第3章石膏型精密铸造.ppt

第3章,石膏型熔模精密铸造,【本章教学要点】,3.1概述,石膏型精密铸造（PlasterMoldCasting）是使用熔模，用石膏浆料灌制铸型，经干燥、脱蜡、焙烧后即可浇注铸件的方法。是上世纪70年代发展起来的一种精密铸造新技术。石膏型精密铸造是将石膏型铸造与熔模铸造相结合而形成的一种新的特种铸造方法。,石膏型精密铸造工艺流程,3.1.1工艺过程,熔,3.1.2工艺特点,与熔模铸造相同易熔模，不用开箱取模，液体浆料，铸型精确，热型浇注溃散性不好透气性差真空、离心厚壁件易缩陷,2.1.3应用概况,适合于大型复杂薄壁复杂件，以铝合金为主，也可用于锌、铜、金、银等合金铸件。石膏型精密铸造己被广泛应用于航空、宇航、兵器、电子、船舶、仪器、计算机等行业的零件制造中，也常用于艺术品铸造中。,典型铸件,燃油增压泵壳,波音767飞机用重量63kg365铝合金由22个蜡模和12个可溶芯形成蜡模,叶轮是发动机增压器、离心泵和压缩机等的关键零件。材质：铝合金尺寸：外径25900mm，最小壁厚0.5mm表面粗糙度：Ra=1.63.2m。,壳体,精度可达GB/T6414-2000CT4-CT6、表面粗糙度可达3.2m，可达内部质量针孔度1-2级，局部厚度最薄可达0.5mm，结构复杂（壁薄）尺寸精度高的特点。,电子产品复杂壳体,波导管,波导管是一种空心的、内壁十分光洁的金属导管或内敷金属的管子，用来传送超高频电磁波，主要形状有矩形和圆形等。主要用于军工、通信、卫星地面站、微波测量等领域，特别是矩形波导管，随着我国通信行业的日渐强大，其应用范围越来越广泛。波导管要求尺寸精度高，表面质量好。,波导管,雷达用波导管材质：铝合金铸件要求：内通道精度要求高表面粗糙度：Ra=1.6m。,波导管,波导管,镜身,镶宝石的金戒指树,3.2模样选择与制造,3.2.1模料石膏型精密铸造用的模样主要是熔模，也可使用气化模、水溶性模（芯）。对于一般中小型铸件，可使用熔模铸造用模料；但大中型复杂铸件，其尺寸精度和表面粗糙度要求严格时，则应使用石膏型精铸专用模料。,石膏型精铸专用模料主要有下列三方面要求：模料强度高、韧性好，能承受石膏浆料灌注的作用力而不变形损坏。模料线收缩小，保证熔模尺寸精确，防止模样厚大部分缩陷和裂纹，同时可减小脱蜡时石膏型所受胀力。滴点低、流动性好以利于成形和脱蜡。,3.2.2水溶性模（芯）料制作复杂内腔、无法用金属芯形成时，就得使用水溶芯或水溶石膏芯等来形成内腔。常用的水溶性模料有尿素模料、无机盐模料、羰芯等。为减少凝固时羰芯的收缩、龟裂，提高其塑性，可加入一些增塑剂。,3.2.3熔模制作,熔模压制工艺同熔模铸造。一般水溶尿素模料、无机盐模料及水溶石膏芯都是灌注成型的。水溶性陶瓷芯一般是将各组分先混制成可塑性坯料，再加压成型，经700左右烧结后待用。,3.3石膏型制造,3.3.1石膏型用原材料制备石膏型所用的原材料主要有石膏粉和水、填料和添加剂等。,（1）石膏的选择CaSO42H2OCaSO41/2H2OCaSO41/2H2O,硬石膏,石膏有七种变体,熟石膏,生石膏,对石膏的要求流动性：水固比低的情况下流动性好凝结时间：初凝时间57min，终凝时间10min强度线膨胀率：5%，从填料和添加剂方面解决抗裂纹性能：加热过程多次相变，300激冷发气性：石膏型透气性差，浇不足，气孔,几种石膏变体特性,生石膏力学性能很差不用硬石膏难溶于水，形不成浆料不用半水石膏有致密、完整而粗同样流动性大的晶粒，总比表面积小情况下，半水石膏多孔，表面不规则，半水石膏水似海绵状，比表面积达固比低结论：使用较多的为熟石膏，其中熟石膏更佳。