熔模精密铸造技术

1、LOGO 熔 模 精 密 铸 造 技 术熔 模 精 密 铸 造 技 术 姓姓 名：名：程涛程涛 班班 级：材研级：材研13031303班班 指导老师：指导老师：程培元程培元 厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越 目目 录录 一一. .熔模精密铸造的发展历史熔模精密铸造的发展历史 二二. .熔模精密铸造工艺特点熔模精密铸造工艺特点 三三. .熔模精密铸造的主要工艺过程熔模精密铸造的主要工艺过程 四四. .熔模精密铸造的应用范围及典型产品熔模精密铸造的应用范围及典型产品 五五. .熔模精密铸造工艺发展趋势熔模精密铸造工艺发展趋势 六六. .常见的熔模铸造缺陷常见的熔模铸造缺陷 厚德博学厚德博学 追求

2、卓越追求卓越 一一. .熔模精密铸造的发展历史熔模精密铸造的发展历史 1.熔模铸造又称为失蜡铸造熔模铸造又称为失蜡铸造，熔模铸造的历史可以追溯到熔模铸造的历史可以追溯到4000 年以前，最早起源于埃及、中国和印度，在我国的出土文物中发年以前，最早起源于埃及、中国和印度，在我国的出土文物中发 现在公元前现在公元前2500年以前，我们的祖先就能用熔模铸造的方式生年以前，我们的祖先就能用熔模铸造的方式生 产各种铜器皿、钟鼎及艺术品。产各种铜器皿、钟鼎及艺术品。 厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越 2.现代熔模铸造工艺是在现代熔模铸造工艺是在20世纪初期开始形成，最初用于制牙及世纪初期开始形成，最初用

3、于制牙及 珠宝饰业。第二次世界大战期间，珠宝饰业。第二次世界大战期间， 由于国防、航空工业发展的由于国防、航空工业发展的 需要，英、美等国首先采用熔模精密铸造方法，生产喷气涡轮发需要，英、美等国首先采用熔模精密铸造方法，生产喷气涡轮发 动机叶片等形状复杂、尺寸精确、表面质量要求很高且不易机械动机叶片等形状复杂、尺寸精确、表面质量要求很高且不易机械 加工的铸件。加工的铸件。 厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越 二二. .熔模铸造工艺特点熔模铸造工艺特点 1.熔模铸件的尺寸精熔模铸件的尺寸精 度高，表面粗糙度小度高，表面粗糙度小 2.适合于铸造结构、适合于铸造结构、 形状复杂的铸件形状复杂的铸件

4、3.合金材料不受限制合金材料不受限制 4.大批量生产或小批大批量生产或小批 量生产均可适用量生产均可适用 厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越 制模制模制壳制壳脱蜡脱蜡焙烧焙烧浇注浇注清理清理 熔炼熔炼 三三. .主要工艺过程主要工艺过程 厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越 1.1.制模制模 1.11.1典型制模工艺典型制模工艺 厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越 1.2 1.2 精密铸造用模料精密铸造用模料 (1)蜡基材料蜡基材料 以石蜡以石蜡-硬脂酸、石蜡硬脂酸、石蜡-聚烯烃为代表聚烯烃为代表 (2)树脂基模料树脂基模料 以松香和改进松香基为代表以松香和改进松香基为代表 (3)填料模料填料模

5、料 以固体粉末为填料以固体粉末为填料 (4)水溶性模料水溶性模料 分为尿素基和聚乙二醇基两种类型分为尿素基和聚乙二醇基两种类型 厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越 1.3 1.3 熔模的压制熔模的压制 熔模的压制是采用压力将糊状蜡料压入压型，冷却后获得熔模。常用熔模的压制是采用压力将糊状蜡料压入压型，冷却后获得熔模。常用 的方法有柱塞加压法、气压法、活塞加压法等，如图所示的方法有柱塞加压法、气压法、活塞加压法等，如图所示 1柱塞；柱塞；2压蜡筒；压蜡筒；3压力压力罐；罐；4保温罐保温罐；5蜡枪头；蜡枪头；6一活塞；一活塞；7一压型一压型 厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越 2.2.制壳制壳(

