不銹鋼精密鑄造的機械性能比鑄鐵高,但其鑄造性能卻比鑄鐵差,屬于熔模精密鑄造或精密鑄造。不(bu)銹鋼具有熔點較高,鋼液易氧化、鋼水的流動性差、收縮性大等特點,精密鑄造適用于各種類型不銹鋼的鑄造。
硅溶膠工藝不銹鋼鑄造屬于熔模精密鑄造或精密鑄造,是一種少切削或無切削的鑄造工藝,是鑄造行業中的一項優異的工藝技術,其應用非常廣泛。它不僅適用于各種類型、各種合金的鑄造,而且生產出的鑄件尺寸精度、表面質量比其他鑄造方法更高,甚至其他鑄造方法難以鑄造的復雜、耐高溫、不易于加工的鑄件,均可采用熔模精密鑄造鑄得。
所謂(wei)熔(rong)(rong)模(mo)(mo)鑄(zhu)造工(gong)藝,簡單說就(jiu)是用易熔(rong)(rong)材(cai)(例如蠟料(liao)或(huo)塑料(liao))制(zhi)成可熔(rong)(rong)性模(mo)(mo)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(簡稱(cheng)熔(rong)(rong)模(mo)(mo)或(huo)模(mo)(mo)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)),在其(qi)上涂覆若干(gan)層特制(zhi)的耐火涂料(liao),經(jing)過(guo)干(gan)燥和(he)硬化形成一個整體型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)殼(ke)后,再(zai)用蒸汽或(huo)熱水(shui)從型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)殼(ke)中(zhong)熔(rong)(rong)掉模(mo)(mo)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),然后把型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)殼(ke)置于(yu)砂(sha)箱中(zhong),在其(qi)四周填(tian)充干(gan)砂(sha)造型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),最后將鑄(zhu)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)放入(ru)焙燒(shao)(shao)爐中(zhong)經(jing)過(guo)高溫焙燒(shao)(shao)(如采(cai)用高強度(du)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)殼(ke)時,可不必造型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)而(er)將脫(tuo)模(mo)(mo)后的型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)殼(ke)直接焙燒(shao)(shao)),鑄(zhu)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)或(huo)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)殼(ke)經(jing)焙燒(shao)(shao)后,于(yu)其(qi)中(zhong)澆(jiao)注熔(rong)(rong)融金屬(shu)而(er)得(de)到鑄(zhu)件(jian)。
熔(rong)模鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)尺(chi)(chi)(chi)寸(cun)(cun)(cun)精(jing)度較高(gao)(gao),一般可達CT4~6(砂型鑄(zhu)(zhu)(zhu)造為CT10~13,壓鑄(zhu)(zhu)(zhu)為CT5~7),當然由于(yu)熔(rong)模鑄(zhu)(zhu)(zhu)造的(de)(de)工藝過程(cheng)(cheng)復(fu)雜,影響鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)尺(chi)(chi)(chi)寸(cun)(cun)(cun)精(jing)度的(de)(de)因素較多(duo),例如模料的(de)(de)收縮(suo)、熔(rong)模的(de)(de)變形、型殼在加熱和冷卻過程(cheng)(cheng)中的(de)(de)線量變化、合金的(de)(de)收縮(suo)率(lv)以(yi)及在凝(ning)固過程(cheng)(cheng)中鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