得过干.保持制壳间温湿度均匀.4.型壳内孔搭桥：特征产生原因防止措施内孔、凹槽处的型壳不致密,局部有未上好涂料,未撒上砂使该处型壳存在孔隙搭桥.1.第一层或背层涂料太稠.2.孔洞或狭缝处浸浆缺乏.3.撒砂过粗,以致孔洞或狭缝处很快就被塞住.4.孔洞或狭缝处松散砂粒在浸下层浆时未被去除掉.5.内孔或凹槽处型壳枯燥缺乏.1.控制好第二层和背层涂料粘度.2.细致地上孔洞或狭缝处的涂料.3.撒砂使用较细的砂,防止孔洞或狭缝处过早被塞住.4.注意将孔洞或狭缝处松散的浮砂吹除,再上下层涂料.5.注意内孔或凹槽处型壳枯燥情况,不干时不能制作下层模壳.5.型壳面层剥落：6.型壳强度低：7.型壳裂纹：8.气泡、毛刺：9.未润湿：10.壳模破裂：11.壳模层间剥落：12.壳模鼓胀变形、强度缺乏：。
型壳制备工艺.
2. 工序
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水玻璃中SiO2很少一部分以溶胶状态 存在，大部分以化合物状态存在，为了使
化合物状态的起粘结作用，就必须通过化 学反应使化合物中的SiO2单独以溶胶状态 析出起粘结作用。 因此水玻璃型壳制壳工
序要比硅溶胶复杂。
上涂料
撒砂
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4.表面活性剂
A.表面活性 剂的作用
B.加入方法
铜合金铸件铸造技术课程组
C.常用活 性剂
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5.质量控制
A.涂料粘度
定义 粘度是指涂料流动时 悬浮液内部质点之间的内摩 擦。年度不但决定了流动性， 也决定了涂料层的厚度和涂 覆的均匀度，所以粘度是涂 料质量的主要指标。
Be’)
熔模铸造用 水玻璃： M≥3.0
3）水玻璃的指标
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A.模数、比重 与粘度关系
B.模数和比重 的选择
by Guild Design Inc.
模数相同：比重越高，粘度越大； 比重相同：模数越高，粘度越大。
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当M=3.0～3.4：加水调 整比重
当M＜3.0：除了调整比 重，还需提高模数 当M＞3.6：降低模数
提高模数： 提高SiO2 含含量量。或降低Na2O 降低模数：增加Na2O含量。 加入以10～30%水溶液形 式加入工业氢氧化钠，并
充分搅拌。
Na2O mSiO2 nH2O + 2NH4Cl mSiO2 (n -1)H2O + 2NaCl + 2NH3 +2H2O
硅溶胶型壳为什么会裂？
硅溶胶型壳为什么会裂？最近有一个上海的朋友在公众号留言，他说：我在使用硅溶胶作为粘结剂的涂料，阴干的过程中总是开裂，这是怎么回事？借用今天这个机会我想把这件事来聊一聊。
其实，硅溶胶涂料在阴干（按意思讲温度不高、估计没有风）情况下总是开裂，简单讲说明一个问题，硅溶胶在干燥过程中受阻，阻力大于硅溶胶胶膜的强度，最终阻力战胜胶膜，裂纹产生。
实际上硅溶胶收缩的过程与铸件凝固几乎是一个理。
铸件凝固时会产生收缩。
如果没有受到任何阻碍，铸件自由收缩，那么，最终铸件顺利凝固，完美成型。
但是，实际上不是那么回事。
铸件收缩时会受到铸件结构自身的牵制以及型壳（比如：型芯）的阻碍，所以它不可能正常收缩，于是热裂冷裂产生了。