6、(涂料涂料+ +撒沙撒沙) ) 2.1 2.1 水玻璃制壳水玻璃制壳 2.2 2.2 水玻璃制壳特点水玻璃制壳特点 水玻璃型壳的硬化主要是在硬化液中完成。常用的水玻水玻璃型壳的硬化主要是在硬化液中完成。常用的水玻 璃型壳硬化剂有：结晶氯化铝，聚合氯化铝，氯化镁等璃型壳硬化剂有：结晶氯化铝，聚合氯化铝，氯化镁等 厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越 2.2 2.2 硅溶胶制壳硅溶胶制壳 厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越 2.3 2.3 制壳工艺流程制壳工艺流程 制壳工艺流程图制壳工艺流程图 (1)模组除油和脱脂模组除油和脱脂 为了改善模组与面层涂料的涂挂性能，为了改善模组与面层涂料的涂挂性能，

7、除了在面层涂料中加入表面活性剂外，通常是在模组涂挂涂料前，除了在面层涂料中加入表面活性剂外，通常是在模组涂挂涂料前， 对模组进行除油和脱脂处理，以增加涂料对模样的润湿性。对模组进行除油和脱脂处理，以增加涂料对模样的润湿性。 (2)涂挂涂料和撒砂涂挂涂料和撒砂 涂挂涂料和撒砂工序相隔进行涂挂涂料和撒砂工序相隔进行(一层涂料、一层涂料、 一层散砂一层散砂)，涂挂和撒砂层数根据铸件的大小和形状而不同，面层，涂挂和撒砂层数根据铸件的大小和形状而不同，面层 和背层的涂料和砂类不同。和背层的涂料和砂类不同。 厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越 (3)壳型的干燥和硬化壳型的干燥和硬化 壳型每涂挂一层都要进行

8、干燥和硬壳型每涂挂一层都要进行干燥和硬 化，使得涂料中的黏结剂由溶胶向凝胶转变，把耐火材料连在化，使得涂料中的黏结剂由溶胶向凝胶转变，把耐火材料连在 一起。不同的黏结剂，壳型的干燥和硬化原理不同。硅酸乙酯一起。不同的黏结剂，壳型的干燥和硬化原理不同。硅酸乙酯 水解液壳型的硬化，主要是把涂料中的溶剂挥发；水玻璃壳型，水解液壳型的硬化，主要是把涂料中的溶剂挥发；水玻璃壳型， 主要用聚合氯化铝主要用聚合氯化铝(结晶氯化铝结晶氯化铝)溶液对水玻璃壳型进行硬化；溶液对水玻璃壳型进行硬化； 硅溶胶壳型，主要是通风干燥硅溶胶壳型，主要是通风干燥(2535C)而硬化。而硬化。 (4)脱模和焙烧脱模和焙烧 熔失

9、蜡模的过程叫脱蜡，是熔模铸造的主熔失蜡模的过程叫脱蜡，是熔模铸造的主 要过程之一。要过程之一。 厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越 3.3.脱蜡脱蜡 熔模熔失的过程称为脱蜡，型壳制成后一般要停放一段时间熔模熔失的过程称为脱蜡，型壳制成后一般要停放一段时间 方可进行脱蜡。停放期间也是型壳中残留硬化剂对涂料层继续方可进行脱蜡。停放期间也是型壳中残留硬化剂对涂料层继续 硬化的过程，随着停放时间的增加，型壳的湿强度增大，抗水硬化的过程，随着停放时间的增加，型壳的湿强度增大，抗水 性增强。性增强。 型壳脱蜡的方法有多种，常用的有热水法，高压蒸汽法及微型壳脱蜡的方法有多种，常用的有热水法，高压蒸汽法及微

10、波脱蜡法等，水玻璃型壳由于普遍应用熔点较低的石蜡硬脂酸波脱蜡法等，水玻璃型壳由于普遍应用熔点较低的石蜡硬脂酸 模料，故较多应用热水法。模料，故较多应用热水法。 厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越 4.4.型壳焙烧型壳焙烧 型壳焙烧是熔模铸造的重要工序之一。在型壳浇注前须进行型壳焙烧是熔模铸造的重要工序之一。在型壳浇注前须进行 高温焙烧，以使型壳具有低的发气量和良好的透气性，并可使高温焙烧，以使型壳具有低的发气量和良好的透气性，并可使 型壳中残留的型壳中残留的Na2ONa2O进一步降低。进一步降低。 型壳焙烧宜采用油炉、煤气炉或电阻炉。型壳焙烧宜采用油炉、煤气炉或电阻炉。 型壳焙烧温度，主要是根

