【正文】 ........................................................................... 27 制殼工藝 ........................................................................................................................... 31 六、脫蠟與焙燒 ................................................ 34 脫蠟 ................................................................................................................................. 34 焙燒 ................................................................................................................................... 35 七、熔煉與澆注 ................................................ 36 材料的選擇 ...................................................................................................................... 36 選擇爐型 ........................................................................................................................... 37 熔煉準(zhǔn)備 ........................................................................................................................... 38 配料 ................................................................................................................................... 40 熔煉工藝 ........................................................................................................................... 42 八、鑄件的后 處理 .............................................. 44 型殼的清理 ........................................................................................................................ 44 切割澆冒口 ........................................................................................................................ 46 參考文獻(xiàn) ...................................................... 47 致 謝 ........................................................ 48 1 一、 概述 定義 熔模鑄造又稱 “ 失蠟鑄造 ” ，通常是在 可熔 模 樣的 表面涂上數(shù)層耐火材料，待其硬化干燥后， 加熱 將其中 模樣熔去 ， 而獲得具有與模樣形狀相應(yīng)空腔的型殼， 再經(jīng)過(guò)焙燒，然后 在型殼溫度很高的情況下 進(jìn)行澆注，而獲得鑄件的一種方法，由于獲得的鑄件具有較高的尺寸精度和表面光潔度，故又稱 “ 熔模精密鑄造 ”。 熔模鑄造 的 特點(diǎn) 1） 鑄件尺寸精 確，一般可達(dá) CT4～ 7,有時(shí)尺寸公差可小于177。 ／ cm,故可使鑄件達(dá)到少切削，甚至無(wú)余量的要求。 2） 可鑄造形狀復(fù)雜的鑄件。鑄件壁厚最小可達(dá) ,鑄出最小孔徑為 。 在生產(chǎn)中可將一些原來(lái)由幾個(gè)零件組合而成的部件，通過(guò)改變零件的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)成為整體零件而直接由熔模鑄造鑄出，以節(jié)省加工工時(shí)和金屬材料的消耗，使零件結(jié)構(gòu)更為合理。 