硅溶胶收缩时受内部蜡模的阻力，如果收缩不均匀，不同步，那么势必会产生裂纹。
因此，硅溶胶的干燥要分两个方面，一个是均匀，一个是同步。
这两点非常重要。
实际上这跟铸件自由收缩一样。
但是，往往实际上干燥并不是那么回事。
因为铸件的形状千奇百怪，简单的铸件也许好做到均匀，同步，但复杂的铸件很难做到这一点。
比如，有复杂内腔的，内外干燥不同步，很容易就会造成面层开裂。
另外一点，均匀。
我们在铸件同时凝固的时候要求铸件各处温度基本上一致，当然这种情况基本上是理想状态。
这样铸件凝固下来就不存在凝固应力，就不会产生热冷裂；同样的，面层涂料如果说能够均匀收缩，那么，也不会产生收缩应力而导致面层开裂。
那么，这个均匀和同步靠什么来保证，就是靠恒温恒湿，低温高湿。
不能激烈干燥。
所以，在型壳产生裂纹的原因上，湿度、温度都是特别要命的因素。
另外，现在面层使用快干措施后采用风吹一样要求吹风要均匀，各个面都要吹到。
就像一句话所说，雨露均沾。
在跟这位朋友的聊天中，我觉得他又漏掉了一个重要的环节，配浆。
这是美国精铸协会在分析面层开裂时提到的两条，里面都无一例外地提到了浆液的配备、测试以及维护。
这也是面层不开裂的一个关键。
浆一定要配好，醒好，这是制好壳的关键。
精密铸造复合型壳工艺
精密铸造复合型壳工艺精密铸造复合型壳工艺是一种将金属材料通过铸造方法制成复合型壳的工艺。
这种工艺可以应用于多种领域，如航空航天、汽车制造、机械制造等。
本文将介绍精密铸造复合型壳工艺的基本原理、工艺流程以及应用领域。
一、精密铸造复合型壳工艺的基本原理精密铸造复合型壳工艺是一种将金属材料通过铸造方法制成复合型壳的工艺。
复合型壳是由两种或多种不同材料组成的壳体，具有不同的物理和化学性质。
通过精密铸造的方式，可以将这些不同材料铸造成一个整体，使得复合型壳具有更好的性能和使用寿命。
精密铸造复合型壳工艺的基本原理是通过模具将金属材料进行铸造。
首先，根据产品要求设计合适的模具，然后将模具放入铸造设备中，加热至适当温度。
接下来，将预热好的金属材料注入模具中，等待其冷却凝固。
最后，取出模具，清理表面，得到最终的复合型壳产品。
精密铸造复合型壳工艺的具体工艺流程如下：1. 设计模具：根据产品要求设计合适的模具，包括形状、尺寸、材料等。
2. 预热模具：将设计好的模具放入铸造设备中，通过加热使其达到适当温度，以提高铸造效果。
3. 准备金属材料：根据产品要求选择合适的金属材料，并进行预处理，如清洁、加热等。
4. 注入金属材料：将预处理好的金属材料注入模具中，填充整个模具的空腔。
5. 冷却凝固：等待注入的金属材料冷却凝固，使其成型。
6. 取出模具：将凝固好的复合型壳从模具中取出，注意保护模具以及避免损坏产品。
7. 清理表面：清理复合型壳的表面，去除多余的材料或毛刺。
8. 检验产品：对复合型壳进行质量检验，包括尺寸、外观、性能等方面。
9. 包装出货：对合格的复合型壳进行包装，并进行出货。
三、精密铸造复合型壳工艺的应用领域精密铸造复合型壳工艺具有广泛的应用领域，常见的应用领域包括：1. 航空航天领域：精密铸造复合型壳工艺可以应用于航空航天领域，制造飞机、火箭等零部件，具有轻量化、高强度、抗冲击等优势。
2. 汽车制造领域：精密铸造复合型壳工艺可以应用于汽车制造领域，制造发动机、传动系统等零部件，具有耐高温、耐磨损等特性。
水玻璃型壳工艺及特点
水玻璃型壳工艺及特点一、原水玻璃技术参数（纯碱水玻璃）。
