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斗齒熔模精密鑄造

點擊數:2359 日期:2015-07-18 16:20:40
熔模鑄造又稱“失蠟鑄造”,通常是在蠟模表面涂上數層耐火材料,待其硬化干燥后,將其中的蠟模熔去而制成型殼,再經過焙燒,然后進行澆注,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”。可用熔模鑄造法生產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。
  熔模鑄件的形狀一般都比較復雜,鑄件上可鑄出孔的最小直徑可達0.5mm,鑄件的最小壁厚為0.3mm。在生產中可將一些原來由幾個零件組合而成的部件,通過改變零件的結構,設計成為整體零件而直接由熔模鑄造鑄出,以節省加工工時和金屬材料的消耗,使零件結構更為合理。
  熔模鑄件的重量大多為零點幾十牛(即幾十克到幾公斤),太重的鑄件用熔模鑄造法生產較為麻煩,但目前生產大的熔模鑄件的重量已達800牛左右。
  溶膜鑄造是用易熔材料制成模型,然后在模型上涂掛耐火材料,經硬化后,在將模型熔化排出型外,從而獲得無分型面的鑄型,鑄型焙燒后即澆注。
  一. 工藝過程:
  1. 蠟模制作
  1) 壓型:制蠟模的專用模具、鋼、銅 、鋁、切削而成
  2) 蠟模的壓制:石蠟、峰蠟、硬脂酸、松香等,將熔化的蠟料壓入壓型中,冷凝后取出,修去毛刺,得到蠟模
  3) 蠟模組裝:若干蠟模焊在一個直澆棒上
  2. 結殼:蠟模涂上涂料、硬化、干燥等
  1) 浸涂料(石英粉+粘結劑的糊狀物)表面光潔
  2) 撒砂(粗石英砂)的目的:增厚型殼
  3) 硬化(水玻璃+NH4CL—SIO2)化學硬化
  3. 脫蠟、焙燒
  1) 脫蠟:熱水或水蒸氣
  2) 焙燒:加熱 800~1000℃提高型殼強度
  4. 填砂:澆注
  1) 填砂:型殼放入鐵箱中,周圍干砂充填
  2) 澆注:趁熱(600~700℃)進行澆注
  5. 落砂 清理 冷卻后,破壞型殼,取出鑄件,去澆口、毛刺、退火或正火,以便得到所需機械性能
  1) 鑄造精度、光潔度高、且可澆注形狀復雜的件
  2) 能鑄造各種合金(型殼是高級耐火材料)
  3) 單件、小批、大批量生產均可
  4) 少 無切削加工(Ra3.2~1.6um)稍磨
  5) 材料貴,工藝過程繁雜,生產周期長
  應用:使用高熔點合金精密鑄件的成批、大量生產,形狀復雜,難以切削加工的小零件。如:汽輪機葉片、工藝品用以澆注鑄件的鋼。鑄造合金的一種。鑄鋼分為鑄造碳鋼、鑄造低合金鋼和鑄造特種鋼3類。
  二. 鑄鋼工藝:
  ① 鑄造碳鋼。以碳為主要合金元素并含有少量其他元素的鑄鋼。含碳小于0.2%的為鑄造低碳鋼,含碳0.2%~0.5%的為鑄造中碳鋼,含碳大于0.5%的為鑄造高碳鋼。隨著含碳量的增加,鑄造碳鋼的強度增大,硬度提高。鑄造碳鋼具有較高的強度、塑性和韌性,成本較低,在重型機械中用于制造承受大負荷的零件,如軋鋼機機架、水壓機底座等;在鐵路車輛上用于制造受力大又承受沖擊的零件如搖枕、側架、車輪和車鉤等。
  ②鑄造低合金鋼。含有錳 、鉻、銅等合金元素的鑄鋼。合金元素總量一般小于5%,具有較大的沖擊韌性,并能通過熱處理獲得更好的機械性能。鑄造低合金鋼比碳鋼具有較優的使用性能,能減小零件質量,提高使用壽命。
  ③鑄造特種鋼。為適應特殊需要而煉制的合金鑄鋼,品種繁多,通常含有一種或多種的高量合金元素,以獲得某種特殊性能。例如 ,含錳11%~14%的高錳鋼能耐沖擊磨損,多用于礦山機械、工程機械的耐磨零件;以鉻或鉻鎳為主要合金元素的各種不銹鋼,用于在有腐蝕或650℃以上高溫條件下工作的零件,如化工用閥體、泵、容器或大容量電站的汽輪機殼體等。
