教学材料《熔模铸造》-第二章

2.1模料性能的基本要求制造熔模的材料称为模料。为了得到优质的熔模，必须选择合适的模料。由于熔模铸造的工序较多，因此对模料性能的要求也是多方面的。用于熔模铸造的制模材料应在下述性能方面满足一定的要求。1.熔点适合熔模铸造生产所用的模料其熔点不宜过高或过低一般在60℃～100℃范围内。因为根据模料的一般性能，熔点适中时，熔模具有一定的强度和热稳定性；同时便于配制模料、制备和熔失熔模、适应生产机械化和自动化以及缩短生产周期的要求。2.热稳定性标准试祥在加热时，以变形挠度达2mm时的温度为模料的软化点即热稳定性。模料的软化点一般不宜低于35℃～20℃，否则在夏季将很难保证熔模的强度和精度。下一页返回2.1模料性能的基本要求根据实际经验，模料的软化点应比制模及制壳工作场地的温度高出10℃～

15℃为宜。3.流动性模料在一定的条件下充填压型型腔的能力称为流动性。模料应具有良好的流动性，这样有利于完满而清晰地复制出压型型腔的表面，从而得到形状准确和表面光洁的熔模；同时也便于模料从型壳中熔出4.收缩率模料的收缩率以“圆饼试样”在一定的温度范围内冷却时的直径变化百分率表不。对模料收缩率的要求一般希望小于1.2%，使熔模上不出现缩凹等缺陷，而且其值稳定。模料收缩率小，能使熔模的尺寸更接近于压型型腔的尺寸，并能减少冷却时的扭曲变形，从而保证熔模的精度。上一页下一页返回2.1模料性能的基本要求5.强度和塑性模料的强度通常以标准试样的抗弯和抗拉强度表不。为保证熔模在组合、储存及制壳等过程中，受搬动、震动、冲击的作用下不损坏、不变形或少变形，这就要求模料在常温下有足够的力学性能。用于小件的模料其抗拉强度最好大于1.4MPa，而大件模料则应不小于2.5MPa。6.焊接性模料的焊接性表不模料相互之间的接合性能。将单个的熔模组合成模组时，要求模料有良好的焊接性能和较高的焊接强度，这样便于熔模的组合，并避免模组在运输和制壳时自焊接处发生断裂。7.涂挂性模料对耐火涂料的润湿亲和性能称为涂挂性。上一页下一页返回2.1模料性能的基本要求制壳时，要求熔模表面能被耐火涂料很好地润湿，均匀地涂覆一层模料涂挂性的好坏直接影响到型壳内腔形状的完整及表面光洁。8.灰分模料熔烧后的残留物称为灰分。型壳焙烧后，模料的灰分遗留在型壳内，如果不清除干净，就会降低铸件的内部质量和表面质量。因此，模料中灰分含量越少越好。一般应小于0.05%（质量分数）。对模料性能的要求，除上述几点外，生产上还要求模料的密度要小、导热性好、表面硬度高、配制容易、存收方便、复用性好、无公害、资源丰富及价格低廉等。上一页下一页返回2.1模料性能的基本要求我国的模料资源极为丰富，品种繁多，仅就蜡质材料而言，除石蜡、地蜡、褐煤蜡等矿物蜡外，还生产了优质的蜂蜡、川蜡及其他动植物蜡，这为研制更多更好的新模料提供了充分的物质条件国内常用的各种模料原材料的种类及技术数据、物理性能见表2-1。上一页返回2.2模料的成分及性能熔模铸造所用的制模材料旱期主要是蜡质混合料，故有“‘蜡料”与“‘蜡模”之称。但随着这项工艺应用范围的不断扩大及生产的迅速发展，蜡料在性能和数量上已越来越不能满足要求。因此，各种有机物、天然的或人造的树脂材料及无机盐类等陆续得到应用，或作为添加物以改善蜡料性能，或取蜡料而代之，而“蜡料”一词亦逐渐被含义更广泛的“模料”所代替。实际生产中所应用的模料种类很多，通常按其熔点高低分为三类：一是低熔点模料（低温模料），其熔点低于60℃，如石蜡-硬脂酸模料；二是中熔点模料（中温模料，其熔点在60℃～120℃之间，如松香-川蜡基；三是高熔点模料（CIAI温模料），其熔点高于120℃。近年来，随着熔模铸造生产的迅速发展，原材料的选用范围不断扩大。