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(gang)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)模(mo)(mo)鑄(zhu)(zhu)造工(gong)藝,簡(jian)單說就是用易熔(rong)材(例如(ru)蠟料(liao)或(huo)(huo)塑(su)料(liao))制成(cheng)可熔(rong)性模(mo)(mo)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(簡(jian)稱熔(rong)模(mo)(mo)或(huo)(huo)模(mo)(mo)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)),在(zai)其上涂覆若干(gan)層特制的耐火涂料(liao),經過(guo)(guo)干(gan)燥(zao)和硬化(hua)形成(cheng)一個整體型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)殼后(hou)(hou)(hou),再用蒸汽或(huo)(huo)熱水從型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)殼中(zhong)熔(rong)掉(diao)模(mo)(mo)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),然后(hou)(hou)(hou)把型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)殼置于砂箱中(zhong),在(zai)其四周填充干(gan)砂造型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),最(zui)后(hou)(hou)(hou)將鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)放入焙燒(shao)(shao)爐中(zhong)經過(guo)(guo)高溫焙燒(shao)(shao)(如(ru)采用高強度型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)殼時(shi),可不必造型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)而將脫(tuo)模(mo)(mo)后(hou)(hou)(hou)的型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)殼直接焙燒(shao)(shao)),鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)或(huo)(huo)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)殼經焙燒(shao)(shao)后(hou)(hou)(hou),于其中(zhong)澆注(zhu)熔(rong)融金屬而得(de)到鑄(zhu)(zhu)件。
熔(rong)模(mo)(mo)鑄(zhu)(zhu)件尺寸(cun)(cun)精(jing)度(du)(du)較高(gao),一(yi)般(ban)可(ke)達CT4~6(砂型鑄(zhu)(zhu)造為CT10~13,壓(ya)鑄(zhu)(zhu)為CT5~7),當然由(you)于(yu)熔(rong)模(mo)(mo)鑄(zhu)(zhu)造的(de)工藝過程(cheng)復雜,影響鑄(zhu)(zhu)件尺寸(cun)(cun)精(jing)度(du)(du)的(de)因(yin)素較多,例如(ru)模(mo)(mo)料的(de)收縮、熔(rong)模(mo)(mo)的(de)變形、型殼(ke)在加熱和(he)冷卻過程(cheng)中的(de)線(xian)量變化、合金(jin)的(de)收縮率以及在凝固過程(cheng)中鑄(zhu)(zhu)件的(de)變形等,所(suo)以普通熔(rong)模(mo)(mo)鑄(zhu)(zhu)件的(de)尺寸(cun)(cun)精(jing)度(du)(du)雖然較高(gao),但其一(yi)致性仍需提(ti)高(gao)(采用中、高(gao)溫蠟料的(de)鑄(zhu)(zhu)件尺寸(cun)(cun)一(yi)致性要提(ti)高(gao)很多)。
壓(ya)制熔模時(shi),采用型腔表面(mian)光(guang)(guang)潔(jie)度(du)(du)高(gao)的(de)壓(ya)型,因此,熔模的(de)表面(mian)光(guang)(guang)潔(jie)度(du)(du)也比(bi)較高(gao)。此外,型殼由耐高(gao)溫的(de)特殊黏結(jie)劑和耐火材料配制成(cheng)的(de)耐火涂料涂掛在熔模上而制成(cheng),與熔融金(jin)屬直接(jie)接(jie)觸的(de)型腔內表面(mian)光(guang)(guang)潔(jie)度(du)(du)高(gao)。所以,熔模鑄件(jian)的(de)表面(mian)光(guang)(guang)潔(jie)度(du)(du)比(bi)一般(ban)鑄件(jian)的(de)高(gao),一般(ban)可達Ra1.6~3.2μm。
熔(rong)(rong)模(mo)(mo)鑄(zhu)造最大的(de)優點就是由于熔(rong)(rong)模(mo)(mo)鑄(zhu)件(jian)有著很高(gao)的(de)尺寸精度和(he)表面光潔(jie)度,所以可減少機(ji)械加工(gong)(gong)工(gong)(gong)作,只是在零件(jian)上要求較(jiao)高(gao)的(de)部位留少許加工(gong)(gong)余(yu)量(liang)即(ji)可,甚(shen)至某(mou)些(xie)鑄(zhu)件(jian)只留打磨、拋光余(yu)量(liang),不(bu)必機(ji)械加工(gong)(gong)即(ji)可使用。由此可見(jian),采用熔(rong)(rong)模(mo)(mo)鑄(zhu)造方法,可以大量(liang)節省機(ji)床設備(bei)和(he)加工(gong)(gong)工(gong)(gong)時(shi),大幅度節約原材料金屬。