  三. 鑄鋼的質量與質量要求
  鑄造生產中,“質量”包含兩個方面的內容:
  一是產品質量,即鑄件滿足用戶要求的程度,也就是適用性;二是工程質量,即制造鑄件的生產過程對產品質量的保證程度。兩者有相關性,但又不是一個概念。
  評定產品質量,最基本的判據是設計者對其結構和功能的要求,如鑄件需經機械加工及熱處理,則還應包括這些后續工序對鑄件毛坯的要求,如定位基準、工藝孔、為防止熱處理變形而加的工藝補正量或拉肋等。除此以外,鑄件的表面涂裝、包裝及按期交貨等也是屬于產品質量范疇之內的條件。
  圖樣和驗收技術條件就是上述各項要求的具體化,是驗收產品的判據。承制方制定生產鑄件的工藝,應以下列各項為依據。
  (1) 購買方提供的鑄件圖。通常有確定鑄件的形狀、各部尺寸及其公差、定位基準等項。單件或少量生產時,也可以由購買方提供模樣和芯盒,此時,承制方將不對鑄件尺寸負責。
  (2) 購買方確定的材料規格及適用的標準。
  (3) 購買方規定的產品技術條件,如對鑄件內部致密性的要求及檢測方法、允許的鑄造缺陷、對表面粗糙度的要求及表面缺陷的檢測方法等。
  (4) 購買方和承制方共同商定的其他協議。
  提出對鑄鋼件的質量要求,似乎是購買方享有的特權,可是實際上卻是購買方要審慎對待的課題。
  不適當地降低質量要求,將影響鑄件或機械產品的功能,甚至會招致嚴重的事故。不必要地提高質量要求,將使鑄件的生產成本增高,對適用性和機械產品的功能則無所一補益。有時,機械產品中采用成本過高的鑄件可能會使整機價格提高而降低競爭能力。
  鑄造生產是復雜的、多工序的生產過程。過去,在某些條件較差、人員素質又較低的鑄造廠中,對生產中的一些環節往往難以有效地控制,產品的不良率可能相當高,再加以檢驗手段不完備,不合格鑄件漏檢而交付購買方的事時有發生的。
  在這種情況下,產品設計者往往苦于對鑄件的可靠性心中無數,考慮質量要求時,就不免有“要求高點比較保險”的想法。工作經歷較長的人又難免不碰到因鑄件質量不好而造成的事故,那就進一步加強了上述想法。結果,就形成了一種十分矛盾的狀況。一方面是鑄造廠難以使鑄件質量穩定地保持一個較高的水準;另一方面則是設計者在確定質量要求時往往傾向于寧高毋低。
  這種矛盾,只能經由科學技術的進步來加以解決。隨著鑄造生產技術水平的不斷提高,鑄造生產過程中的監控加強了,檢測產品質量的手段已建立完善的認證體系。因而,鑄件內在質量和外觀質量所能達到的水準正在不斷提高,鑄件質量的可靠性也有了較好地保證。
  情況的變化也導致了供需雙方姿態的改變。保持較高的生產技術水平和使用先進的檢測手段,需要較高的投入,這當然要反映在產品的價格上。于是,質量要求高的鑄件和質量要求一般的鑄件,價格就有明顯的差別。按當前國際市場的實際情況,尺寸精度高、對外觀和內部缺陷限制嚴格、規定用滲透探傷檢查外表面并用射線探傷檢查內部質量的鑄件、其價格可能數倍、或十幾倍于質量要求一般的鑄件。結果,條件較好的承制方,反而希望購買方提出較高、較嚴的要求,以便充分利用其設施獲得較好的效益。在承制方所能保證的水平越來越高的情況下,購買方在考慮質量要求時越要慎重行事,因為每增加一項要求都意味著鑄件的價格會相應提高,提出不必要的要求也是失誤,是要付出相應的代價的。
  綜上可知,質量有兩層意思。首先是滿足使用要求,即適用性:其次是在保證適用性的基礎上價格最低,即經濟性。
  四. 碳鋼鑄件的熱處理
  碳鋼鑄件通常采用的熱處理方式為退火、正火或正火+回火。
  經正火處理的鑄鋼,其力學性能較退火的略高些。由于組織轉變時的過冷度較大,硬度也略高些,切削性能因而也較好。目前生產中對鑄鋼件多采用正火方式處理。
  含碳量較高,且形狀較復雜的碳鋼鑄件,為消除殘余應力和改善韌性,可在正火后進行回火處理。回火溫度以550~650。C為宜,然后在靜止空氣中冷卻。