)的(de)(de)變形等(deng),所以(yi)普通熔(rong)模鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)的(de)(de)尺(chi)(chi)(chi)寸(cun)(cun)(cun)精(jing)度雖然較高(gao)(gao),但其(qi)一致性(xing)仍(reng)需提(ti)高(gao)(gao)(采用中、高(gao)(gao)溫蠟料的(de)(de)鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)尺(chi)(chi)(chi)寸(cun)(cun)(cun)一致性(xing)要提(ti)高(gao)(gao)很多(duo))。
壓制熔(rong)(rong)模時,采(cai)用型腔表面(mian)光(guang)潔度(du)(du)(du)高(gao)的(de)壓型,因此,熔(rong)(rong)模的(de)表面(mian)光(guang)潔度(du)(du)(du)也比(bi)較高(gao)。此外(wai),型殼由耐高(gao)溫(wen)的(de)特殊(shu)黏結劑和耐火材料配制成的(de)耐火涂料涂掛在熔(rong)(rong)模上而制成,與(yu)熔(rong)(rong)融金屬直接接觸的(de)型腔內表面(mian)光(guang)潔度(du)(du)(du)高(gao)。所以(yi),熔(rong)(rong)模鑄(zhu)件的(de)表面(mian)光(guang)潔度(du)(du)(du)比(bi)一般鑄(zhu)件的(de)高(gao),一般可達(da)Ra1.6~3.2μm。
熔(rong)模鑄(zhu)造(zao)最大的優點(dian)就是由于熔(rong)模鑄(zhu)件(jian)有著很高的尺寸(cun)精度和(he)表面光潔度,所以(yi)可(ke)減(jian)少機械(xie)加工(gong)(gong)工(gong)(gong)作,只(zhi)是在零(ling)件(jian)上要求較高的部位留少許加工(gong)(gong)余量即可(ke),甚至某些鑄(zhu)件(jian)只(zhi)留打(da)磨、拋光余量,不(bu)必機械(xie)加工(gong)(gong)即可(ke)使用。由此(ci)可(ke)見,采用熔(rong)模鑄(zhu)造(zao)方法,可(ke)以(yi)大量節(jie)(jie)省(sheng)機床設備和(he)加工(gong)(gong)工(gong)(gong)時,大幅度節(jie)(jie)約原材(cai)料金屬。
不銹鋼(gang)各種鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)工(gong)藝的(de)主要特(te)點比較,見(jian)表2-2。表中包括利用(yong)金(jin)屬(shu)型(xing)永久(jiu)型(xing)模及壓(ya)鑄(zhu)(zhu)(zhu)方面的(de)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)工(gong)藝。實際直(zhi)到最近,由于所用(yong)壓(ya)鑄(zhu)(zhu)(zhu)機的(de)金(jin)屬(shu)配(pei)件,包括壓(ya)型(xing)要承受(shou)強烈的(de)熱沖擊(ji),使(shi)金(jin)屬(shu)配(pei)件的(de)使(shi)用(yong)壽命(ming)縮短,因(yin)此還(huan)沒有哪類鋼(gang)應用(yong)該鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)工(gong)藝可進行(xing)大(da)批量生(sheng)產(chan)。但(dan)是(shi)壓(ya)鑄(zhu)(zhu)(zhu)工(gong)藝具有很高的(de)生(sheng)產(chan)率(lv),故研究不銹鋼(gang)壓(ya)鑄(zhu)(zhu)(zhu)法(fa)發展很快,已成為現在(zai)生(sheng)產(chan)鑄(zhu)(zhu)(zhu)件可行(xing)方法(fa)之一。

