熔模铸造工艺作业指导规范

熔模铸造工艺作业指导规范一、目的与适用范围（一）目的规范熔模铸造全流程作业行为，确保铸件尺寸精度、表面质量及内在性能符合技术要求；优化工序衔接，提升生产效率；明确安全环保操作准则，保障人员健康与生产环境合规。（二）适用范围本规范适用于熔模铸造生产线的蜡模制作、型壳制备、脱蜡焙烧、金属熔炼浇注、落砂清理及后处理等全工序，涵盖不锈钢、碳钢、高温合金、铝合金等金属材料的熔模铸造生产。二、工艺原理概述熔模铸造（失蜡铸造）通过易熔模料（如石蜡-硬脂酸、改性蜡基材料）制作与铸件形状一致的蜡模，经组树后在蜡模表面逐层涂覆耐火涂料（如硅溶胶-莫来砂体系、水玻璃-石英砂体系）并撒砂，形成具有一定强度与透气性的多层型壳；随后采用热水或蒸汽熔失蜡模（脱蜡），获得中空型壳；经高温焙烧去除型壳内残留有机物并提高强度后，将熔炼合格的金属液浇入型壳，冷却凝固后破坏型壳获得铸件，最终经清理、热处理等工序得到成品。三、作业流程及操作要点（一）蜡模制作1.模料准备模料选用需匹配铸件材质与精度要求：精密复杂件优先采用石蜡-硬脂酸模料（石蜡占比50%~60%，硬脂酸40%~50%），加热温度控制在60~70℃，搅拌均匀后静置除气；大尺寸或批量件可选用改性蜡基模料（添加EVA、松香等），软化点≥50℃，确保蜡模强度。模料回收：使用过的废蜡需经过滤除杂（100~120目滤网）、真空除气（真空度-0.08~-0.09MPa，温度70~80℃，时间15~20min）后回用，回用量≤新料的30%。2.模具准备模具预热至50~60℃（铝合金模具）或80~100℃（钢质模具），喷涂脱模剂（如硬脂酸锌乙醇溶液，浓度5%~8%），确保脱模顺畅且蜡模表面无粘模痕迹。模具合模后需检查分型面密合度，间隙≤0.05mm，螺栓紧固力矩符合模具说明书要求（通常5~10N·m）。3.注蜡成型注蜡机温度：射蜡嘴温度65~75℃，模料缸温度60~70℃，压力0.3~0.5MPa，保压时间根据蜡模厚度调整（1~5mm厚蜡模保压10~20s，5~10mm保压20~40s）。蜡模冷却：注蜡后立即转入水冷或风冷（水温20~25℃，风冷温度25~30℃，风速1~2m/s），冷却时间≥蜡模厚度（mm）×20s，确保蜡模尺寸稳定。蜡模修整：目视检查表面缺陷（气泡、缩陷、飞边），气泡用细针排气后填补同温模料，飞边用手术刀修除，修后表面粗糙度Ra≤6.3μm。4.蜡模组树模组设计：根据铸件结构确定浇口形式（顶注、底注、侧注），直浇道直径≥铸件最大壁厚的1.5倍，内浇道数量按铸件热节分布设置（通常1~3个/热节）。组树操作：蜡模与浇口棒（蜡质或塑料）采用热熔粘结（温度70~80℃，粘结面涂薄层模料），确保粘结强度≥蜡模本体强度，模组垂直度偏差≤0.5°。（二）型壳制备1.涂料配制硅溶胶涂料：硅溶胶（SiO₂含量30%~32%，pH值9~10）与耐火粉料（莫来砂、锆英砂，粒度50~100目）按质量比1:1.2~1:1.5混合，加入0.1%~0.3%润湿剂（如OP-10），搅拌时间≥30min，粘度控制在25~35s（涂-4杯，25℃）。水玻璃涂料：水玻璃（模数2.6~2.8，密度1.38~1.42g/cm³）与石英砂（粒度40~80目）按质量比1:1.0~1:1.2混合，加入2%~5%氟硅酸钠固化剂，搅拌后静置2~4h熟化，粘度20~30s（涂-4杯，25℃）。2.挂浆与撒砂面层：模组浸入涂料后缓慢提升（速度5~10cm/s），确保涂料均匀覆盖，无流挂；立即撒细砂（如锆英砂，粒度100~200目），撒砂厚度以完全覆盖蜡模表面为准，采用雨淋式撒砂或流化床撒砂，确保砂粒分布均匀。背层：从第二层开始，涂料粒度逐步增大（30~60目、10~30目），撒砂采用粗砂（如莫来砂，粒度5~10目），每层挂浆后需在25~35℃、湿度50%~70%环境中干燥，干燥时间≥24h/层（硅溶胶型壳）或≥8h/层（水玻璃型壳），直至型壳总层数达到4~6层（精密件6~8层）。3.型壳干燥与检验干燥环境：硅溶胶型壳干燥区温度20~30℃，湿度50%~70%；水玻璃型壳干燥区温度30~40℃，湿度≤40%，避免型壳开裂。型壳检验：目视检查表面是否有裂纹、缺砂、涂料堆积，用钢针轻敲型壳，声音清脆为合格；尺寸检验采用工装样板或三坐标测量，偏差≤铸件公差的1/3。（三）脱蜡与焙烧1.脱蜡热水脱蜡：将型壳浸入85~95℃热水中，保持15~30min（根据型壳层数调整），蜡液从浇口流出后取出型壳，自然冷却至室温，脱蜡率≥95%。