,型半水石膏（1000）型半水石膏（2500）半水石膏水化后的SEM图象,（2）填料,石膏型对填料的要求（1）有合适的线膨胀率（2）有较高的熔点和耐火度（3）有良好的化学稳定性（4）发气量少、吸湿性小、保水性好（5）填料在石膏型浆体中有良好的悬浮弥散性（6）能降低石膏混合料的裂纹倾向,填料,加入填料，减少石膏型的线收缩和裂纹倾向，使其具有良好的室温强度、高温强度石膏型导热性差，铸件凝固时易出现晶粒粗大、疏松等缺陷，加入热传导率大的填料提高石膏浆料的透气性，加入硅土等节约成本,常用填料石英粉硅线石石英玻璃高铝矾土熟料高岭土熟料氧化铝煤矸石玻璃纤维莫来石,（3）添加剂增强剂硫酸镁（有胶凝特性）、硅溶胶（黏结剂）促凝剂加速脱水石膏相的溶解速度，降低溶解度，NaCl、NaF、MgCl2等缓凝剂减缓脱水石膏的溶解速度，降低溶解度，磷酸盐、碱金属硼酸盐、有机酸等减缩剂减少石膏型收缩和裂纹倾向，有三类物质，（卤化物、硝酸盐、有机化合物及复合盐,3.3.2石膏浆料,（1）石膏浆料配比,石膏浆料配比单位：质量分数，%,配制注意点水应使用软水，防止铸型表面粉化应降低水/石膏比，以保证石膏型力学性能好水温2028时石膏有最大的溶解度,（2）石膏浆料的制备,混制和浇灌时，为防止石膏浆料卷气，需在真空下进行混制真空度0.05MPa灌浆真空度0.06MPa石膏浆的初凝时间为57min，搅拌必须在初凝结束前，开始灌浆,加水后CaSO42H2O在水中溶解度很小（2g/L)，所以很快就从溶液中析出，它的细长针状晶体长大，搭成网络，石膏浆即凝固理论加水量18%，实际加水量4080%,搅拌石膏浆料,搅拌浆体工艺参数,1-真空阀2-真空表3-熔模模组4-砂箱5-灌浆室6-二通阀7-搅拌室,石膏浆料制备设备示意图,3.3.3灌浆,灌浆室真空度：0.050.06MPa灌浆时间：11.5min灌完后破真空，取出石膏型，静置11.5h,3.3.4干燥和脱蜡干燥：24h以上脱蜡：蒸汽水溶性石膏芯，远红外脱蜡脱蜡温度：100左右脱蜡时间：12h脱蜡后的石膏型在8090流动空气中干燥10h以上，或在大气中干燥24h以上。,3.3.5焙烧,（1）焙烧的主要目的去除残留于石膏型中的模料、结晶水以及其它发气物体；完成石膏型中一些组成物的相变过程，使石膏型体积稳定。,石膏型焙烧工艺,焙烧工艺700阶梯升温,焙烧工艺特点多段保温是为防止石膏型脱水和晶型转变时，因体积收缩产生裂纹石膏导热慢，因此保温时间长炉冷也是为了防止裂纹,3.4浇注,焙烧好的石膏型在空气中很容易受潮，必须尽快浇注。考虑到石膏型透气性差、导热性低的特点，可采取一些措施，如加压或负压浇注。,3.4.1浇注方法石膏型精密铸造常用的充填及凝固方法有：（1）重力浇注适用于壁不薄、形状简单的中小件（2）低压铸造适于生产批量较大的复杂薄壁铸件。,（3）真空吸铸适于生产中、小型复杂薄壁铸件。（4）真空下重力浇注(真空度13.33Pa)适用于壁较薄、壁厚较均匀铸件,（5）真空加压铸造(压力0.50.6MPa)目前国内外石膏型精铸常用的充填凝固方法（6）调压铸造适于复杂薄壁铸件,真空加压铸造设备原理示意图,3.4.2浇注工艺参数,（1）铝合金浇注温度一般控制在700，大型薄壁件，不宜超过720。（2）石膏型温度150300大型复杂薄壁件取上限中小型壁稍厚铸件取下限,3.5铸件清整,（1）脱除石膏型或石膏芯脱除石膏型：国外常用5MPa的高压水清除石膏型脱除可溶性石膏芯：将铸件浸泡在水中一定时间使其溃散清除，然后用喷砂去除铸件表面残留的石膏或氧化皮,（1）修补补焊、修平、磨光（2）矫正对于变形量不大的铸件，可通过专用矫正夹具对铸件进行矫正。,石膏型能应用的合金金属的存在有三种情况：几乎不加速石膏分解使石膏分解温度有所下降石膏分解温度急剧下降,石膏型铸造可生产Sn、Pb、Za、Al、Cu、Ag、Au铸件，不能生产Mg、Fe铸件。,石膏型精密铸造小结1、石膏型精密铸造与熔模精密铸造区别在于用石膏浆料灌注铸型。2、石膏型精密铸造主要用于大型薄壁复杂的铝铸件中。,3、石膏浆料要正确选择石膏种类、填料和水与石膏的比例；在真空下混制和灌注石膏浆料。4、石膏型制作中应特别注意石膏型中脱蜡和焙烧两工序。,习题,一、填空题1石膏型熔模精密铸造时，石膏型工作温度一般在之间。2型半水石膏更适合作为石膏铸型用材料。3为使石膏型具有良好的强度，减小其线收缩和裂纹倾向，需要在石膏中加入。4石膏型导热性能