熔(rong)模(mo)鑄(zhu)造方法(fa)的另一(yi)優點(dian)是(shi)(shi),它(ta)可以鑄(zhu)造各種合(he)金(jin)的復(fu)雜的鑄(zhu)件(jian),特別(bie)是(shi)(shi)可以鑄(zhu)造高溫(wen)合(he)金(jin)鑄(zhu)件(jian)。如噴(pen)氣式發動機(ji)的葉片,其流線型外(wai)廓與冷(leng)卻用內腔,用機(ji)械加工(gong)工(gong)藝(yi)(yi)幾乎(hu)無法(fa)形成。用熔(rong)模(mo)鑄(zhu)造工(gong)藝(yi)(yi)生(sheng)產不僅可以做到(dao)批量生(sheng)產,保證了鑄(zhu)件(jian)的一(yi)致性,而且避免(mian)了機(ji)械加工(gong)后殘留刀紋的應力集(ji)中。它(ta)們(men)的基本工(gong)藝(yi)(yi)還(huan)是(shi)(shi)差距不大的,主要(yao)是(shi)(shi)不銹鋼熔(rong)煉(lian)溫(wen)度略高,所采用的造型材(cai)(cai)料(liao)(liao)及熔(rong)煉(lian)爐(lu)的筑(zhu)爐(lu)材(cai)(cai)料(liao)(liao)有差異。
另外如果需要準(zhun)確區別(bie)鑄造(zao),則還(huan)需要說(shuo)明(ming)(ming)兩者采(cai)用的是什么(me)工藝(yi)(yi)生(sheng)產(chan),例(li)如普通(tong)砂鑄、熔模鑄造(zao),熔模鑄造(zao)又(you)分水(shui)玻璃工藝(yi)(yi)、硅酸(suan)乙酯工藝(yi)(yi)或硅溶膠工藝(yi)(yi)等等,沒有具體(ti)說(shuo)明(ming)(ming)及產(chan)品生(sheng)產(chan)要求,很難明(ming)(ming)確說(shuo)明(ming)(ming)兩者間的具體(ti)差異。
鑄(zhu)造(zao)是將液體金屬澆注到鑄(zhu)型,待其冷卻凝(ning)固后(hou),以獲(huo)得一定(ding)形狀和性能鑄(zhu)件的成型方法。多數鑄(zhu)件需要機械加工(gong)后(hou)方可(ke)使用,這(zhe)類(lei)鑄(zhu)件叫做鑄(zhu)造(zao)毛坯。也(ye)有的不(bu)經過機械加工(gong)直接裝配(pei)到機器上即可(ke)使用。
鑄(zhu)造(zao)(zao)方(fang)法有很多,常分為(wei)砂(sha)型(xing)鑄(zhu)造(zao)(zao)和(he)特種(zhong)鑄(zhu)造(zao)(zao)兩類。砂(sha)型(xing)鑄(zhu)造(zao)(zao)即為(wei)型(xing)砂(sha)緊實(shi)成(cheng)型(xing)的鑄(zhu)造(zao)(zao)方(fang)法。特種(zhong)鑄(zhu)造(zao)(zao)是與砂(sha)型(xing)鑄(zhu)造(zao)(zao)不同的其他鑄(zhu)造(zao)(zao)方(fang)法,如金(jin)屬型(xing)鑄(zhu)造(zao)(zao)、壓力鑄(zhu)造(zao)(zao)、離心鑄(zhu)造(zao)(zao)、熔(rong)模鑄(zhu)造(zao)(zao)、陶(tao)瓷(ci)鑄(zhu)造(zao)(zao)等。
熔模鑄造工藝流程,見圖 2-13。

熔模(mo)(mo)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)、精密鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)及失蠟(la)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)在本質上都是(shi)完全相同(tong)的(de)(de)。精密鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)的(de)(de)特點是(shi)在設計上較其他金(jin)屬成(cheng)型(xing)(xing)法(fa)具有更大的(de)(de)靈活性(xing)。當鑄(zhu)(zhu)(zhu)件形狀(zhuang)復雜而精度(du)要(yao)求又較高時,許多合(he)金(jin)包括不銹鋼(gang)都可用(yong)此法(fa)生產。鑄(zhu)(zhu)(zhu)件可達到(dao)較高的(de)(de)精度(du),因此鑄(zhu)(zhu)(zhu)件可以少加工或不需切(qie)削加工。此法(fa)與砂型(xing)(xing)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)相似,即在金(jin)屬澆注、凝固后破壞鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)(xing)取出鑄(zhu)(zhu)(zhu)件。但(dan)精密鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)又與其他鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)方(fang)法(fa)不同(tong),即模(mo)(mo)樣(yang)和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)(xing)都是(shi)一次(ci)性(xing)的(de)(de)。