蒸汽脱蜡：型壳放入蒸汽釜（压力0.2~0.3MPa，温度120~130℃），保温20~40min，脱蜡后型壳立即转入焙烧炉，避免吸潮开裂。2.型壳焙烧焙烧温度：硅溶胶型壳焙烧温度900~1050℃，保温2~3h；水玻璃型壳焙烧温度800~900℃，保温1~2h，升温速率≤150℃/h，防止型壳炸裂。焙烧后处理：焙烧后型壳需在200~300℃保温区静置1~2h，缓慢冷却至≤200℃后出炉，避免急冷导致型壳强度下降。（四）金属熔炼与浇注1.金属熔炼感应炉熔炼：根据铸件材质选择坩埚（石墨坩埚用于高温合金、碳钢；陶瓷坩埚用于铝合金），装料前坩埚需预热至200~300℃，去除水分；熔炼温度：碳钢1550~1580℃，不锈钢1600~1650℃，铝合金720~750℃，保温时间≤30min，防止合金元素烧损。炉前检验：采用光谱分析仪检测化学成分，偏差超限时添加合金元素（如碳钢补加Mn、Si，不锈钢补加Cr、Ni）；采用粘度杯或密度法检测金属液纯净度，杂质含量≤0.05%。2.浇注操作浇注温度：比合金液相线温度高50~100℃（碳钢1600~1630℃，铝合金750~780℃），浇注速度控制在0.5~1.5m/s（根据型壳大小调整），确保型壳充满无冷隔。真空浇注（可选）：对于精密复杂件，采用真空浇注（真空度-0.08~-0.09MPa），减少气孔缺陷，浇注后保持真空1~2min再破真空。（五）落砂清理与后处理1.落砂型壳冷却至≤200℃后，采用振动落砂（频率50~60Hz，振幅2~5mm）或水力清砂（水压0.5~1.0MPa）去除型壳，注意保护铸件表面，避免磕碰。2.清理与检验切割浇冒口：采用砂轮切割机（转速3000~5000r/min）或等离子切割，切割面粗糙度Ra≤12.5μm，留量≤2mm。表面清理：喷丸（钢丸直径0.2~0.5mm，气压0.4~0.6MPa）或抛丸（转速1500~3000r/min）去除粘砂，表面粗糙度Ra≤6.3μm。无损检测：采用荧光渗透探伤（检测表面缺陷）、射线探伤（检测内部气孔、缩松）或超声探伤（检测内部裂纹），缺陷等级符合GB/T6417.1或客户要求。3.热处理与精整热处理：根据材质执行（如碳钢调质处理，高温合金固溶时效），热处理工艺按GB/T____或企业标准执行。精整：采用砂带打磨（粒度80~120#）、抛光（布轮+抛光膏）处理表面，尺寸精度超差时采用机械加工修正，加工余量≤0.5mm。四、质量控制要点（一）蜡模质量尺寸公差：±0.1mm（精密件）~±0.5mm（一般件），表面粗糙度Ra≤6.3μm，无气泡、缩陷、飞边。检验方法：三坐标测量、目视检查、样板比对。（二）型壳质量强度：面层抗拉强度≥1.5MPa（常温），背层≥0.5MPa；透气性：型壳透气度≥10mL/min（按GB/T____检测）。检验方法：拉力试验、透气度仪检测、目视检查裂纹。（三）铸件质量尺寸精度：CT4~CT7（按GB/T6414），表面粗糙度Ra≤12.5μm（未加工面），内部缺陷等级≤GB/T6417.1的Ⅱ级。检验方法：三坐标测量、无损探伤、金相分析（必要时）。五、安全与环保要求（一）安全操作高温作业：焙烧炉、熔炼炉操作需佩戴高温防护服、隔热手套、护目镜，炉体周边设置警示标识，避免烫伤。化学品使用：硅溶胶、水玻璃、脱模剂等化学品需密封储存，操作时佩戴防毒面具、丁腈手套，避免皮肤接触与吸入。机械安全：注蜡机、切割机、喷丸机等设备需设置急停按钮，操作前检查防护装置（如防护罩、接地），严禁带故障运行。（二）环保措施废气处理：焙烧炉、熔炼炉废气经布袋除尘器（除尘效率≥99%）+活性炭吸附处理后排放，粉尘浓度≤30mg/m³。废水处理：脱蜡水、清理废水经隔油池（除蜡）+混凝沉淀（除悬浮物）+中和池（调pH至6~9）处理后回用，回用率≥80%。固废处理：废蜡模、废型壳、废坩埚等分类收集，废蜡模回收再利用，废型壳、坩埚送危废处理中心处置，禁止随意丢弃。六、常见问题及处理措施（一）蜡模变形原因：注蜡温度过高、冷却不足、组树应力集中。处理：降低注蜡温度（≤70℃）、延长冷却时间（≥蜡模厚度×25s）、优化组树结构（增加支撑、调整浇口位置）。（二）型壳开裂原因：涂料配比不当、干燥环境湿度大、焙烧升温过快。处理：调整涂料粘度（增加粉料或硅溶胶）、控制干燥湿度（≤70%）、降低焙烧升温速率（≤100℃/h）。（三）铸件气孔原因：金属液含气、型壳透气性差、浇注速度慢。处理：延长熔炼除气时间（≥20min）、增加型壳背层砂