下一页返回2.2模料的成分及性能模料按其主要组成和性能分为蜡基模料、树脂基模料、填料模料和亲水填料模料，下面分别介绍它们所用的原材料、配比及其性能特点。2.2.1蜡基模料所谓蜡基模料主要是以各种矿物蜡或动植物蜡为主体的模料。目前国内广泛采用的比较典型的是石蜡一硬脂酸模料。如果在石蜡一硬脂酸模料中添加其他成分，如地蜡、蜂蜡、川蜡、褐煤蜡、聚乙烯、低分子聚乙烯、乙烯醋酸乙烯醋共聚物、乙基纤维索及松香等，则能减少或取代硬脂酸，改善其性能，扩大应用范围。除石蜡基模料外，国内外还应用以地蜡或褐煤蜡为基体的模料，迄今为止，在熔模铸造生产中，蜡基模料仍然是一种最重要的制模材料。上一页下一页返回2.2模料的成分及性能石蜡是炼制石油的副产品，是饱和的碳氢化合物，属于烷烃蜡，按其熔点分为48℃、50℃、52℃、54℃、56℃、58℃、60℃、62℃、64℃、66℃、68℃、70℃等多种规格，石蜡的外观是白色或淡黄色结晶体，故有白蜡和黄蜡之分。熔模铸造通常采用58℃～62℃的白蜡。石蜡的化学活性低，呈中性，在140℃以下不易分解碳化，具有一定的强度和塑性，能与其他材料均匀混合，价格便宜，是模料中最基本的组成。石蜡的缺点是软化点低（约30℃），凝固收缩大，具有产生表面收缩的倾向，在熔化状态或黏度低时易形成气泡，故不宜单独使用。地蜡是饱和的固体烷烃混合物，其外观为白色或黄色的均匀物质。其熔点可分为67℃、75℃、80℃几种规格。地蜡的熔点和软化点比石蜡高，热稳定性好，制得的熔模不易变形，是蜡基模料的基本成分其缺点是强度、硬度及塑性较低，收缩率较大。上一页下一页返回2.2模料的成分及性能硬脂酸是固体脂肪酸的混合物，学名十八烷酸。硬脂酸属于弱酸，能直接与比氢更活泼的金属起置换反应，也容易与碱或碱性氧化物起中和反应，生成皂盐（即皂化反应）。熔模铸造生产中使用的硬脂酸熔点为60℃。硬脂酸与石蜡能很好地互溶，硬脂酸加入石蜡中能提高模料的流动性、涂挂性及软化点，但会降低模料的强度，加入过量易形成裂纹。精制褐煤蜡外观呈浅黄色，熔点82℃～85℃，热稳定性好，强度和硬度较高，是一种比较好的制模材料。蜂蜡和川蜡热稳定性好，强度和硬度都较高对涂料的润，湿性较好，并具有良好的流动性，但收缩率较大，化学稳定性差。在蜡基模料中作为改善性能用的调整成分，能显著改善模料的某些性能。上一页下一页返回2.2模料的成分及性能2.松香类及其性能特点松香类原材料主要有松香、聚合松香和改性松香等。松香的主要成分是松香酸，是一种脆性的、浅黄色（或褐色）呈玻璃状透明的天然树脂。松香能与石蜡很好地互溶，软化点高，收缩率小（仅为0.07%～

0.09%），强度高，涂挂性好，但黏度大，流动性差。松香酸分子化学活性大，容易发生加氢、氧化和聚合反应。通常块状松香的表面在空气中会自由氧化，生成氧化松香。模料中氧化松香的数量越多，则黏度越大。氧化松香的稳定性差，容易裂解和聚合，使模料老化。聚合松香的相对分子质量大，软化点高，稳定性好，收缩率小，有良好的混溶性，但与石蜡的互溶性较差。上一页下一页返回2.2模料的成分及性能改性松香是为改善松香的性能，对松香进行改性处理而制得的。模料中加入改性松香可提高模料强度、韧性和热稳定性、硬度，并能降低熔模的表面粗糙度。3.热塑性高聚物及其性能特点热塑性高聚物主要有低分子聚乙烯、高分子聚乙烯、聚苯乙烯、EVA和乙基纤维索等。低分子聚乙烯的相对分子质量为3000～