1.水玻璃模数：M=SiO2/Na2O×1.032 M=3.2～3.42.水玻璃密度（ρ）g/cm3=1.36～1.40 波美度：（°Be’）38～423.化学成分（质量百分数%）SiO2≈27.20～29.10Na2O≈8.2～9.0Fe≤0.054.波美度°Be’与ρ的关系 ρ= 145/145～°Be’ 。
5.水玻璃的基本特点①水玻璃呈青灰色或淡黄色透明的粘滞性液体。
②水玻璃呈碱性。
PH值11～13.③水玻璃在低温时易冻结冰点在-2℃～-14℃。
④水玻璃无限溶于水。
二、国内常用的水玻璃制壳工艺1.表面层涂料面层涂料直接与蜡模接触，是形成均匀、光洁、致密的型壳和表层，因而直接影响铸件的表面质量。
因此要求面层涂料应具有良好的复制性，使之能精确地复制出蜡模的形状和表面。
此外，涂料还需要有良好的流动性，耐火度与抗渣性要好,粉料粒度要细而均匀,级配合理。
故面层硅粉SiO2≥98%粒度为270目的特级或一级精制硅粉。
三、背层涂料（即加固层涂料）加固层涂料的作用在于造成一个强固的型壳，以承受液金属的冲击，还为了增加型壳的透气性，加固层涂料的粘度比表面层低,撒砂粒要粗以增加型壳的透气性和强度，应能保证涂料层硬化充分。
加固层涂料有三种类型1）低强度型壳：水玻璃：石英粉（200目）=1.05～1.10 水玻璃ρ=1.30～1.32.2）曾强型型壳：水玻璃：石英粉：耐火泥（200目）=3:2:1耐火泥为生料，但Al2O3必须大于25%。
水玻璃ρ=1.32～1.343）高强度型壳 水玻璃：铝矾土（200目）=1:1.10～1.50 水玻璃ρ=1.32～1.34水玻璃： 莫来粉（200目）=1.10～1.50水玻璃： 匣钵粉 （200目）=1.10～1.50目前应用广泛的是增强型型壳与高强度型壳。
低强度型壳主要应用于铝合金与铜合金。
型壳破损导致的熔模铸件缺陷分析
则 的金 属缺 陷 。 型 壳 质 量 是 影 响熔 模 铸 件
质量 的最 关 键 因素 。由于 多 方 面 的 原 因 ， 型 壳 质量 的研究 与生 产 的实际需 要之 间 ， 还 有 很 大 的差 距 。尤 其 是 型 壳 的 材 料 不 易控
制 ， 制壳过 程 中 ， 仅制 壳工艺 复杂 、 在 不 影
３ １ 型 壳 的 强 度 低 或 有 裂 纹 ．
代 替 结 构 件 等 的应 用 。熔 模 铸 造 工 作 者 应 在 生 产 中 有 效 预 防 ，减 少 或 消 除 熔 模 铸 件
的缺 陷 。
一
型壳 在脱 蜡 、 烧或 浇注 时 ， 焙 受到各 种应
力 的作 用 ， 当这 些 应力 超 过 此 时 型壳 的 强 度 极限时， 就会 产 生 破 裂 。型 壳 破 裂 的示 意 图
Ｆ＝Ｙ ｈ Ｓ （） １
近型壳 接触 ， 能清楚 看 到一侧 凹 的空腔 ； 但 （ ） 实式 。 ４密 几乎 型壳 的全部 表 面都 同附 近 的型 壳接 触成 为密 实 的型壳 。只 能看 到很
少 的几 个 凹的 空 腔 。
式中
卜
ｒ
— —
金 属 液 作 用 于型 壁 上 某 处 的压
（ ｂ）
图 ２ 型 壳破 裂 的 示意 图 注 ：— — 涂 料 中 的 粉 料 颗 粒 ｌ
２ — 砂 粒 —
图 ４ 型 壳 酥 松
型 壳 的常 温 强 度 还 取 决 于制 壳 工 艺 过 程 对 型 壳 固化 程 度 的影 响 ， 以及 型 壳 的宏 观
结构。 在胶体 ＳＯ 含量相 同的情况下 ， ｉ 水玻璃型
（ ） 定合 理 的制 壳 工艺 。如硬 化 液 的 ２制
型壳制备-焙烧.