不(bu)銹鋼各種鑄(zhu)(zhu)造(zao)工(gong)(gong)藝的主要特點比較,見表2-2。表中(zhong)包括利用(yong)(yong)(yong)金(jin)屬型永久型模及壓鑄(zhu)(zhu)方面的鑄(zhu)(zhu)造(zao)工(gong)(gong)藝。實際直到最近(jin),由(you)于所(suo)用(yong)(yong)(yong)壓鑄(zhu)(zhu)機(ji)的金(jin)屬配件,包括壓型要承受強烈的熱沖擊(ji),使金(jin)屬配件的使用(yong)(yong)(yong)壽(shou)命縮短,因此還沒(mei)有哪類鋼應用(yong)(yong)(yong)該(gai)鑄(zhu)(zhu)造(zao)工(gong)(gong)藝可(ke)進行大批量生(sheng)產(chan)。但(dan)是壓鑄(zhu)(zhu)工(gong)(gong)藝具有很(hen)高的生(sheng)產(chan)率,故研究不(bu)銹鋼壓鑄(zhu)(zhu)法(fa)(fa)發展很(hen)快,已成為現(xian)在生(sheng)產(chan)鑄(zhu)(zhu)件可(ke)行方法(fa)(fa)之一。

熔(rong)模鑄(zhu)(zhu)(zhu)造方法的(de)另一優點(dian)是(shi),它可(ke)以鑄(zhu)(zhu)(zhu)造各種合金的(de)復雜的(de)鑄(zhu)(zhu)(zhu)件,特(te)別是(shi)可(ke)以鑄(zhu)(zhu)(zhu)造高溫合金鑄(zhu)(zhu)(zhu)件。如噴(pen)氣式發動機的(de)葉片,其流線型(xing)外廓(kuo)與冷卻用內腔,用機械(xie)加(jia)工(gong)工(gong)藝幾乎無法形成。用熔(rong)模鑄(zhu)(zhu)(zhu)造工(gong)藝生(sheng)產不僅可(ke)以做(zuo)到批量生(sheng)產,保證了鑄(zhu)(zhu)(zhu)件的(de)一致性,而且(qie)避免(mian)了機械(xie)加(jia)工(gong)后殘留刀紋的(de)應力集(ji)中。它們的(de)基本工(gong)藝還(huan)是(shi)差距不大的(de),主(zhu)要是(shi)不銹鋼熔(rong)煉溫度(du)略(lve)高,所采用的(de)造型(xing)材(cai)料及熔(rong)煉爐的(de)筑爐材(cai)料有差異。
另外如果需(xu)要準確(que)區別鑄(zhu)造(zao),則還需(xu)要說(shuo)(shuo)明兩者采用的是什(shen)么(me)工(gong)(gong)藝(yi)生(sheng)產(chan)(chan),例如普通砂鑄(zhu)、熔(rong)模(mo)鑄(zhu)造(zao),熔(rong)模(mo)鑄(zhu)造(zao)又分水玻璃(li)工(gong)(gong)藝(yi)、硅酸乙酯工(gong)(gong)藝(yi)或(huo)硅溶(rong)膠工(gong)(gong)藝(yi)等等,沒(mei)有具(ju)體說(shuo)(shuo)明及產(chan)(chan)品生(sheng)產(chan)(chan)要求,很難明確(que)說(shuo)(shuo)明兩者間的具(ju)體差(cha)異(yi)。
鑄造是(shi)將液體金屬澆注(zhu)到鑄型,待其(qi)冷卻凝(ning)固后(hou),以獲得一定(ding)形狀和性能鑄件的成型方法。多數鑄件需要(yao)機械加工后(hou)方可使(shi)用,這類(lei)鑄件叫做鑄造毛坯。也有的不經過機械加工直接裝配到機器上即可使(shi)用。
鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)(zao)方法有很多,常分為砂(sha)型鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)(zao)和特種鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)(zao)兩類。砂(sha)型鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)(zao)即為型砂(sha)緊(jin)實(shi)成(cheng)型的(de)鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)(zao)方法。特種鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)(zao)是(shi)與砂(sha)型鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)(zao)不同的(de)其他(ta)鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)(zao)方法,如(ru)金屬型鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)(zao)、壓力鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)(zao)、離心(xin)鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)(zao)、熔(rong)模(mo)鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)(zao)、陶瓷鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)(zao)等(deng)。
熔模鑄(zhu)造(zao)工(gong)藝流(liu)程,見圖 2-13。

