第一节熔模铸造.ppt

特种铸造第一章。项目性质：内容：非常实用和经验性。真正掌握它需要很长时间。2.教材：特种铸造，浙江大学出版社曾赵赵主编。学习方法：不需要具体的数据。只需掌握每种特殊铸造方法的原理、特点、适用范围、优缺点。导言1。特种铸造的概念特种铸造是相对于普通砂型铸造而言的。铸造法在造型材料、液态金属填充和凝固过程上不同于普通砂型铸造，被称为“特种铸造法”。其次，特殊铸造方法的分类。第三，特殊铸造方法有以下优点：1 .高尺寸精度、高表面光洁度和减少加工，以达到无切削或少切削的目的。2.它可以铸造非常复杂形状和薄壁的铸件，其中一些不能或很难用其他方法完成。3.可以获得有特殊要求的铸件。如气密性、耐磨性、耐腐蚀性等。4.更适用于高熔点、高粘度、易氧化的合金铸件和双金属铸件。5.减小浇注系统和冒口的尺寸，提高金属利用率。6.少用或不用沙子，减少车间灰尘，改善环境。7.它便于机械化、自动化和生产率的提高。(注：并非每种铸造方法都有上述所有优点，但有一个或几个优点。)，第1章熔模铸造(精密铸造)，第1节。概述，1熔模铸造工艺的概念：熔模铸造的本质是在蜡模表面涂覆多层耐火材料，并在硬化和干燥后，加热熔化蜡模，以获得与蜡模形状相对应的型腔壳体，并将金属注入壳体中以获得铸件。这种方法也被称为精密铸造、失蜡铸造和熔模铸造工艺。2.熔模铸造的优点和缺点2.1优点(1)高精度：尺寸精度：表面光滑度，和(2)无限的形状。适用于铸造一些结构和形状复杂的铸件。(不需要拉拔，没有分型面)(3)不受限制的合金(通常适用于贵金属)2.2缺点(1)铸造性能差。由于是铸态和热铸态(以确保轮廓清晰)，晶粒粗大，机械性能差，因此精密铸件很少在重要环境下工作。(2)工艺复杂，成本高。(铸造成本相对较高，但综合成本较低，相当于砂型铸造成本的10倍)(3)有限批次。降低了批量生产成本。3.熔模铸造的技术性能3.1技术性能；精密铸件的(伸长率)K(冲击韧性)b(强度)较低，是因为热铸造和晶粒粗大。特别是(伸长率)K(冲击韧性)值较低，难以在关键部位使用。3.2精度：各工厂的精度高于工人和技术人员的技术水平，精密铸造的正常精度范围(如所用材料和生产环境)为1000.3，高精度范围为1000.1，砂型铸造(相当于壳型铸造)的表面光洁度Ra值为1- 3- 6，3.3铸件的尺寸是有限的：精密铸件的壁厚有些部位可达0.3毫米，有些部位可达0.2毫米，直径可达0.5毫米。最小铸造重量可达几克。例如，柴油机喷油嘴的顶杆重量为9g，水玻璃石英砂型壳较大：过去精密铸造的重量g超过10-20kg(太大而不能解决蜡的蠕变和收缩变形问题)。近年来，可铸造600公斤重、直径600-1000毫米的整体铸件。改进归功于两点塑料模具的使用。蜡型太大，容易蠕变凝固过程中热计算的商业化。3.4合金类型：难加工、高温、耐磨，特殊合金精密铸造工艺本身对合金类型没有限制。然而，在实际应用中，用于铸铁、有色金属和其他合金的精密铸件很少，因为成本太高而不值得。事实上，精密铸造只用于两种合金：难加工的(包括难加工的形状和难加工的金属)；特殊合金(高温、耐磨等。)所以精密铸造车间与一些精密熔炼设备相连，如va材料是沉淀硬化马氏体不锈钢17-4ph(美国品牌)。图2的热交换器是铝合金热交换器，其外形尺寸为190.5毫米139.7毫米55.9毫米，壁厚为1.5毫米。1200多个小针分布在热交换器上以提供最大的散热面积。每块的重量为0.184千克。图3外壳该外壳的铸造结构复杂。这幅图是解剖两部分后的照片。可以看出它的形状和内腔非常复杂。它的熔化模具由13个不同的蜡模块组成。它是一种铝合金熔模铸造，尺寸为214.9mm200mm145mm，重量为2.36kg，1台重型柴油机叶轮，壁很薄，机械加工无法达到，采用精密铸造方法制造，在制造外壳时涂层4-6次2(铸造手册P12图)燃气轮机静叶片，喷嘴形状复杂，以前采用昂贵的机械加工。用普通方法铸造也很困难。材料有1Cr13和2Cr13。这种钢不容易铸造。经过精密铸造和抛光后，现在可以使用硅酸乙酯-刚玉壳。喷气发动机的涡轮喷嘴只有半人高，形状极其复杂。它不能用任何方法制造，只能用精密铸造。这表明熔模铸造在制造难以加工的零件和一些高温、耐磨和特殊合金方面显示了其优势。