生產蠟(la)模(mo)的壓(ya)(ya)型根(gen)據所需鑄件(jian)的精度及(ji)壓(ya)(ya)型的使用壽命,可(ke)選用鋼、鋁、軟金屬或橡膠(jiao)替材料(liao)來制(zhi)造。
精密(mi)鑄(zhu)件可由(you)實(shi)型(xing)法或陶瓷殼型(xing)法生產。實(shi)型(xing)法(見圖2-14)是(shi)用(yong)(yong)細的(de)硅膠涂料(liao)先(xian)在(zai)(zai)一(yi)次(ci)性(xing)的(de)模(mo)(mo)樣(yang)(yang)上涂刷一(yi)層,再撒上耐(nai)火沙(sha)子,然后(hou)在(zai)(zai)模(mo)(mo)樣(yang)(yang)周圍(wei)灌以漿(jiang)料(liao),并讓其(qi)凝固。模(mo)(mo)樣(yang)(yang)因為沒有(you)分(fen)(fen)型(xing)面,所以所有(you)尺(chi)寸公差(cha)都(dou)保證一(yi)定的(de)精度。振動砂箱(xiang)(xiang)(xiang)使(shi)(shi)模(mo)(mo)樣(yang)(yang)周圍(wei)的(de)漿(jiang)料(liao)密(mi)實(shi)而無氣(qi)泡,并使(shi)(shi)水和固體材料(liao)分(fen)(fen)離,由(you)型(xing)箱(xiang)(xiang)(xiang)上部排(pai)出。將(jiang)砂箱(xiang)(xiang)(xiang)倒置(zhi)在(zai)(zai)烘爐中,使(shi)(shi)蠟模(mo)(mo)熔(rong)化(hua)蠟液流出,即剩下鑄(zhu)型(xing)。鑄(zhu)型(xing)在(zai)(zai)高溫下進(jin)(jin)行焙燒,熔(rong)燒后(hou)當鑄(zhu)型(xing)還處在(zai)(zai)熱狀態(tai)即準備進(jin)(jin)行澆(jiao)注。鑄(zhu)型(xing)按垂(chui)直(zhi)方式排(pai)列(lie),通常采(cai)用(yong)(yong)重力澆(jiao)注,有(you)時也采(cai)用(yong)(yong)離心、真空或大(da)氣(qi)壓力的(de)方法,在(zai)(zai)熱的(de)鑄(zhu)型(xing)中進(jin)(jin)行澆(jiao)注。澆(jiao)注完畢后(hou),使(shi)(shi)鑄(zhu)型(xing)冷卻(que),然后(hou)破壞鑄(zhu)型(xing)取出鑄(zhu)件。
陶(tao)瓷(ci)(ci)殼型(xing)(xing)鑄(zhu)造由于制作(zuo)鑄(zhu)型(xing)(xing)的(de)費(fei)用較(jiao)實型(xing)(xing)鑄(zhu)造法(fa)便(bian)宜,這已被證實對精(jing)密(mi)鑄(zhu)造生產者是有利的(de)。精(jing)鑄(zhu)法(fa)的(de)模(mo)(mo)樣是用蠟模(mo)(mo)在(zai)中(zhong)心直澆口棒(bang)上(見圖2-14)。經組成好的(de)模(mo)(mo)組在(zai)合(he)適的(de)溶劑中(zhong)仔細清洗(xi),浸人硅酸(suan)乙酯中(zhong)滴流幾分鐘。停止(zhi)滴流后,將模(mo)(mo)組放入流態床中(zhong)涂(tu)刷熔融過的(de)細石(shi)英粉漿。浸漬、滴流及涂(tu)刷重復進行。第三次(ci)以后可用較(jiao)粗的(de)熔融過的(de)石(shi)英砂涂(tu)刷,一般涂(tu)刷5層就足夠(gou)了。陶(tao)瓷(ci)(ci)殼型(xing)(xing)鑄(zhu)造占所有精(jing)密(mi)鑄(zhu)件的(de)85%以上。