  碳的質量分數在0.35%以上的鑄造碳鋼件也可采用調質(淬火+高溫回火)處理,以改善其綜合力學性能。小型碳鋼鑄件可由鑄態直接進行調質處理;大型或形狀復雜的碳鋼鑄件,則宜在正火處理后再進行調質處理。
  五. 鑄件熱處理工藝
  鑄鋼件的熱處理由加熱、保溫和冷卻三個階段組成。其工藝參數的確定,均以保證產品質量和節約成本為依據。
  1. 加熱 加熱是熱處理過程中能耗最大的工序。加熱過程的主要技術是選擇適當的加熱方式、加熱速率及裝料方式。
  (1) 加熱速率:對于一般中小型鑄鋼件,可以不限制加熱速率,采用爐子的最大功率加熱。采用熱爐裝爐可極大地縮短加熱時間和生產周期。實際上快速加熱條件下,鑄件表面與心部之間無顯著的溫度滯后。而緩慢加熱將導致生產效率降低、能耗增大以及造成鑄件表面嚴重氧化和脫碳。但對于一些形狀結構復雜、壁厚較大、在加熱中易生產較大的熱應力而導致變形或開裂的鑄件,則應控制加熱速率。一般可以采取低溫慢速加熱(600。C以下)或在低、中溫區停留一、二次等工藝方法,在高溫區仍可以采用快速加熱升溫。
  (2) 加熱方式:鑄鋼件加熱方式有輻射加熱、鹽浴加熱和感應加熱等。加熱方式的選擇原則是快速均勻、便于控制及高效低成本。一般應考慮鑄件的結構尺寸、化學成分、熱處理工藝和質量要求等。
  (3) 裝料方式:鑄件在爐內的堆放方式應予以足夠的重視。基本原則是,充分利用有效空間、確保均勻受熱條件并防止鑄件變形。
  2.保溫 鑄鋼件奧氏體化保溫溫度應根據鑄鋼的化學成分和要求的性能選定。一般比類同成分的鍛鋼件略高些(高20。C左右)。對亞共析鋼鑄件,以碳化物能較快地溶入奧氏體,并兼顧奧氏體能保持細晶粒為原則,一般在Ac。溫度以上30~50。c。正火的溫度比退火或淬火的稍高些。過共析鋼鑄件正火時應加熱到Ac。溫度以上。淬火時則在Ac。溫度以下和Ac。溫度以上,避免殘余奧氏體量過多。對于晶粒長大傾向顯著的鑄鋼(如錳鋼),淬火保溫溫度宜取下限。厚截面鑄件的奧氏體化保溫溫度通常取上限。鑄鋼件熱處理保溫時間的確定應考慮兩個方面因素:一是使鑄件表面與心部溫度均勻一致;二是組織均勻化。因此保溫停留時間主要取決于鑄件的導熱性能、斷面壁厚及合金元素等因素。一般合金鋼鑄件比碳鋼鑄件需更長的保溫時間,鑄件壁厚通常是估計保溫時間的主要依據。根據經驗,每25mm壁厚保溫lh。大于25ram者,每增加25ram延長保溫時間lh。對于回火處理、時效處理時的保溫時間,應考慮熱處理的目的、保溫溫度及元素擴散速度等因素,其保溫時間應比正火或淬火時的保溫時間長,一般為正火或淬火時保溫時間的l.5~2倍。
  3. 冷卻 鑄鋼件在保溫后可采取不同的速率冷卻完成鋼中相的轉變,以獲得所要求的金相組織,并達到規定的性能指標。一般說來,加大冷卻速率有利于獲得良好的組織狀態并細化晶粒,從而提高鋼的力學性能。但太大的冷卻速度容易使鑄件產生較大的應力,對于結構復雜的鑄件可能導致變形或開裂。回火保溫后的冷卻方式,一般并元特別嚴格的要求,只是對一些有回火脆性敏感的低合金鑄鋼,回火保溫后的冷卻特別重要,宜采用快冷方式,以便盡快通過回火脆性區,避免降低鑄鋼的韌性。鑄鋼件熱處理冷卻介質常用的有空氣、油、水、鹽水及熔鹽等。
  六. 鑄造生產關鍵技術參數問題
  液態金屬通過冷卻凝固最終獲得合格的、滿足各種使用要求的鑄件。下面的關鍵問題是在生產過程中應予以妥善解決的。
  (一) 結晶及凝固組織的形成與控制
  液體金屬的結構,晶核的形成與長大,晶粒的大小、方向和形態等與鑄件的凝固組織密切相關,它們對鑄件的物理性能和力學性能有著重大的影響。控制鑄件的凝固組織的目的就是為了獲得所希望的組織,欲控制凝固組織,就必須對其形成機理、形成過程和影響因素有全面的了解和深入研究。目前已建立的有效控制組織的方法有變質、孕育、動態結品、順序凝固、快速凝固等。
  (二) 鑄件尺寸精度和表面粗糙度控制