熔模鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)、精密鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)及失蠟鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)在(zai)本質上(shang)都(dou)是完全相(xiang)同(tong)的(de)(de)。精密鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)的(de)(de)特點是在(zai)設計上(shang)較其他(ta)(ta)金(jin)(jin)屬(shu)成型法具有更(geng)大的(de)(de)靈活性(xing)。當鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)(jian)形狀復雜而(er)精度(du)要求(qiu)又較高(gao)時,許(xu)多合(he)金(jin)(jin)包括不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)都(dou)可用(yong)此(ci)法生產。鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)(jian)可達到較高(gao)的(de)(de)精度(du),因此(ci)鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)(jian)可以少加工或(huo)不(bu)(bu)(bu)需切(qie)削(xue)加工。此(ci)法與(yu)砂型鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)相(xiang)似(si),即(ji)在(zai)金(jin)(jin)屬(shu)澆注(zhu)、凝(ning)固后破(po)壞鑄(zhu)(zhu)(zhu)型取出鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)(jian)。但(dan)精密鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)又與(yu)其他(ta)(ta)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)方法不(bu)(bu)(bu)同(tong),即(ji)模樣(yang)和鑄(zhu)(zhu)(zhu)型都(dou)是一次性(xing)的(de)(de)。
生產蠟模的壓(ya)型根(gen)據所(suo)需(xu)鑄(zhu)件的精度及壓(ya)型的使用(yong)壽命,可選用(yong)鋼、鋁、軟金屬或橡膠替(ti)材(cai)料來(lai)制造(zao)。
精密鑄(zhu)(zhu)(zhu)件可由(you)實(shi)(shi)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)法(fa)(fa)或(huo)陶瓷殼(ke)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)法(fa)(fa)生(sheng)產。實(shi)(shi)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)法(fa)(fa)(見(jian)圖2-14)是用細的(de)(de)硅膠涂料(liao)先在(zai)(zai)一(yi)次性(xing)的(de)(de)模(mo)樣(yang)上涂刷一(yi)層,再(zai)撒上耐火沙子(zi),然(ran)后(hou)(hou)在(zai)(zai)模(mo)樣(yang)周圍(wei)灌以(yi)漿(jiang)料(liao),并(bing)讓其凝固(gu)。模(mo)樣(yang)因(yin)為沒有分(fen)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)面,所以(yi)所有尺寸公差都保(bao)證一(yi)定(ding)的(de)(de)精度。振動砂箱(xiang)使(shi)模(mo)樣(yang)周圍(wei)的(de)(de)漿(jiang)料(liao)密實(shi)(shi)而無(wu)氣泡(pao),并(bing)使(shi)水和固(gu)體材(cai)料(liao)分(fen)離(li),由(you)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)箱(xiang)上部排出(chu)。將砂箱(xiang)倒(dao)置在(zai)(zai)烘(hong)爐中,使(shi)蠟模(mo)熔(rong)化蠟液流出(chu),即(ji)(ji)剩下(xia)鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)在(zai)(zai)高溫(wen)下(xia)進行(xing)焙燒,熔(rong)燒后(hou)(hou)當鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)還處在(zai)(zai)熱狀態即(ji)(ji)準備(bei)進行(xing)澆(jiao)注。鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)按垂直方式排列,通(tong)常采(cai)用重力澆(jiao)注,有時也(ye)采(cai)用離(li)心、真空或(huo)大氣壓力的(de)(de)方法(fa)(fa),在(zai)(zai)熱的(de)(de)鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)中進行(xing)澆(jiao)注。澆(jiao)注完畢后(hou)(hou),使(shi)鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)冷卻,然(ran)后(hou)(hou)破(po)壞鑄(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)取出(chu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)件。