蠟(la)模(mo)通常優于塑料模(mo)。因(yin)為它價格比較便(bian)宜(yi)而且容(rong)易焊成樹狀。由(you)于蠟(la)模(mo)尺(chi)寸(cun)對溫度(du)具有敏感性,故通常為它提供具有空調的(de)(de)房間。精密鑄(zhu)造(zao)(zao)法尺(chi)寸(cun)公差(cha)的(de)(de)控制不(bu)僅要考(kao)慮(lv)鑄(zhu)件本身(shen)尺(chi)寸(cun)的(de)(de)變(bian)(bian)化,也(ye)要計算蠟(la)模(mo)及鑄(zhu)型(xing)(xing)尺(chi)寸(cun)的(de)(de)變(bian)(bian)化。液(ye)態(tai)蠟(la)注入(ru)壓(ya)型(xing)(xing)后凝(ning)(ning)固及冷(leng)卻(que)時(shi)收縮(suo),陶(tao)瓷殼(ke)型(xing)(xing)在高(gao)溫加熱時(shi)引起尺(chi)寸(cun)的(de)(de)變(bian)(bian)化,鑄(zhu)造(zao)(zao)合金在凝(ning)(ning)固及隨(sui)后冷(leng)卻(que)時(shi)的(de)(de)收縮(suo),所有這些尺(chi)寸(cun)的(de)(de)變(bian)(bian)化,都要通過制造(zao)(zao)壓(ya)型(xing)(xing)時(shi)來加以補償(chang),而蠟(la)模(mo)是由(you)壓(ya)型(xing)(xing)直(zhi)接(jie)制造(zao)(zao)出(chu)來的(de)(de)。
常用(yong)的(de)精(jing)密鑄造混合料中的(de)耐(nai)(nai)火材(cai)料為細石英砂和(he)石英粉。有時(shi)由于要(yao)獲得高熔點或(huo)改進熱穩定(ding)性,也采用(yong)其他耐(nai)(nai)火材(cai)料,如鋯石英、剛(gang)玉、氧化鎂,黏結劑包括硅酸乙酯及磷酸鎂。
圖2-14是熔模鑄(zhu)造工藝過程的(de)示意圖。

這些黏(nian)結劑在鑄型脫(tuo)蠟(la)后經(jing)過高溫(980~1100℃)焙燒,使可獲得足夠(gou)的強度(du)。
精密鑄(zhu)造的(de)設計(ji)者在(zai)鑄(zhu)件幾(ji)何形(xing)(xing)狀的(de)設計(ji)方面有著(zhu)廣(guang)闊的(de)天地。在(zai)蠟模中(zhong)(zhong)應用水溶性蠟芯(xin),就完全(quan)能(neng)生產出內部(bu)輪廓相當(dang)復雜的(de)鑄(zhu)件。這些芯(xin)子在(zai)形(xing)(xing)成整(zheng)個鑄(zhu)型之前(qian),便從蠟模中(zhong)(zhong)被熔掉。在(zai)澆注后,不(bu)銹(xiu)鋼(gang)鑄(zhu)件可(ke)在(zai)專門(men)的(de)鹽浴池中(zhong)(zhong)清理,從型芯(xin)形(xing)(xing)成的(de)空腔中(zhong)(zhong)去除耐(nai)火鑄(zhu)型。
精密鑄造的主要(yao)特點:
①. 精鑄件尺寸能很好地控制(zhi)且表面光(guang)潔度極佳。
②. 適用于(yu)生產幾何形狀復(fu)雜(za)的鑄件。除表面需要(yao)進行(xing)切削加(jia)工外,可避免昂貴的裝配或加(jia)工費用。
③. 沒(mei)有像采用上、下(xia)箱方法生產時(shi)那樣,在鑄件(jian)上存在分型線。
④. 成本(ben)較砂型鑄造為高。
鑄(zhu)(zhu)造(zao)設(she)計者(zhe)一直在考(kao)慮(lv)按(an)照(zhao)砂(sha)型(xing)鑄(zhu)(zhu)造(zao)方(fang)法或(huo)陶瓷(ci)型(xing)鑄(zhu)(zhu)造(zao)方(fang)法來生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)質量超過4.54kg的(de)精(jing)密(mi)(mi)鑄(zhu)(zhu)件(jian)(jian)。用精(jing)密(mi)(mi)鑄(zhu)(zhu)造(zao)法生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)尺寸較小、形(xing)狀復雜的(de)鑄(zhu)(zhu)件(jian)(jian)已得到普遍(bian)的(de)認(ren)可和承認(ren)。但這(zhe)種(zhong)情況還正在變化(hua),已經生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)了(le)許多質量為22.7~45.4kg的(de)精(jing)密(mi)(mi)鑄(zhu)(zhu)件(jian)(jian),事實(shi)上(shang)已生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)過一些鋼鑄(zhu)(zhu)件(jian)(jian),其(qi)質量已達227kg。
由(you)此可見,如(ru)果零(ling)件尺寸較大,設計者沒有理由(you)排(pai)除采用精密鑄(zhu)造法生(sheng)產的(de)可能性。