铜合金铸件铸造技术 课程
焙烧工艺参数
铜合金铸件铸造技C术o课mp程any Logo
水玻璃型壳： 焙烧温度： 850～900℃ 焙烧时间： 30 ～ 60分钟
硅溶胶型壳：
焙烧温度： 950 ～ 1100℃ 强度好，在做一个或 一个毫米一下的铸件 温度更高。
焙烧时间： 30分钟 型壳浇薄通常四个毫 米
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注意事项
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1）防止 型壳焙烧
不透
温度不够高 焙烧时间过短 炉温不均匀
ห้องสมุดไป่ตู้
2）如何 判断型 壳是否 烧透
高温时型壳内外颜色一致（红透），浇 注后型壳为白色说明烧透。 外壁红内壁暗红说明没有烧透， 浇注后型壳颜色是暗土色。
型壳制备工艺
——焙 烧
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铜合金铸件铸造技术 课程
焙烧
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焙烧
如需造型（填砂）浇注，在焙烧之前，先将脱模后的 型壳埋在铁箱内的砂粒之中， 再装炉焙烧，如型壳高 温强度大，不需造型浇注， 则可把脱模后的型壳直接 送入炉内焙烧。焙烧时逐步增温，将型壳加热至800～ 1000℃。一般硅酸乙酯水解液型壳焙烧温度较高，水玻璃 型壳焙烧的温度较低，保温一段时间，即可进行浇注.
注意 在焙烧时，型壳内的残余模料、杂质、水玻璃型壳
上的部分NaCl都被烧去；型壳中的吸附水、结晶水全都逸 走；硅胶进一步分解为SiO2。通过焙烧，型壳强度增加， 其内腔更为干净。设备选用75kw箱式电炉。
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焙烧设备：
油炉
电炉 煤气炉
煤炉等
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现使用广泛的油炉
水玻璃型壳缺陷
水玻璃型壳的缺陷产生原因及防止措施影响水玻璃型壳缺陷产生的原因很多。
例如：表面蚁孔、表面圆珠状小孔、桔子皮和皱疤等等。
下面小编搜集整理了一些水玻璃型壳常见的缺陷和其产生原因，以及应对这些原因须采取的防治措施。
缺陷一：表面蚁孔产生原因：1.模料中硬脂酸配比过低，蜡模表面未进行脱脂处理；2.涂料润湿性差；3.涂料的粉液比低，流杯粘度小，涂层薄，面层撒砂粒度粗。
防止措施：1.模料中硬脂酸配比不能低于(质量分数)50%；2.蜡模进行脱脂处理；3.涂料中加入适当配比表面润湿剂；4.提高涂料粉液比，提高流杯粘度；5.降低面层撒砂粒度。
缺陷二：表面圆珠状小孔产生原因：1.表面层涂料搅拌时卷入过多气体而产生气泡；2.未加消泡剂。
防治措施：1.用发泡力低的表面润湿剂；2.料中加入适量消泡剂；3.用毛笔刷涂或用压缩空气喷吹气泡。
缺陷三：桔子皮和皱疤产生原因：1.熔模表面局部涂料堆积，涂层过厚，且未经自然干燥，致使涂料在化学硬化时，表层因硅凝胶形成急剧收缩，而涂料内层未经充分硬化，故而在表面形成皱皮；2.在面层涂料与熔模表面之间常有盐类和水分浓集，导致硬化不良，脱蜡时型壳内表面松散并出现突起和凹坑，形似桔皮状。
防止措施：1.表面层涂料粘度不要太高，增加涂料流动性；2.避免蜡模表面及局部涂料堆积，应使涂料分布均匀；3.表面层浸涂料撒砂后，先经一定时间的自然干燥后，再进行化学硬化；4.表面层的化学硬化要充分。
缺陷四：型壳分层和鼓胀产生原因：1.涂料撒砂后，表面有浮砂；2.表面层撒砂的粒度过细，砂中粉尘过多或砂粒受潮含水分过多；3.型壳表面层化学硬化后风干时间过短，残留硬化剂过多；4.涂料粘度过大涂层过厚，涂层中间未硬化。
防治措施：1.表面层撒砂要干燥，无粉尘，(水的质量分数小于0.3%)；2.表面层撒砂粒度不要太细，并防止浮砂堆积；3.表面层涂料粘度不宜太大，防止涂料堆积，涂层要充分硬化；4.表面层硬化后的干燥时间要充分，残留硬化剂要少。
