材料成型工艺学 思考题 第一章 熔模铸造

第一章熔模铸造

1．熔模铸造的特点是什么？简述熔模铸造的工艺过程。

优点：（1）精度高-尺寸精度、表面光滑度

（2）形状无限制。适合于铸造某些结构、形状复杂的铸件。（因无需拔模，无分型面）（3）合金不受限制(一般适用于贵金属)

缺点（1）铸件性能不好因为铸态且为热浇（保证轮廓清晰）晶粒粗大，机械性能不好，（2)工艺复杂成本高。（相对铸造高，而综合成本不高，相当于10倍的砂型铸造成本）（3）铸件尺寸受限制太大解决不了蜡蠕变和收缩变形问题

（4）批量受限制-大批量。大批量生产成本降低。

2．熔模铸造中的“模”用什么材料制成？通常使用的模料分为哪几类？各有何基本特点？

蜡基模料: 石蜡50% + 硬脂酸50%

特点:强度高、刚性好、熔点适中，但流动性、润湿性差，膨胀系数大。

松香基模料：松香60% + 川蜡30% + 地蜡5% + 聚乙烯5%

松香75% + 川蜡15% — + 地蜡5% + 聚乙烯5%

中高熔点模料。主要用来生产要求高的熔模铸件，

3．模料配制需要遵循哪些原则？蜡基模料配制有几种方式？

根据各组分的互溶性来确定加料顺序

严格控制温度上限和高温停留时间及合适的熔化装置。

蜡基配置方式：蒸汽加热、热水槽加热

a 旋转浆叶搅拌法b活塞搅拌法

4．回收的蜡基模料性能会发生哪些变化？造成回收模料性能变坏的原因是什么？

性能会变坏：脆性增大，灰尘增多，流动性下降，收缩率增大，颜色由白变褐，这些主要与模料中硬脂酸变质有关，

原因：（1）蜡基模料中硬脂酸变质(发生皂化反应)

（2）砂和涂料的污染

（3）熔失熔模时过热，石蜡烧坏、氧化变质

5．哪几种处理方法可以使旧的蜡基模料的性能得到一定程度的恢复？

（1）盐酸（硫酸）处理法

（2）活性白土处理法

（3）电解法

6．熔模铸造的型壳是如何制造的（由哪三个基本步骤组成）？熔模铸造制造一般铸件时型壳需要涂挂几层？

涂覆涂料→撒砂→干燥硬化重复5-7次

7．熔模铸造制造型壳时可以采用哪几种粘结剂，各种粘结剂有何特点？它们的硬化机理是什么，工业上分别采用什么方法硬化？

1 硅酸乙酯水解液

特点：强度高，高温稳定性好，价格贵

硅酸乙酯是优质黏结剂，所以型壳性能好：

①涂挂性好（醇基）

②涂料粉液比高（黏度小）涂层致密，铸件光洁

③型壳室温，高温强度高，抗变形能力强，尺寸稳定

④烘干（氨催化）生产周期短

原理：第一阶段：硅酸乙酯→硅酸乙酯水解液

第二阶段：干燥硬化

方法：一次水解法：水解时温度不得超过40-50度

综合水解法：所得涂料分散度高，均匀性好。型壳强度高，且节省硅酸乙酯。但很难对涂料黏度进行调节。

硅溶胶

特点：优点：（1）配制简单（2）稳定性好（3）不需氨干，有利于环保（4）型壳高温强度比硅酸乙酯更高

缺点：（1）润湿性、涂挂性差，故铸件光洁度差些（2）干燥速度慢，生产周期长（3）湿强度低

方法：（1）在硅溶胶中加入电解质：调节其PH值，使粒子表面所带电荷减少，粒子碰撞机会增多，使其发生胶凝

（2）脱水：干燥脱水进行，不断发生硅羟基的脱水缩聚反应

水玻璃

特点:比硅酸乙酯、硅溶胶所制型壳性能差。

优点：（1）来源广，价格廉。

缺点：（1）与蜡模润湿性差（2）黏度大（3）含Na2O →型壳高温强度低→抗变形能力低→铸件精度低

原理：加入酸性物质，有利于聚硅酸钠水解。用NH4Cl水溶液作硬化剂，水解的结果使水玻璃溶液中硅酸浓度增高，硅酸分子中硅羟基不断脱水聚合成聚硅酸大分子，

继而成为硅酸溶胶，最后凝聚成为不可逆的硅酸凝胶，使型壳具有常温强度。方法：水玻璃+ NH4Cl(或HCl)水溶液→搅拌(析出白色胶状物)→水溶液加完后继续搅拌30分左右→至白色胶状物消失→静置→配制涂料.

8．用水玻璃和普通石英砂制造熔模铸造的型壳时，所得铸件质量较差的原因是什么？

涂料粉液比低，涂层致密性降低→铸件表面不光

9．模铸造的脱模方法有哪几种？各种方法适合于何种模料?

1 热水法适合于蜡基模料和水玻璃型壳。

2 蒸汽法用松香基模料制成的模组及采用硅酸乙酯水解液或硅溶胶作粘结剂制壳时。

10．型壳培烧的目的是什么？

（1）去除型壳中的水分、残留模料、NH4Cl及盐分。避免浇注时产生气孔、浇不足或恶化铸件表面等缺陷。

（2）进一步提高型壳强度

（3）提高金属的成型性。

11. 熔模铸造采用热型重力浇注法浇注的优缺点是什么？生产中采用什么措施克服热型重

力浇注法的缺点？熔模铸造生产中还发展了哪些新的浇注方法？

优点：流动性好，轮廓清晰，尺寸精度高。

缺点：（1）晶粒粗大，机械性能低（2）铸件表面脱碳、氧化

措施：（1）细化晶粒※表面孕育※加速冷却

（2）控制浇注气氛为还原性

盖罩法:将刚浇注完的型壳用罩盖住，并向罩内滴煤油。煤油在高温下分解为活性炭和氢，使罩内气氛呈还原性，防止铸件表面脱碳、氧化

加还原物质:石墨、无烟煤、沥青等，可使铸件在还原气氛中凝固。防止脱炭、氧化。

新的方法：真空吸铸、定向凝固、压力下结晶、细晶铸造、

12普通熔模铸造件机械性能较差的主要原因是什么？

热型浇注碳钢时，冷却较慢，铸件表面易脱碳、氧化，从而降低了铸件表面的硬度、光洁度、和尺寸精度。

13 清除熔模铸件表面粘附的型壳材料有哪些方法?

（1）机械清理：滚筒、喷丸或喷砂（铸件表面被硬化）

（2）化学清理：

1）碱煮清理：将带有残留石英砂的铸件放在苛性钠（浓度20-30%）或苛性钾（浓度40-50%）的溶液中，加热煮沸，

2）碱爆清理：清除深孔、槽中的残砂效果好。

A．碱煮：浓度为90-95%的苛性钠加热至500-520℃的熔融状态，将装着铸件的吊筐浸入其中，加热25-60min

B．水爆：将加热的铸件移至水槽中进行水爆，然后置于70-90℃的热水中清洗。

3）电化学清理：

将铸件放在处理溶液中，通以直流电，通过化学反应和电解还原将粘砂层清理干净。

处理溶液：NaOH（85-90%）+NaCl（10-15%）（400-500℃）。