3） 不受鑄件材料的限制。 可用熔模鑄造法生產(chǎn)的合金種類有碳素鋼、合金鋼、耐熱合金、不銹鋼、精密合金、永磁合金、軸承合金、銅合金、鋁合金、鈦合金和球墨鑄鐵等。 4） 鑄件尺 寸不能太大，重量也有限制。 5） 工藝過(guò)程復(fù)雜，工序繁多，使生產(chǎn)過(guò)程控制難度大增。 6） 鑄件冷卻速度慢，鑄件晶粒粗大。 壓制熔模時(shí)，采用型腔表面光潔度高的壓型，因此，熔模的表面光潔度也比較高。此外，型殼由耐高溫的特殊粘結(jié)劑和耐火材料配制成的耐火涂料涂掛在熔模上而制成，與熔融金屬直接接觸的型腔內(nèi)表面光潔度高。所以，熔模鑄件的表面光潔度比一般鑄造件的高，一般可達(dá) ～ 。 熔模鑄造最大的優(yōu)點(diǎn)就是由于熔模鑄件有著很高的尺寸精度和表面光潔度，所以可減少機(jī)械加工工作，只是在零件上要求較高的部位留少許加工 余量即可，甚至某些 2 鑄件只留打磨、拋光余量，不必機(jī)械加工即可使用。由此可見(jiàn)，采用熔模鑄造方法可大量節(jié)省機(jī)床設(shè)備和加工工時(shí)，大幅度節(jié)約金屬原材料。 發(fā)展歷史 熔模鑄造又稱失臘法。失臘法是用臘制作所要鑄成器物的模子，然后在臘模上涂以泥漿，這就是泥模。泥模晾干后，在焙燒成陶模。一經(jīng)焙燒，臘模全部熔化流失，只剩陶模。一般制泥模時(shí)就留下了澆注口，再?gòu)臐沧⒖诠嗳脬~液，冷卻后，所需的器物就制成了。 我國(guó)的失臘法至遲起源于春秋時(shí)期。河南淅川下寺 2號(hào)楚墓出土的春秋時(shí)代的銅禁是迄今所知的最早的失臘法鑄件。此銅禁四邊及側(cè)面 均飾透雕云紋，四周有十二個(gè)立雕伏獸，體下共有十個(gè)立雕狀的獸足。透雕紋飾繁復(fù)多變，外形華麗而莊重，反映出春秋中期我國(guó)的失臘法已經(jīng)比較成熟。戰(zhàn)國(guó)、秦漢以后，失臘法更為流行，尤其是隋唐至明、清期間，鑄造青銅器采用的多是失臘法。 失臘法一般用于制作小型鑄件。用這種方法鑄出的銅器既無(wú)范痕，又無(wú)墊片的痕跡，用它鑄造鏤空的器物更佳。中國(guó)傳統(tǒng)的熔模鑄造技術(shù)對(duì)世界的冶金發(fā)展有很大的影響?，F(xiàn)代工業(yè)的熔模精密鑄造，就是從傳統(tǒng)的失臘法發(fā)展而來(lái)的。雖然無(wú)論在所用臘料、制模、造型材料、工藝方法等方面，它們都有很大的不同，但是它們的工藝 原理是一致的。四十年代中期，美國(guó)工程師奧斯汀創(chuàng)立以他命名的現(xiàn)代熔模精密鑄造技術(shù)時(shí)，曾從中國(guó)傳統(tǒng)失蠟法得到啟示。 1955 年奧斯汀實(shí)驗(yàn)室提出首創(chuàng)失蠟法的呈請(qǐng)，日本學(xué)者鹿取一男根據(jù)中國(guó)和日本歷史上使用失蠟法的事實(shí)表示異議，最后取得了勝訴。 熔模鑄造適用于 形狀復(fù)雜、難以用其他方法加工的成形的精密鑄件的生產(chǎn)，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片、葉輪，復(fù)雜的薄壁框架，雷達(dá)天線，帶有很多散熱薄片、柱、銷軸的框架，齒套等。 用這種方法鑄出的銅器既無(wú)范痕，又無(wú)墊片的痕跡，用它鑄造鏤空的器物更佳。中國(guó)傳統(tǒng)的熔模鑄造技術(shù)對(duì)世界的冶金發(fā)展有很大的影 響。 應(yīng)用范圍 熔模鑄造適用于形狀復(fù)雜、難以用其他方法加工的成形的精密鑄件的生產(chǎn)，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片、葉輪，復(fù)雜的薄壁框架，雷達(dá)天線，帶有很多散熱薄片、柱、銷軸的框架，齒套等。 用這種方法鑄出的銅器既無(wú)范痕，又無(wú)墊片的痕跡，用它鑄造鏤空的器物更佳。中國(guó)傳統(tǒng)的熔模鑄造技術(shù)對(duì)世界的冶金發(fā)展有很大的影響。 3 現(xiàn)代熔模鑄造技術(shù)是在 金屬義齒鑄造基礎(chǔ)上，于 20世紀(jì) 40年代的第二次世界大戰(zhàn)期間發(fā)展起來(lái)的。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，熔模鑄造技術(shù)也在不斷的獲得提高和更新，并擴(kuò)大它的應(yīng)用范圍。除了航空制造業(yè)和兵器工業(yè)以外，在機(jī)械制 造、電子、石油、化工、核能、交通運(yùn)輸、紡織、醫(yī)療器械、泵、閥等制造工業(yè)中， 都得到了廣泛的應(yīng)用。在藝術(shù)鑄造業(yè)中，熔模鑄造也是傳布的很廣的。 4 二、熔模工藝設(shè)計(jì) 零件圖 圖 21為管接頭零件圖，材料為錫青銅，牌號(hào) ZCuSn6Zn6Pb3，錫青銅 具有較高的耐磨性 、耐蝕性及良好的 切削性， 廣泛的 使用于閥體管件的制造。 