精铸硅溶胶型壳工艺的改进
精铸硅溶胶型壳工艺的改进Revised as of 23 November 2020一.前言：众所周知，全球精铸界通用的硅溶胶型壳工艺存在三大缺点：1.成本高。
2.制壳周期长。
3.铸件脱壳性差（型壳残留强度高）。
据统计，表面层型壳通用的耐火料锆英石砂、粉占型壳原辅材料成本的4 8%，占总生产成本的10%（平均值）[1] 。
优质锆英石资源稀缺，因而寻找它的代用品或减少其消耗量是当今国内外精铸界共同关心，重点研究的课题之一。
“快干”硅溶胶的推广应用和真空干燥设备的逐步完善，缓解了制壳周期长的缺点。
由于硅溶胶型壳高温强度高（是水玻璃型壳的倍），其相应的残留强度也高（是水玻璃型壳的倍），因而铸件的脱壳性能比水玻璃差得多。
加之大部分生产的精铸件是结构复杂的中小件，型壳残留强度高会严重影响后处理工序生产效率和增加材料工时成本、降低铸件表面质量，延误交货期。
我们通过学习国内外同行的先进经验，经过多年的努力研究和实践，在降低硅溶胶型壳生产成本和改善脱壳性方面取得了一定成效，特向精铸界同仁作一介绍，以期达到抛砖引玉的目的。
二.表面层制壳工艺的改进：〈一〉. 锆英石粉料的代用—长期以来锆英石是全球精铸业首选的型壳表面层耐火料。
正如2007年美国精铸学会（ICI）第54届年会论文所言：“锆英石与多种合金反应低、密度高、热化学性能好，要寻找替代用品是困难的”。
[2]1.美国在2006年前面层涂料的典型工艺是在锆英粉中掺加5-10%（质量）的熔融石英粉。
其主要目的是：降低成本，提高铸件尺寸精度和改善脱壳性、透气性。
国外重点工艺改进方向是：充分利用熔融石英纯度高，杂质少，密度和热膨胀系数小，加上高温“析晶”，低温“相变”的特点，使型壳在高温时保持高强度而在低温时因相变产生剧烈收缩（%）致使型壳残留强度大大降低，从而使铸件脱壳性、透气性、尺寸精度提高。
自2007年起，通过技术改进美国已有80%的精铸企业表面层涂料中的熔融石英粉掺入量已提高至50%（按体积比为%）。
型壳制造各工序的作用
型壳制造各工序的作用嘿，你想知道型壳制造里那些工序都有啥神奇的作用吗？今天我就来给你好好唠唠。
咱先来说说模组制造这个工序。
这就像是在搭建一个特殊的骨架一样。
在这一步啊，工人师傅们要根据设计的要求，把那些蜡模或者其他的模型部件组合在一起。
你看啊，这就好比是在拼一个超级复杂的乐高积木，每个小零件都得放在正确的位置上。
要是有一个放错了，那后面可就麻烦大了。
我就见过一个小徒弟，刚开始的时候不仔细，把一个蜡模的方向弄反了。
结果呢？到后面涂覆工序的时候，怎么都不对劲儿，就像穿衣服穿反了一样别扭。
模组制造这个工序可是基础，它决定了型壳最终的形状。
如果这个工序没做好，后面的工序就像是在歪歪扭扭的地基上盖房子，能不出问题吗？再来说说涂覆工序吧。
这一步就像是给我们之前做好的骨架穿上一层又一层的防护衣。
工人们会把耐火材料的涂料涂到模组上。
这涂料可不是随便涂涂就行的，得涂得均匀，厚度也要合适。
这就像我们给自己涂防晒霜一样，薄了没效果，厚了又可能搓泥。
我有个朋友在型壳厂工作，他就说涂覆的时候得特别小心。
有一次，新来了个工人，涂覆的时候心急，有的地方厚，有的地方薄。
等到干燥的时候啊，厚的地方半天干不了，薄的地方又容易出现裂缝。
你说这是不是就像我们生活中，做事情不按规矩来，就容易出岔子呢？涂覆工序的作用可大了，它能保护里面的模组，还能让型壳有一定的强度。
要是没有这一步，型壳在后续的工序中很容易就损坏了，那就前功尽弃了。
干燥工序呢，就像是让刚穿好防护衣的型壳在阳光下晒一晒，把水分都蒸发掉。
不过这个阳光是特制的干燥环境啦。
这一步要是做不好，型壳里面有水汽，就像是馒头没蒸熟一样，里面是黏糊糊的。
我听厂里的老师傅说，以前有一批型壳，干燥的时候时间没控制好。
结果在脱蜡的时候，型壳就出现了塌陷。
这多可惜啊。
干燥工序是为了让型壳更加坚固，能够承受后续的操作。
这就好比我们人啊，得把身体养得棒棒的，才能去迎接更大的挑战。
脱蜡工序可是个关键的步骤。
复合型壳制备(实施).
