精铸工艺知识

风动异形旋转锉切 削
2.3.10、铸件热处理
A、铸钢件热处理
工艺 退火 正火 规范 Ac3+20-30℃，炉冷 Ac3+30-50℃，空冷 适用范围 所有铸钢件 碳钢及低合金钢
淬火
回火
Ac3+20-30℃，快冷（水、油）
Ac1以下，空冷或炉冷
高碳钢及中、高合金钢
碳钢、低合金钢
固溶处理
Ac3以上较高温度，快冷
宏观缺陷 微观缺陷
C、其它要求
检验内容 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 检验项目 检验方法 密封性检验 盐雾试验 抗氧化试验 磁性能测定
2.3.14、成品入库或下工序
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
三、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；
C、精铸公司制壳工艺
工艺种类 硅溶胶工艺 水玻璃工艺 复合制壳工艺
序号
粘结剂 硅溶胶 水玻璃 硅溶胶+水玻璃
硬化剂 无
应用 表面及精度较高产品
结晶硬化铝 表面及精度较低产品 结晶硬化铝 接近硅溶胶工艺产品
工艺参数
粘接剂 硅溶胶
粉料 精制石英粉(320目)
砂 精制石英砂(40-100目)
涂料粘度 粘度60-65S
七、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。 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。
熔模铸造工艺知识
培训材料
目
1、熔模铸造发展历史
2、熔模铸造工艺流程 3、熔模铸造工艺特点
录
7、熔模铸造工艺发展趋势
8、精铸公司产品介绍
4、熔模铸造工艺优势与劣势
5、熔模铸造工艺应用范围 6、熔模铸造典型零件介绍
9、产品轻量化设计主要做法
10、产品轻量化设计案例介绍
11、铸件常见缺陷分析
一、熔模铸造发展历史
二、熔模铸造工艺流程 2.1、制造工艺流程
模具制造
热处理 抛丸 精整 校正
制模
蜡模组树 制壳
脱
蜡
合 金 熔
炼
探伤防锈
品质检查 成品入库
型壳焙烧
浇
注
脱
壳
落 件 磨浇口
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2.2、制造工艺流程示意图
注蜡 制模
组树
干燥
涂料
撒砂
浇注 型壳焙烧
脱蜡 清理 铸件
2.3、工序介绍 2.3.1、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。
机械矫正
热矫
加热后在专用模具中矫正 加热后压力矫正
矫正后检验：
尺寸或形状位置偏差符合要求；
表面探伤，不允许存在裂纹。
2.3.12、探伤、防锈
A、探伤
探伤种类 荧光磁粉探伤 X射线探伤 超声波探伤 渗透探伤 探伤缺陷 铸件表面或近表面裂纹 铸件内部缩孔、缩松缺陷 铸件内部较大的缩孔、裂纹等缺 陷 铸件表面裂纺 应用 铸钢件、铸铁件等通磁 材料 所有铸件材料 铸钢件、铸铁件等通磁 材料 不锈钢等非磁性材料
准备（检查炉体、工具、备料）-------装料（装料顺序）-----熔化-----调整成分---------脱氧（脱氧剂加入顺序：锰、硅、 铝）--------出钢浇注
2.3.8、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
热壳浇注：热壳下浇注，金属液充型性好。
四、熔模铸造工艺优势与劣势
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；
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。
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。
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。
尺寸公差和形状公差
表面粗糙度
表面粗糙度
表面和近表面缺陷
外观目视检验 渗透检验
B、内在质量
检验内容 化学成分 力学性能 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 检验项目 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
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
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。
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
2.3.11、抛丸、精整、矫正
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
B、防锈
目的：保证铸件库存状态不锈蚀；
方法：防锈液浸入法。
2.3.13、品质检查
A、外观质量
检验内容 铸件尺寸、形状和 重量
标准：Q/DFLCM0108-2006
熔模精密铸件技术条件
检验项目 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
② 在用石英砂型壳浇注高锰钢或高合金钢铸件时, 会发生类似情 况，金属液中镍、铬、钛、锰等元素易氧化。他们的氧化物 在高温时与型壳中SiO2反应生成低熔点化合物，造成化学粘 砂。
③ 当石英粉中存在金属氧化物Fe2O3等有害杂质时, 会显著降低 型壳耐火度，使粘砂更为严重。
④ 浇注温度过高，钢水氧化，与型壳发生界面反应,造成化学粘 砂。 ⑤ 浇注系统设计不合理，造成型壳局部过热，也会造成化学粘 砂。
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。
制模用的压型
2.3.2、制模
蜡基模料：石蜡+硬脂酸
A、常用蜡料
蜡料 树脂基蜡料
B、典型的制模工艺
2.3.4、制壳
A、制壳材料
粘结剂
水玻璃
硅酸乙酯 硅溶胶
耐火材料
硅砂 刚玉 莫来石 高岭石 锆砂
与粘结剂对应工艺
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
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。
B2、形成原因: 型壳分层，主要有以下几种情况: 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。
C、蜡料回收
蜡基模料：去除皂化物 方法：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
树脂基料回收
2.3.6 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
风干温度 24±2℃
风干时间 6-7小时
硬化时间
表面层
二层
加固一层 加固二层 加固三层 加固四层
硅溶胶
水玻璃 水玻璃 水玻璃 水玻璃
精制石英粉(320目)
高铝合成粉(200目) 高铝合成粉(200目) 高铝合成粉(200目) 高铝合成粉(200目)
莫来石砂(30-60目)
莫来石砂(16-30目) 莫来石砂(10-20目) 莫来石砂(10-20目) 莫来石砂(10-20目)
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。
五、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。
粘度18-22S
粘度8-10S 粘度12-14S 粘度16-26S 粘度16-26S
24±2℃
30-40℃ 30-40℃ 30-40℃ 30-40℃
8-9小时
20-25分钟 20-25分钟 20-25分钟 20-25分钟 18-20分钟 18-20分钟 18-20分钟 18-20分钟
2.3.5、脱蜡
熔模铸造又称为失蜡铸造，熔模铸 造的历史可以追溯到4000年以前， 最早起源于埃及、中国和印度，在 我国的出土文物中发现在公元前 2500年以前，我们的祖先就能用熔 模铸造的方式生产各种铜器皿、钟 鼎及艺术品。
现代熔模铸造工艺是在20世纪初期开 始形成，最初用于制牙及珠宝饰业。 第二次世界大战期间，由于国防、航 空工业发展的需要，英、美等国首先 采用熔模精密铸造方法，生产喷气涡 轮发动机叶片等形状复杂、尺寸精确 、表面质量要求很高且不易机械加工 的铸件。 熔 模 铸 造 艺 术 品
却速度
2.3.9 脱壳、落件、磨浇口
目的 工艺方法 目的 工艺方法
振动脱壳 脱除型壳
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
磨除铸件上的浇冒 口余根
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
清除铸件表面/内腔 的粘砂和氧化皮
切除浇冒口和工 艺筋
锯床切割 碳弧气刨切割 阳极切割 等离子切割 清除铸件表面毛刺 铸瘤
⑤ 型壳过湿不宜高温入炉焙烧
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。
2.3.7、熔炼
熔炼设备：感应炉（高、中、工频）、电弧炉、电渣炉、等 离子炉等，常用中频感应炉。
合金种类：铸钢、球铁、有色合金等；
筑炉材料：酸性料、碱性料、中性炉；
中频感应炉熔炼工艺：
击铸件；
抛丸机构成： 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
矫正方法 冷矫 手工矫正 专用工具 矫正测具 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 设备