陶(tao)瓷(ci)殼型鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)由(you)于制作鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型的(de)費用較實(shi)型鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)法便宜,這已被證實(shi)對(dui)精密鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)生產(chan)者是有利的(de)。精鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)法的(de)模(mo)(mo)樣(yang)是用蠟(la)模(mo)(mo)在中(zhong)心直澆口棒(bang)上(見圖2-14)。經組成好的(de)模(mo)(mo)組在合適(shi)的(de)溶(rong)劑中(zhong)仔細清洗,浸人(ren)硅酸乙酯中(zhong)滴流幾分(fen)鐘。停(ting)止滴流后(hou),將模(mo)(mo)組放入流態床中(zhong)涂(tu)刷(shua)(shua)熔融過的(de)細石英(ying)粉(fen)漿。浸漬(zi)、滴流及涂(tu)刷(shua)(shua)重復進(jin)行。第三次以后(hou)可用較粗的(de)熔融過的(de)石英(ying)砂(sha)涂(tu)刷(shua)(shua),一般涂(tu)刷(shua)(shua)5層就(jiu)足夠了。陶(tao)瓷(ci)殼型鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)占所有精密鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)件的(de)85%以上。
蠟(la)模(mo)通常優于塑(su)料模(mo)。因為它(ta)價格比(bi)較便宜而且容易焊成樹(shu)狀。由于蠟(la)模(mo)尺寸(cun)(cun)(cun)對溫(wen)度(du)具有(you)敏感性,故(gu)通常為它(ta)提供具有(you)空調的(de)房間。精密鑄造(zao)法尺寸(cun)(cun)(cun)公差的(de)控(kong)制不僅要考慮鑄件本身尺寸(cun)(cun)(cun)的(de)變化(hua),也要計(ji)算蠟(la)模(mo)及鑄型(xing)尺寸(cun)(cun)(cun)的(de)變化(hua)。液態蠟(la)注入壓(ya)型(xing)后凝(ning)固及冷卻時(shi)(shi)收縮,陶瓷殼型(xing)在高溫(wen)加熱時(shi)(shi)引起(qi)尺寸(cun)(cun)(cun)的(de)變化(hua),鑄造(zao)合金在凝(ning)固及隨后冷卻時(shi)(shi)的(de)收縮,所(suo)有(you)這些(xie)尺寸(cun)(cun)(cun)的(de)變化(hua),都要通過制造(zao)壓(ya)型(xing)時(shi)(shi)來(lai)加以補償,而蠟(la)模(mo)是(shi)由壓(ya)型(xing)直接制造(zao)出來(lai)的(de)。
常用的(de)精(jing)密鑄造混合料(liao)中的(de)耐(nai)火材料(liao)為細(xi)石(shi)英砂(sha)和石(shi)英粉。有時由(you)于要獲得高熔(rong)點或改(gai)進熱穩定(ding)性,也采用其他(ta)耐(nai)火材料(liao),如鋯(gao)石(shi)英、剛(gang)玉、氧化鎂,黏結劑(ji)包(bao)括硅酸乙酯及磷酸鎂。
圖2-14是(shi)熔模鑄造工(gong)藝過(guo)程的示意圖。

這些黏(nian)結劑在(zai)鑄型脫蠟后經過高溫(wen)(980~1100℃)焙(bei)燒,使可(ke)獲得足夠的(de)強(qiang)度。
精密鑄(zhu)造的(de)設(she)計(ji)者在鑄(zhu)件幾何形狀的(de)設(she)計(ji)方面有(you)著(zhu)廣闊(kuo)的(de)天地。在蠟(la)模(mo)中(zhong)(zhong)(zhong)應(ying)用水溶性蠟(la)芯(xin),就完全(quan)能生產(chan)出內部(bu)輪廓相當(dang)復雜的(de)鑄(zhu)件。這些芯(xin)子(zi)在形成整個鑄(zhu)型(xing)之前(qian),便(bian)從蠟(la)模(mo)中(zhong)(zhong)(zhong)被熔(rong)掉。在澆注后,不銹鋼鑄(zhu)件可在專門(men)的(de)鹽浴池中(zhong)(zhong)(zhong)清理,從型(xing)芯(xin)形成的(de)空腔中(zhong)(zhong)(zhong)去除耐(nai)火鑄(zhu)型(xing)。
精密(mi)鑄(zhu)造的主要特點(dian):
①. 精鑄件(jian)尺寸能(neng)很好(hao)地(di)控制且表(biao)面光潔(jie)度極佳(jia)。
②. 適用于生產幾何形(xing)狀(zhuang)復雜(za)的鑄件。除表面需(xu)要進行切削加(jia)工(gong)外,可避免昂貴的裝配或加(jia)工(gong)費(fei)用。
③. 沒有像采用上(shang)、下箱方法生產時(shi)那樣(yang),在(zai)(zai)鑄件(jian)上(shang)存在(zai)(zai)分型線。
④. 成(cheng)本較砂型(xing)鑄(zhu)造為高。
鑄造(zao)設計者一直(zhi)在(zai)考(kao)慮按照砂型鑄造(zao)方(fang)法或(huo)陶瓷型鑄造(zao)方(fang)法來生(sheng)產(chan)(chan)質(zhi)量超過(guo)4.54kg的(de)精(jing)密鑄件。用精(jing)密鑄造(zao)法生(sheng)產(chan)(chan)尺寸較(jiao)小、形狀(zhuang)復雜的(de)鑄件已得到普遍的(de)認可(ke)和承認。但這種情況(kuang)還正在(zai)變化,已經生(sheng)產(chan)(chan)了許(xu)多質(zhi)量為22.7~45.4kg的(de)精(jing)密鑄件,事實上已生(sheng)產(chan)(chan)過(guo)一些鋼(gang)鑄件,其質(zhi)量已達227kg。
由此可見,如(ru)果零件尺寸較大(da),設(she)計者沒有理由排除采用(yong)精(jing)密鑄造法生產(chan)的可能性。