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二、型壳检验
项目 1 2 3 4 5 6 总分 序 小组 涂挂涂料质 撒砂是否均匀， 型壳是否有裂 脱蜡后型 操作规 文明生 号 量 是否有掉砂 纹和砂眼 壳质量 程 产 20
5 6
型壳制备（复合型壳）
—复合型壳制备（实施）
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复合型壳制备（实施） 1. 型壳制备 2.型壳检验
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一、型壳制备
1.按学号顺序分成4个小组； 2.要求每组完成3个模组型壳的制备； 3.按照计划方案实施操作； 4.注意操作安全。
5.考虑到制壳工艺时间的要求，本次课每 次半个班倒班进行。
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• 三、胶体结构
• 5
• 胶凝过程是胶粒合并的过程 胶粒合并： 动力——分子运动、颗粒碰撞合并 —— 阻力——胶粒都带负电，同电相斥
• 四、影响胶凝的因素 • 1.电介质
• 2.PH值 • 3.浓度 • 4.温度
• 制壳过程可利用上列四个影响胶凝的因素 来加速胶凝制壳过程进行。
§3 硅溶胶及其型壳
• 过渡层用耐火材料： • 要求高时——面层耐火材料 • 要求不高时——背层耐火材料
• 3.配方
粘度
32±1
19±1
13±1
• 4.配制
• 加料顺序（混均匀） 搅拌 • 硅溶胶——润湿剂——慢慢加入耐火材 料——加入消泡剂 • 混制时间： • 面层 全部新料 24h • 部分新料 12h • 背层 全部新料10h • 部分新料5h
五、刚玉 1.熔点：2030-2050 ℃ 2.中性 3.热膨胀系数较小8.5 ×10-6/ ℃ 是一种优质的耐火材料 应用：高精度的高合金钢、镁合金的面层
• 六、高岭土 • 1.高岭土生料Al2O3·2SiO2·2H2O （1）耐火度1700-1790℃ （2）弱酸性 （3）较大的热膨胀系数，有相变和化 学反应
• • • • • •
热物理性质 （1）比热－型壳材料本身的物理性质。 （2）导热性 （3）蓄热特性 （4）热膨胀性 型壳的热膨胀性主要取决于耐火材料的化 学－矿物组成。
§1耐火材料
• 耐火粉、砂是组成型壳的主体，重量占型 壳重的90%以上。 • 型壳面层直接与金属液接触，直接影响型 壳的表面质量。 • 型壳背层不与金属液接触，它影响型壳强 度、铸件尺寸精度。
• 5.涂料性能控制（剪切）
流杯粘度
• • • •
涂料种类 流杯粘度 面层涂料 32±1s 过渡层涂料 19±1s 背层涂料 13±1s
6.硅溶胶型壳制壳工艺 （1）熔模除油脱脂 用乙醇擦洗或用肥皂水洗后用清水冲洗。 （2）制壳原理与工艺 硅溶胶型壳采用干燥硬化而使硅溶胶胶凝， 即让型壳干燥，水分蒸发，使硅溶胶浓度 增加，达到胶凝临界浓度时，硅溶胶则胶 凝。 • （3）上涂料 • 及涂料的浸涂是制壳的关键工序之一。
• Z－Cast1是经二次重熔的以钙为稳定剂的氧化锆 粉，用于钛合金精铸型壳面层涂料。 • Z－Cast2是经过二次重熔的以镁为稳定剂的氧化 锆粉，主要与碳酸锆铵粘结剂配合使用作钛合金 精铸型壳面层涂料。 • Z－Cast3是一种高纯度的电熔煅烧氧化锆粉，可 与所有的粘结剂配合使用。 • Z－Cast4为高纯度的电熔氧化钇粉，常用于要求 型壳和金属间界面化学反应活性最小时。