5000，呈蜡状，化学结构与石蜡相似。其熔点较低（约65℃），强度较高，收缩率较小，流动性较好，与烷烃蜡的互溶性良好，其热稳定性和硬度都比高分子聚乙烯低。在石蜡一硬脂酸模料中，可用低分子聚乙烯代替硬脂酸，降低成本，提高强度和韧性。上一页下一页返回2.2模料的成分及性能高分子聚乙烯的相对分子质量大于6000，常温下为白色晶型结构。通常用作增强剂。聚苯乙烯熔点高，强度高，热稳定性好，对水、酸、碱有很高的稳定性收缩率小。加入模料中可提高模料强度和软化点。可单独制作熔模，也可作为添加成分来改善模料的性能。EVA是乙烯-醋酸乙烯脂共聚物的英文缩写。其熔点约为80℃，具有良好的冲击韧度和化学稳定性，耐老化，但收缩率较大一般用作模料的添加成分，以提高模料的强度、热稳定性、韧性，降低表面粗糙度。乙基纤维索是一种白色粒状热塑性固体，其熔点为165℃～185℃，强度高，不溶于石蜡而溶于硬脂酸中，可借助硬脂酸把石蜡和乙基纤维索互溶在一起。在石蜡一硬脂酸模料中加入乙基纤维索，可提高模料的强度和软化点，并改善模料的涂挂性。上一页下一页返回2.2模料的成分及性能4.蜡基模料的组成及性能蜡基模料通常由两种或两种以上的原材料组成。其基本组兀应具有良好的综合性能，而添加组兀一般含量不多，仅作为改善或补充基本性能之用。蜡基模料主要以各种蜡料为主体材料，属于低温模料其配比多样，应用广泛。（1）石蜡-硬脂酸模料石蜡一硬脂酸模料是生产中用的最广泛的蜡基模料。石蜡和硬脂酸能互溶，但当模料中硬脂酸含量（质量分数）超过80%时，模料的强度特别低；而当硬脂酸含量（质量分数）低于20%时，模料涂挂性不好，熔模表面易起气泡。当硬脂酸含量（质量分数）在20%～80%时，随硬脂酸增多，模料强度略有降低。生产中广泛采用石蜡和硬脂酸各50%的配比。上一页下一页返回2.2模料的成分及性能这种模料配制简单，制模容易，收缩率小，但软化点和强度低，可根据季节适当调整配比，如夏季增加硬脂酸含量5%～10%，改善热稳定性；冬季增加石蜡含量，提高强度并克服模裂倾向。石蜡-硬脂酸模料适用于制造精度要求不高的小型铸件的熔模，要求制模和制壳场地室温保持在15℃～25℃范围内，以防熔模变形。为改善石蜡-硬脂酸模料的强度和热稳定性，可在配比中外加1%的聚乙烯或5%的乙基纤维索。（2）不含硬脂酸的蜡基模料因硬脂酸容易与碱或碱性氧化物起皂化反应而使模料性能降低、回收工艺复杂，所以近年来国内外开始研制并使用不含硬脂酸的蜡基模料。上一页下一页返回2.2模料的成分及性能例如，用低分子聚乙烯和褐煤蜡取代硬脂酸，可提高模料强度、流动性及涂挂性，降低收缩率，使用时不会皂化，模料回收容易，降低成本。也可以用松香、地蜡、褐煤蜡取代硬脂酸配成蜡基模料，以提高模料强度和热稳定性，降低收缩率。蜡基模料的配比及技术特性见表2-2、表2-3。2.2.2树脂基模料树脂基模料是以松香和改性松香为主要成分配制成的模料，属于中温模料，主要用来生产精度要求高、形状复杂的薄壁铸件。松香具有比蜡高的强度和表面硬度，比蜡小的线收缩率，及良好的涂挂性。同时它的熔点又比普通热塑性高聚物要低，因此属于中温模料，但松香性脆易碎，黍占性大，流动性和成型性差，热稳定性不好。上一页下一页返回2.2模料的成分及性能由于蜡具有良好的流动性、成型性和塑性，并能与松香互溶，因而常在松香基模料中加入适当比例的蜡，与松香组成复合基体。可供选择的蜡有川蜡、褐煤蜡、地蜡或它们的混合物，有时还需添加一种或几种附加组元，以进一步提高和改善模料的性能。树脂基模料的配比见表2-4。树脂基模料的技术特性见表2-5。在树脂基模料的成分中，用EVA代替聚乙烯、用石蜡和褐煤蜡代替川蜡、用聚合松香和改性松香代替松香配制的模料，其性能良好，可用作精铸无余量叶片等零件的模料。2.2.3填料模料和亲水填料模料1.填料的作用国外制作蜡模的模料通常分为填料模料和无填料模料两大类。上一页下一页返回2.2模料的成分及性能与国内不同的是填料模料应用相当普遍，在精铸模料市场中大约要占一半以上的份额，近期主要研究内容是填料的种类及其对模料性能的影响。填料在模料的作用主要是减小收缩，防止熔模变形和表面缩陷，以提高蜡模表面质量和尺寸精度。