圖 21 零件圖 鑄件結(jié)構(gòu)工藝性分析 熔模鑄件的結(jié)構(gòu)工藝性是指，從熔模鑄造生產(chǎn)工 藝角度出發(fā)，對(duì)零件結(jié)構(gòu)提出的要求。也就是在滿足工作要求的前提下，希望零件結(jié)構(gòu)能兼顧到熔模鑄造的工藝特點(diǎn)，使之盡量與熔模鑄造的工藝要求相吻合。 鑄件結(jié)構(gòu)是否合理，對(duì)鑄件質(zhì)量、生產(chǎn)工藝的可行性和簡(jiǎn)易性以及生產(chǎn)成本等影響很大。 熔模鑄件的結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)符合熔模鑄造的生產(chǎn)特點(diǎn)。 ⑴ 鑄件壁厚 5 由于熔模鑄造的型殼內(nèi)表面光潔，并且一般為熱型殼澆注，因此熔模鑄件壁厚允許設(shè)計(jì)得較薄。表 22銅合金的熔模鑄件的最小壁厚推薦值和可能鑄出的最小值。對(duì)于局部尖銳部位，可以鑄出更薄的壁厚（可比表中最小值小 30%— 50%的壁厚） 表 22 熔 模鑄件的最小壁厚（單位 mm） 鑄件 材 料 鑄件輪廓尺寸 ＞ 10— 50 ＞ 50— 100 ＞ 100— 200 ＞ 200— 350 ＞ 350 鑄件最小壁厚 推薦值 最小值 推薦值 最小值 推薦值 最小值 推薦值 最小值 推薦值 最小值 銅合金 ～ ～ ～ ～ ～ 本次設(shè) 計(jì)為一管接頭，見(jiàn)圖 21。 由上表得銅合金熔模鑄造 最小壁厚 為 。根據(jù)此結(jié)論和實(shí)際要求得出最佳壁厚為 10mm。 ⑵ 鑄件結(jié)構(gòu) 整個(gè)鑄件 中，沒(méi)有工藝?yán)呓Y(jié)構(gòu)，有孔 槽結(jié)構(gòu)。熔模鑄件 一 端面 為方臺(tái) 因?yàn)橛信浜弦?，要求加工粗糙度為 ， 兩端均有 凹臺(tái)，采用機(jī)械加工成形，鑄件兩端的法蘭盤和方臺(tái)上各分部有 4個(gè)直徑為 248。10的 通孔 ，其配合要求為 H7/f7， 所有的通孔都是直接鑄造出來(lái) 的 。鑄件材料為 ZCuSn6Zn6Pb3，收縮率為 %。該鑄件全部尺寸均為標(biāo)注公差。按圖中要求，熔模鑄件銅合金 公差 為 IT4~6級(jí)。 確定工藝方案和工藝參數(shù) ⑴ 鑄孔 熔模鑄件上細(xì)而長(zhǎng)的孔，由于制殼時(shí)的內(nèi)部不易上涂料和撒砂，所以一般孔徑 d＜ ～ mm、孔高與孔徑比 h/d＞ 5的通孔和 h/d＞ ～ 的不通孔不予鑄出。對(duì)于特殊要求的小而復(fù)雜的孔和內(nèi)腔，可采用陶瓷型芯或石英玻璃管型芯鑄出。表 22 所示為正常鑄造情況下的最小鑄出孔的孔徑和深度。 表 23 最小鑄出孔的孔徑和深度（單位 mm） 孔的直徑 最大孔徑 通孔 不通孔 3～ 5 5～ 10 5 ＞ 5～ 10 ＞ 10～ 30 ＞ 5～ 15 ＞ 10～ 20 ＞ 30～ 60 ＞ 15～ 25 ＞ 20～ 40 ＞ 60～ 120 ＞ 25～ 50 ＞ 40～ 60 ＞ 120～ 200 ＞ 50～ 80 ＞ 60～ 100 ＞ 200～ 300 ＞ 80～ 100 ＞ 100 ＞ 300～ 350 ＞ 100～ 120 6 由于一般孔徑 d＜ ～ mm、孔高與孔徑比 h/d＞ 5 的通孔和 h/d＞ ～ 的不通孔不予鑄出。 本次設(shè)計(jì)的 鑄孔：直徑為 248。10mm，孔深為 18mm 的通孔 . ⑵ 基準(zhǔn)面的選擇 此管接頭為一回轉(zhuǎn)體零件故需選擇兩個(gè)基準(zhǔn)面便可約束 6個(gè)自由度，選擇法蘭盤的端面和中心線，作為基準(zhǔn)面。 ⑶ 鑄件精度和表面粗糙度 影響鑄件尺寸的因素很多，主要是熔模、型殼和鑄件三方面的尺寸變化（收縮和膨脹 ）這些變化中有些因素較為固定，有些則多變的，這就使得鑄件的尺寸在一 定范圍內(nèi)波動(dòng)，波動(dòng)范圍愈小，尺寸愈精確。 本鑄件的最大外廓 尺寸為 150mm，公差尺 寸為 ～ ， 用硅 溶膠 做型殼時(shí)銅合金熔模鑄件的表面粗糙度 為 4～ 6級(jí) 。 成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差按表 24進(jìn)行選用。 表 24 成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級(jí) CT 鑄造工藝方法 鑄鋼 灰鑄鐵 銅合金 鋅合金 砂型手工造型 11~13 11~13 10~12 — 砂型機(jī)器造型級(jí)殼型 8~10 8~10 8~10 — 金屬型 — 7~9 7~9 7~9 低壓鑄造 — 7~9 7~9 7~9 壓力鑄造 — — 6~8 4~6 熔模鑄造 5~7 — 4~6 — 由于此次設(shè)計(jì)的鑄造方法為熔模鑄造，合金種類為銅合金，所以 選用鑄件的公差等級(jí)為 4～ 6。 7 ⑷ 加工余量 本鑄件 的收縮率為 %，所以整體基本無(wú)需加工， 只有 一 個(gè)端面有配合