为了获得具有高尺寸精度和表面光洁度的铸件，熔模铸造生产的第一步是制造熔模(蜡模)，这是用于在耐火外壳中形成中空腔的模型。此外，熔体模具本身的性能也应使以下制壳过程尽可能简单易行。为了获得上述高质量的熔融模具，除了具有用于压制熔融模具的良好模具之外，还需要选择合适的成型材料(简称为模具材料)和合理的成型工艺。本节将描述后两个问题。对蜡模、高尺寸精度和表面光洁度的基本要求使后续(制壳)过程简单易行，获得高质量蜡模、良好的仿形(压制熔体图案的模具)和选择合适的成型材料(以下简称成型材料)以及合理的成型工艺的条件，1成型材料1.1对成型材料性能的要求成型材料的性能不仅要保证方便生产尺寸准确、表面光洁度高的熔体图案， 强度好、重量轻，还应为壳体制造和获得良好的铸件创造条件，因此模具材料的性能应满足以下要求：熔点应适中，通常为60-100，以便于模具材料的制备、成型和脱模。 (2)要求模具材料具有良好的流动性和可成型性。当压制熔融模具时，处于半固化状态的模具材料应能很好地填充模腔，模腔表面应复制清晰，表面光滑，熔融熔融模具时易于流出模壳。(3)一定的强度、表面硬度和韧性，防止变形损失。(4)高软化点模具开始软化和变形的温度称为软化点。一般来说，模塑料的软化点要求比工作场所的室温高10-15，即35-40，在南方则高于40。(5)小而稳定的膨胀系数，以确保熔模尺寸的准确性。与耐火涂层有良好的润湿性，即使涂层有良好的可涂覆性，也不应与模具材料和耐火涂层有化学作用。其他：焊接强度高，比重小，灰分少，可重复使用性好，价格低，来源丰富，对人体无害。1.2模具材料的类型、组成和性能蜡基模具材料蜡基模具材料是以矿物蜡或动植物蜡为主要成分的模具材料，是国内外熔模铸造生产中最常用的模具材料，最典型的例子是石蜡-硬脂酸模具材料。典型配方：石蜡50%硬脂酸50%蜡基模具材料特点：强度高，刚性好，熔点适中，但流动性、润湿性和膨胀系数大。石蜡是一种饱和固体碳氢化合物，一种含有更多在模具材料中加入石蜡后，可以提高强度，模具材料不易开裂。它不溶于硅酸乙酯水解产物，但微溶于无水乙醇。硬脂酸硬脂酸是一种固体脂肪酸混合物，可通过石油副产品石蜡的高温催化制备。硬脂酸外观为纯白色或黄色片状或针状固体晶体。熔点58-60。在石蜡中加入硬脂酸可以提高模具材料的热稳定性和流动性。此外，硬脂酸含有极性基团分子，可以改善模具材料和涂层的润湿性。硬脂酸可以很好地溶解在乙基纤维素中，并且易于用硅酸乙酯水解产物酯化，并且易于用相对昂贵的碱皂化。(2)松香是松香基模具材料的主要成分，属于中高熔点模具材料。它主要用于生产高需求的熔模铸件，如涡轮发动机叶片。其配方的一个例子是松香60%，四川蜡30%，聚乙烯5%，松香75%，四川蜡15%，石蜡5%，聚乙烯5%，松香。松香是通过切割松树皮分泌的松香，松节油被蒸馏以获得剩余物质，主要是松香酸。它能与石蜡很好地混合。软化点高，收缩率低，但粘度高，流动性差。地蜡地蜡是一种饱和的高分子固体碳氢化合物，是一种石油工业产品。其外观为白色或黄色均质物质，无气味。谷神素的品牌是由其熔点决定的。地蜡的软化温度比石蜡高，因此在储存过程中不易变形。地蜡不与水解的硅酸乙酯溶液相互作用。它的缺点是强度低，硬度和塑性低，收缩率高。谷朊粉的加入不仅可以细化四川蜡的晶体结构，改善熔体模具的表面粗糙度，还可以作为助溶剂将聚乙烯与松香和四川蜡复合基体均匀混合，提高聚乙烯的增强效果。四川蜡也被称为白蜡、中国蜡和昆虫蜡。四川出产大量蜡，蜡是寄生在树上的白蜡虫分泌的，是我国的特产。它不溶于水、乙醇和乙醚，但溶于苯。其优点是强度高、熔点高、流动性好，但其脆性和收缩性相对较大。它可以与松香相互溶解，形成松香和川蜡复合基体的模具材料，具有良好的综合性能。聚乙烯是由乙烯聚合而成的高分子化合物。低分子量为液体，高分子量纯物质为乳白色蜡状固体粉末。加入稳定剂后，加工成具有热塑性的颗粒。向模具材料中加入聚乙烯可以显著提高强度、热稳定性和韧性。(3)其他模塑材料上述模塑材料有一些缺点，这影响了它们的使用。一些工厂尝试新的模塑材料，如聚苯乙烯(泡沫塑料)、尿素模塑材料、填充模塑材料等。例如，聚苯乙烯(用于机车厂固体铸模铸造的固体铸模)聚苯乙烯铸模：是通过在加热条件下聚合苯乙烯而形成的。它是一种热塑性材料，外观为无色或红色无定形颗粒。