尽管无论是固体、液体或气体物质均可用作填料，但应用最多的还是某些粉末状固体（如某些呈固态的有机酸、多元醇、双酚化合物、邻苯二甲酸胺、尿素或某些热塑性和热固性树脂制成的粉末），加入量（质量分数）为20%～40%。目前国际市场上流行的4种常用填料（枝链型聚苯乙烯XLPS、丙烯酸酷XLA、对苯二酸ACID和水）对模料性能的影响见表2-6～表2-8和图2-1（前三种填料加入的质量分数分别为20%和40%；水为12%和24%）。上一页下一页返回2.2模料的成分及性能由表2-6～表2-8可见，加入填料后模料体膨胀、线收缩和蜡模表面缩陷均明显减小；熔化温度变化不大；黏度有不同程度增加；灰分虽有所增加，但仍保持在标准规定的范围内（≤0.05%）；加入固体填料后模料强度、硬度提高，刚性增大，但塑性下降，见图2-1曲线2，加入液体填料则相反。虽然不同填料对模料性能都有类似的影响，但相互之间仍存在某些差异。例如，XLA填料模料制蜡模的尺寸稳定性最好，但价格较高；ACID填料模料价格便宜，性能也不错，但密度较大，填料容易从模料中沉淀分离；水基填料模料力学性能虽不及固体填料模料，但价格便宜，有利于环保。总之没有一种模料十全十美，关键是精铸厂家要善于根据本厂的具体需求适当选择。上一页下一页返回2.2模料的成分及性能2.亲水填料模料用水作填料的模料又称乳化蜡，具有收缩小，制成蜡模尺寸精度较高，与涂料的润湿性良好，成本较低等特点。但由于水分容易蒸发，蜡膏的稳定性较差。针对这一问题，20世纪90年代初，美国着手开发以某种亲水物质为填料的模料并取得成功。与传统的乳化蜡不同，这种亲水填料在任何一种蜡或树脂中都能保持均匀的分散状态，而且蒸发速度慢，因而具有优良的稳定性。试验表明，不断搅拌的条件下，模料可以保持原始状态达16天之久，亲水填料的质量分数经实际测定仅在66℃并减少了1%。其收缩小，灰分极少，能用现行的压注工艺参数压制各种蜡模，而且容易起模，减少了脱模剂的用量，蜡模质量进一步改善，目前已成功用于生产航空、军品、医疗以及某些商用铸件。上一页下一页返回2.2模料的成分及性能目前大多数精铸厂家都是采用蒸汽脱蜡法。脱出的蜡中常含有质量分数5%～

15%的水分、15%～35%填料（对填料蜡）和大约0.5%的陶资类夹杂物。回收处理过程的关键环节是将这些陶瓷类夹杂物从模料中除去，因为它们是模料中残留灰分的主要来源。国内目前绝大多数使用树脂基模料的精铸厂回收处理方法不外乎除水和静置沉降，更先进的方法是采用高效优质多次过滤和离心分离。2.2.4其他模料的组成及性能为进一步解决蜡基模料和松香基模料因软化而引起的熔模变形问题，生产中研制和使用了塑料模料、可溶性模料和填充模料。塑料模料多数使用聚苯乙烯塑料。上一页下一页返回2.2模料的成分及性能聚苯乙烯塑料模分为聚苯乙烯压制塑料模和聚苯乙烯泡沫塑料模。聚苯乙烯压制塑料模尺寸精度高，抗变形性好，但在烧失塑料模时型壳易产生裂纹。聚苯乙烯泡沫塑料模密度小，强度高，热稳定性好，收缩率小，但制模工艺复杂，模组组合不便，塑料模表面较粗糙，适用于制造大型铸件的熔模。可溶性模料多用尿素。在制造内腔形状比较复杂的铸件熔模时，在压型中不能或难以用金属芯来成型，此时可用尿素制成可溶性型芯，在压注熔模之前把尿素芯定位于压型中，制模后将带有尿素型芯的熔模放入溶解介质（水或酸液）中，尿素型芯被溶解掉而获得空心的熔模。上一页下一页返回2.2模料的成分及性能填充模料用的最多的是固体颗粒或粉末状模料。固体填料的种类较多，其中有聚乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯醇、橡胶、尿素粉和碳黑等，填料占模料重量的10%以上。固体填料能减少模料在凝固时放出的潜热，加快模料的冷却，减小收缩，提高强度和热稳定性。