11、据型壳中各种挥发物及有害物质基型壳焙烧温度，主要是根据型壳中各种挥发物及有害物质基 本挥发除净的温度而定。氯化馁硬化的型壳适宜的焙烧温度应本挥发除净的温度而定。氯化馁硬化的型壳适宜的焙烧温度应 为为850850，保温，保温0.5-2h0.5-2h。 厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越 5.5.浇注清理浇注清理 目的工艺方法目的工艺方法 脱除型壳 振动脱壳 磨除铸件上 的浇冒口 砂轮机磨削 电液压脱壳砂带磨床磨削 高压水力清砂 清除铸件表 面/内腔的 粘砂和氧化 皮 抛丸清理 切除浇冒口和工 艺肋 砂轮切割喷砂清理 压力切割或手工敲击化学清砂 气割电化学清砂 锯床切割 清除铸件表 面毛刺 风动磨

12、头磨光 阳极切割 风动异形旋转锉切 削 等离子切割 厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越 四四. .熔模精密铸造的应用范围及典型产品熔模精密铸造的应用范围及典型产品 从产品类别来看，熔模精密铸件主要分为两大类：军工、从产品类别来看，熔模精密铸件主要分为两大类：军工、 航空类产品与商品类产品。前者质量要求高，后者质量不如航空类产品与商品类产品。前者质量要求高，后者质量不如 前者。随着冷战时代的结束，前者。随着冷战时代的结束， 各国军工产品大幅度减少，各国军工产品大幅度减少， 但民航、大型电站及但民航、大型电站及 工业涡轮发动机的发展，使得军工、工业涡轮发动机的发展，使得军工、 航空类产品航空类产品

13、 所占比例变化不大。现在熔模铸造除用于航空、所占比例变化不大。现在熔模铸造除用于航空、 军工部门外，几乎应用于所有工业部门，如电子、军工部门外，几乎应用于所有工业部门，如电子、 石油、石油、 化工、能源、交通运输、轻功、纺织、制化工、能源、交通运输、轻功、纺织、制 药、医疗器械等药、医疗器械等 领域。领域。 厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越 厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越 厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越 显示器框架铝合金显示器框架铝合金 熔模铸件，用于熔模铸件，用于 MIA2坦克上，该坦克上，该 整体熔模铸件代替整体熔模铸件代替 了两个砂型铸件，了两个砂型铸件， 减少机加工量，减少机

14、加工量， 并增加了零件的可并增加了零件的可 靠性和性能，该件靠性和性能，该件 需测定需测定1191个尺个尺 寸，并要求寸，并要求X射线射线 探伤件成本节约探伤件成本节约 25000美元美元 厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越 钛合金熔模铸钛合金熔模铸 件，件， 用于用于A310, A300, 波音波音747, 波音波音767 等飞机等飞机 发动机上发动机上， 它支它支 撑涡轮风扇部撑涡轮风扇部 件件 并将之连接到压并将之连接到压 缩机部分。轮廓缩机部分。轮廓 最最 大尺寸大尺寸1320.8mm。 它代替由它代替由88个个 较小较小 零件组成的零件组成的 组装件，组装件， 强度提强度提 高，重量

15、减高，重量减 轻，轻， 尺寸控制得更尺寸控制得更 好好 厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越 圆盘零件圆盘零件: 陶瓷增强铝基复合材料的熔模铸件陶瓷增强铝基复合材料的熔模铸件 厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越 厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越 五五. .熔模精密铸造工艺发展趋势熔模精密铸造工艺发展趋势 1、更大更薄：目前，熔模铸造生产的精密铸件，最大更大更薄：目前，熔模铸造生产的精密铸件，最大 轮廓尺寸可轮廓尺寸可 达达1.8m，而最小壁厚却不到，而最小壁厚却不到2mm，最大铸件重量接近，最大铸件重量接近1000kg。 2、精、精度更高度更高：熔模铸件尺寸公差是：熔模铸件尺寸公差是CT46级，表面粗糙度值可达级，表面粗糙度值可达 到到Ra0.8um。 3、强、强度更高度更高：如飞机发动机用的涡轮叶片工作温度由：如飞机发动机用的涡轮叶片工作温度由980提高到提高到 1200；热等静压技术的应用使得熔模铸造生产的镍基高温合金、钛合；热等静压技术的应用使得熔模铸造生产的镍基高温合金、钛合 金和铝合金的高温低周金和铝合金的高温低周 波疲劳性能提高波疲劳性能提高310倍。倍。 厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越 1.铸件缩裂铸件缩裂 特征：铸件热特征：铸件热 结部位有不规则的结部位有不规则的