聚苯乙烯因其强度高、热稳定性好、收缩率小、粉尘少而适合作为成型材料。它熔点高，对温度变化不敏感。它在60开始变形，在82的临界温度下迅速膨胀，在93左右软化，在204由于自重开始流动，在316相当于珍妮弗，在400完全燃烧。聚苯乙烯成型工艺复杂，不适合制作薄壁、复杂形状的熔体模具，熔体模具表面光洁度差。1.3、模具材料的制备通常由两种或两种以上的原料组成，模具材料的制备是按照规定的成分和配比，将各种原料熔化成液体，然后混合均匀后，过滤掉杂质，浇铸成锭或糊状模具材料以备后用，有时也可以直接用液体浇铸模具材料。1.3.1在制备模具材料时应遵循的原则A应基于每种成分的互溶性，以确定加料顺序。模具材料中的分子结构是相似的因为模具材料是各种碳氢化合物的混合物，过热会导致氧化开裂，影响模具材料的性能。1.3.2模具材料的制备方式一、蜡基模具材料蜡基模具材料的熔点低于100，为了防止模具材料分解，它是用蒸汽或热水箱加热的。将熔化的模具材料搅拌均匀，冷却时将蜡材料制成糊状。图1-4用于熔化蜡基模具材料的加热罐。有两种具体的方法：一种是旋转桨叶搅拌法，1/3熔化蜡料，2/3固体蜡料(完全粉碎),另一种是活塞搅拌法，借助活塞的往复运动，迫使模具材料从活塞上的小孔中运动，并将模具材料搅拌成糊状。根据模具材料的量，可以控制混合到模具材料中的空气量，使得模具材料中的空气以精细形式存在，这可以降低成型期间的收缩率。图1-5旋转桨叶搅拌蜡基模具材料，图1-6活塞搅拌蜡基模具材料，图b松香基模具材料由于松香基模具材料的熔化温度高，采用电阻炉或工频炉感应加热方式。例如松香、地蜡、聚乙烯模塑料。先将地蜡熔化，加热至140时边搅拌边逐渐加入聚乙烯，加热至220时加入松香，待完全熔化后，在210静置20-30分钟以除去气体，最后过滤掉杂质，在冷却条件下搅拌模具材料形成糊状物(60-80)，如果模具材料混合不好，其粘度会增加，粒度会变粗，这将降低熔融模具的质量，防止温度过高和模具材料在加热过程中变质和燃烧。140聚乙烯220松香蜡加热搅拌加热搅拌至完全熔化210去除气体过滤杂质搅拌至糊状(60-80)，静置20-30分钟，1.4模具材料的回收使用松香基模具材料时，回收的模具材料用于制作铸头熔融模具，使用蜡基模具材料，脱模后得到的模具材料可以回收，然后用于制作新的熔融模具1.4.1蜡基旧模具材料在回收过程中性能发生变化。模具材料的性能将恶化：脆性增加，粉尘增加，流动性降低，收缩增加，颜色从白色变为棕色。这些主要与模具材料中硬脂酸的变质以及其他原因有关。1.4.2蜡基模具材料劣化的原因(1)硬脂酸在蜡基模具材料劣化(皂化反应)l硬脂酸是酸性的，它能与比氢具有更强化学活性的金属反应，例如熔化和熔化模具。与一些铝和铁工具接触会导致以下置换反应：2 Fe 6 c 17h 35 cooh=2 Fe(c 17h 35 COO)33 H2=2 al 6 c 17h 35 cooh=2 al(c 17h 35 COO)33 H2=l，使用水玻璃作为外壳粘结剂。硬脂酸将与氢氧化钠发生如下反应：当氢氧化钠C17H35COOH=C17H35COONa H2Ol熔化并失去熔化模具时，硬脂酸将在硬水中与钙盐和镁盐一起双重分解：超过Ca(HCO 3)2c 17H 35 COOH=Ca(c17H 35 COO)2c O2=2h2o统称为皂化反应。生成的硬脂酸盐被称为皂盐或皂化物质，其大部分不溶于水，但是可以与模具材料均匀混合，从而降低模具材料的性能。(2)砂和涂料的污染熔融成型后，应通过涂覆和砂磨制备型壳。在制造熔模、制壳和用蜡熔化的过程中，模壳有时会被诸如沙子和涂料等异物污染。因此，成型车间必须注意工作场所的卫生。为防止模具材料污染(白大褂、拖鞋、瓷地板和工作台一般应清洁)(3)熔化和丢模过程中过热、石蜡烧坏和氧化变质，1.4.3回收蜡基模具材料的处理方法(1)盐酸(硫酸)处理方法：将水和旧模具材料放入不生锈的容器(水占模具材料的25-35%)中，加热至80-90， 然后加入模具材料重量的3-5%的工业盐酸(或2-3%的浓硫酸)继续加热，使酸与模具材料充分反应，30-40分钟后，静置使水与模具材料分离，然后过滤并浇注成锭。 因为好的粘土具有60-70%的孔隙率和大的比表面积。因此，它具有