• 干燥时间也与气温、空气湿度和制壳场地 的通风条件等因素有关。 • 快速硬化工艺 固体氯化铵硬化工艺 • 缩短硬化和干燥的时间的关键是提高型壳 的渗透硬化速度。采用的方法主要有高温 高浓度硬化工艺和应用表面活性剂。
• 脱蜡 • 热水法 • 优点：不会使型壳胀裂；热水脱蜡可溶解部分 NaCl和Na2O，在水中加入NH4Cl、HCl或 H3BO3等物质，有补充硬化的作用； • 速度快，蜡料回收率高，设备简单。 • 缺点是只适用于低熔点蜡料；模料易皂化；易使 砂粒进入型壳。 • 热水温度控制在90－95℃，时间一般在15－25分 钟。
• • • • • •
一、耐火材料的基本要求 1.有足够的耐火度 2.好的热化学稳定性 3.均匀且不大的热膨胀性 4.合适的粒度 5.价廉、无毒
• 二、铝硅系耐火材料
• • • • • • •
二、石英 1.熔化温度1713℃ 2.酸性，化学温度性差 3.大而不均匀的热膨胀系数12.5×10-6/ ℃ 不是一种优良的耐火材料 应用： 适用于精度要求不高的碳钢、有色金属件。
酯中的乙氧基逐步被水中的羟基所取代，而取代 产物又不断缩聚的过程。
当加入少量水进行水解时，单乙酯被水解－缩聚 成有机硅聚合物，然后在型壳干燥硬化时，有机 硅聚合物由线性变为网状结构，再有机转变为无 机硅聚合物。这个过程实质上就是硅酸乙酯水解 液连续不断地水解－缩聚的过程
• • • •
水：参与水解反应的主要物质之一 乙醇：溶剂 盐酸：催化剂0.2%-0.35% 醋酸：使型壳干燥时逐步脱水，防止开裂， 提高型壳强度。 • 硫酸：中和耐火材料中氧化铁、氧化钙等 杂质。 • 硼酸：提高型壳塑性，防止焙烧与浇注时 产生裂纹。
• 蒸汽法
• 型壳的焙烧 • 焙烧的目的： 去除型壳的挥发物，减少型壳的发气性， 提高透气性； • 可降低残留Na2O的含量并进行某些有利于 提高高温强度的物理化学反应； • 可使型壳在工艺要求的温度下浇注。
• 焙烧方法和工艺 • 型壳焙烧方法有填砂装箱法和不填砂法两 种。 • 焙烧炉可用箱式或隧道式电炉、煤气炉和 油炉等。 • 水玻璃型壳的焙烧温度较低，最好不超过 900℃，硅酸乙酯水解液型壳和硅溶胶型壳 的焙烧温度较高，可达1050℃。
氨干箱 1－氨气瓶；2－浮子流量计；3－闸板； 4－模组搁架
§6 水玻璃型壳 二、水玻璃型壳
• 水玻璃
• 水玻璃多种硅酸钠以一定比例相混合的体系。 Na2O.m SiO2 .nH2O
• 硬化原理 • Na2O.mSiO2+nH2O+2NH4Cl • 2NaCl +mSiO2. (n-1)H2O+H2O+2NH3
• 一、硅溶胶制备 • 1.离子交换法 • 2.溶解法
• 二、熔模铸造用硅溶胶
• 三、硅溶胶的结构及物化参数 • 1.硅溶胶的结构
• 2.硅溶胶的物化参数
• 3
• 4
• • • • • •
四、硅溶胶涂料 1.种类 分三种涂料： 面层 背层 过渡层
• 2.组成 面层： 由耐火材料、粘结剂、润湿剂、消泡剂等组成 背层： 由耐火材料、粘结剂组成 过渡层： 由耐火材料、粘结剂组成
• 七、铝矾土 • Al2O3≥48%的铝硅系耐火材料。 由高岭土和水铝石组成
• 生料加入时会有一系列物理化学变化，不 是好的制壳耐火材料，一般不用。 目前使用时铝矾土孰料 1.耐火度1800 ℃ 2.弱酸性 3.热膨胀系数较小6-8 ×10-6/ ℃
化学和矿物组成变化范围大， 不是一种很好的制壳耐火材料。 我国背层制壳材料