  現代制造的許多領域,對鑄件尺寸精度和外觀質量的要求愈來愈高,鑄件的近凈形化 (Near Net Shape Processes) 技術改變著鑄造只能提供毛坯的傳統觀念,其目的在于降低物耗、能耗、工耗,并且改善產品的內外質量,爭取市場和高效益。然而,鑄件尺寸精度和表面粗糙度由于受到諸多因素 (如鑄型表面的作用、凝固熱應力、凝固收縮等)的影響和制約,控制難度很大。鑄件是液態成形的,實現近凈形化具有獨特的優越性,在結構方面鑄件的內腔和外形用鑄造方法一次成形,使其接近零件的最終形狀,使加工和組裝工序減至最少;在尺寸精度和表 面質量方面,使鑄件能接近產品的最終要求,做到元余量或小余量;另一方面,被保留的鑄造原始表面有益于保持鑄件的耐蝕和耐疲勞等優越性能,從而提高產品壽命。努力提高鑄件的尺寸精度和降低表面粗糙度,推進鑄件近凈形技術的發展是未來的方向。
  七. 鑄件體積和形狀的公差范圍會在正常的生產過程中受到影響。這些正常的尺寸范圍也會因為不同鑄件廠的經驗和不同的生產程序而有所不同。
  影響精密鑄件公差的生產因素,包括:
  蠟的溫度 
  培燒的溫度 
  不同種類的蠟 
  澆鑄溫度 
  注蠟的壓力 
  蠟模的冷卻時間 
  設計構造 
  型殼的結構和層數。 
  型殼的沙粒構成 
  公差的技術標準: 
  通常,我們的尺寸公差能控制在CT7級。 精密鑄造的尺寸公差控制在+. 010" 到1" 之間。 

Dimensions (mm)
Precision Grade
Normal
Premium
From
To
Deviation 
+ or --
Tolerance
Range
Deviation 
+ or --
Tolerance
Range
0
6
± 0,10
0.20
± 0,08
0.16
6
10
± 0,12
0.24
± 0,10
0.20
10
14
± 0,15
0.30
± 0,12
0.24
14
18
± 0,20
0.40
± 0,14
0.28
18
24
± 0,25
0.50
± 0,17
0.34
24
30
± 0,30
0.60
± 0,20
0.40
30
40
± 0,36
0.72
± 0,25
0.50
40
50
± 0,42
0.84
± 0,30
0.60
50
65
± 0,49
0.98
± 0,35
0.70
65
80
± 0,58
1.16
± 0,42
0.84
80
100
± 0,68
1.36
± 0,48
0.96

  平坦度
  在冷卻期間,熔模鑄造的平坦度幾乎總是取決于蠟和金屬的容量收縮。 通常在許多鑄件的中心,這種收縮稱為“凹部” (收縮,垂度或者“不平整”)。 凹度可以用專業技術控制,但是在某種程度上它總會發生。 一般的平坦公差,因為他們隨使用的配置和合金變化而不可能提出。下列是對面積6平方英寸以下的鑄件的粗略的指南。平坦公差的粗略指南是表面積由± 0,25 平方毫米到100平方毫米。
  平直度
  平直度也許是某些類型鑄件存在的真正問題。一個相對地稀薄,短的部分也許會彎曲,而一個長的,重的部分卻不會。經驗告訴鑄造一個特定設計也許會彎曲,但是經驗不可能表明彎曲到何種程度。 由粗略的指南而知,恒定的部分每英寸通常彎曲.005 "。 模具的中間部分會抵制彎曲,但是后面的機械加工可以使翹曲變平。
  公差的技術標準:
  通常,我們的尺寸公差能控制在CT7級。精密鑄造的尺寸公差控制在+. 010" 到1" 之間。
  公差的技術標準:
  除了以下的圖表,我們還能根據不同客戶的要求澆鑄不同材質的鑄件,可以采用的材料標準有國標GB;美標ASTM、AISI;德標DIN;日標JIS;英標BS等。如果你有特殊的要求,請聯系我們獲得更多的詳情。

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