• 四、石英玻璃 •1.熔点1713℃ •用优质硅砂在碳极电阻炉或电弧炉中熔融， •冷却后制成的，为一种非晶型二氧化硅熔体。 •2. •2.酸性 •3.热膨胀系数小 0.5×10-6/ ℃ •是一种优良的耐火材料 应用：
1.用在高精度碳钢、低合金钢、铝合 金的面层 2.陶瓷型芯的基体材料。
• • • • • •
八、锆英（石） ZrO2·SiO2或ZrSiO4
• • • • •
1.耐火度＞2000 ℃ 2.弱酸性 3.热膨胀系数较小 4.6 ×10-6/ ℃ 是一种优质的制壳耐火材料 应用：高精度的除高合金钢外的其他合金 件、型壳面层
• • • •
九、钛合金熔模铸造用耐火材料 人造石墨 浇注时温度不宜太高，为400℃左右。 熔模铸造中用热解碳陶瓷型壳，适用于小 型钛合金件。 • 钨粉 • 用钨粉涂料作面层的熔模铸造型壳有好的 热稳定性。型壳重量大、成本高，易使铸 件产生冷隔。
• 氧化物陶瓷材料 • 与钛合金反应能力较弱的氧化物陶瓷材料有CaO、 ZrO2、Y2O3和ThO2。 • CaO吸湿性强， ThO2与钛反应最弱，但有放射 性。 • Y2O3对钛稳定性最强的稀土氧化物，价格昂贵。 • 钛合金熔模铸造中用得较多的是ZrO2，高温有同 质异晶转变，需用CaO、 Y2O3稳定化处理。
§4硅酸乙酯型壳 • 粘结剂：硅酸乙酯水解液 • 概念：硅酸乙酯水解液-硅酸乙酯水解后的 液体 • 通式：（C2H5O）2n+2SinOn-1 n称为聚合 度 • 我国只有硅酸乙酯32和硅酸乙酯40供应， 国外还有硅酸乙酯50。
• 酸乙酯水解及其工艺 • 概念：硅酸乙酯水解-所谓水解反应是硅酸乙
型壳干燥过程示意图 a－含有很多水；b－正在干燥、尚未干透； c－已干透。
• 提高温度可显著提高溶剂的挥发； • 控制相对湿度可以有效提高干燥速度；加 速空气流动可以降低空气中溶剂的分压， 从而可明显加速干燥速度。
空气速度、温度对干燥速度的影响
• 综合考虑以上各工艺因素，应使型壳在可控温度、 湿度和风速的渠道或干燥室中干燥，并使模组在 渠道中移动的同时加以旋转，保证均匀干燥。 • 影响型壳干燥的其它因素 • 除了工艺因素以外，型壳耐火材料的成分、粒度 分布、表面性能和多孔性、粘结剂溶液的稳定性、 溶剂的种类及加入量、表面张力、蒸汽压等都影 响溶剂的挥发、扩散速度及毛细管作用。 • 为了加速制壳过程，也有用化学处理方法使粘结 剂快速胶凝的。
高分子化合物的作用
在溶胶中加入少量高分子化合物可使溶胶 聚沉，称为敏化作用 絮凝作用)。 敏化作用(絮凝作用 聚沉，称为敏化作用 絮凝作用 。
在溶胶中加入足够多的高分子化合物， 在溶胶中加入足够多的高分子化合物，则 会阻止溶胶的聚沉，称为空间保护作用 空间保护作用。 会阻止溶胶的聚沉，称为空间保护作用。
不是一种好 的制壳耐火材料 应用：水玻璃型壳 背层加固材料
• • • • • •
2.高岭土 （1）熔点1700-1790 ℃ （2）弱酸性 （3）较小的热膨胀系数 5×10-6/ ℃ 性能较好的制壳耐火材料 应用： 优质的背层耐火材料 • 此类国外材料：Molochite莫洛卡特、马来粉砂 • 国内有仿M合成料 上店土 煤矸石 莫来石
型壳制造
上涂料 和撒砂
型壳的干 燥和硬化
脱蜡
型壳 的焙烧
• 型壳组成和结构
铸型 整体型壳 多层型壳
型壳
粘结剂
耐火材料
撒砂材料
作用
• 型壳主要性能及试验方法 热稳定性 型壳 性能
强度
透气性
• 强度 • 要求型壳有足够的常温和高温强度，低的 残留强度，一定的表面强度。 • 透气性 • 具有实际意义的是型壳的高温透气性。 • 特殊浇注法，如真空浇注