使用固填料能解决一般模料在制模时产生的熔模表面凹陷、变形及尺寸精度不高等问题。上一页返回2.3模料的制备模料的制备主要包括配制模料和调制糊状模料，它的全过程是：按照模料的成分及配比，将原材料熔融和混合，搅拌均匀，滤去杂质，浇成块状或调制成糊状待用。2.3.1模料的配制配制模料的目的是将组成模料的各种原材料混合成均匀的一体，并使模料的状态符合压制熔模的要求。配制时主要用加热的方法使各种原材料熔化混合成一体，而后在冷却条件下，将模料剧烈搅拌，使模料成为糊膏状态供压制熔模用有时将模料熔化为液体直接浇注熔模。1.蜡基模料的配制石蜡一硬脂酸模料的配制工艺是熔化、过滤和搅拌成糊状。下一页返回2.3模料的制备（1）称料按比例称取石蜡和硬脂酸，破碎成小块。（2）熔化因为蜡基模料原材料的熔点都低于100℃，为防止模料熔化时温度太高所产生的分解碳化现象，大多采用水浴式熔化装置，利用电或蒸汽加热水，以水为媒介，把热量通过蜡桶传给模料，使模料熔化。图2-2为一种利用电加热器加热熔化模料的装置。若将该装置中的电加热器拆除，往水箱中通入蒸汽，则成为用蒸汽加热熔化模料的装置。模料的熔化保温温度一般控制在70℃～75℃，最高不超过90℃。否则石蜡会发生“树脂化”，模料颜色逐渐变成黑褐色，使模料塑性降低，发脆，收缩率增大，从而降低模料性能。蜡桶最好用不锈钢板制成，也可用铝合金板制成。上一页下一页返回2.3模料的制备（3）过滤对熔化后的模料要搅拌均匀用100目或140目筛过滤去除杂质。（4）搅拌成糊状模料由熔融状态冷却到糊状时必须搅拌，否则压制出的熔模表面不光（如出现“白点”、“皱皮”等）及凹凸不平。将1/3左右的熔融蜡料和2/3的固态小块蜡料放在搅拌机的料桶内，旋转的浆叶把固态蜡块充分粉碎，并与液态模料均匀混合成糊状。搅拌机常用转速为750～

3000r/min。搅拌过程中不可避免有气体混入模料中，少量的混入气体有助于熔模的轮廓清晰和减少熔失熔模时模料的膨胀，但过多的混入气体会导致熔模内产生气泡。所以搅拌时应尽量保持模料表面平稳，制模时最好少搅拌模料。上一页下一页返回2.3模料的制备2.树脂类原材料的配制主要是指某种天然或人造的玻璃态有机物。常见的有松香及其衍生物、砧烯树脂、墟拍树脂、达玛树脂，以及紫胶等。模料中常用的树脂类材料主要有松香及其衍生物和砧烯树脂等天然或人造树脂。它们在常温下都是玻璃态非晶质材料，基本特征是硬而脆。这类材料是树脂基模料的基本组元，因为它们在石蜡中的溶解度很小。树脂基模料所用原材料熔点较高，成分复杂，有的原材料不能互溶，如聚乙烯不溶于松香，但它能和川蜡、地蜡溶在一起，并且它们的溶合物又能溶于松香中。因此配制松香基模料时必须注意加料顺序其配制工艺如下。①按比例称取松香、川蜡、地蜡和聚乙烯等。上一页下一页返回2.3模料的制备②将川蜡和地蜡各取一半放入不锈钢柑祸内熔化。松香基模料的熔化多采用工频化蜡炉或电阻柑祸炉，前者加热均匀，能准确控制模料温度，后者设备简单，但加热不均匀。③将川蜡和地蜡化清后，升温至140℃，在搅拌的情况下徐徐加入聚乙烯，使聚乙烯全部溶解并混合均匀。再升温至220℃，加入松香，搅拌至全部溶化，最后加入剩余的川蜡和地蜡，搅拌混合均匀。①溶化好的模料在210℃时静置20～

30min，以排除气体。冷却至180℃，用140目筛过滤去除杂质。⑤最后在降温情况下对模料进行搅拌，使成糊状（60℃～80℃）。如果模料溶合不好，会使黏度增大，晶粒粗大，模料质量降低。上一页下一页返回2.3模料的制备3.水溶性模料的配制采用诸如尿素、硝酸盐或硫酸盐等水溶性材料制作模样，这类材料收缩小，刚性大，耐热性好，脱模用水或稀酸溶解而无须加热熔化，脱蜡时胀裂型壳的可能性小。但也存在密度大，易吸潮，熔点高，质脆等缺点此外，此类模料只能在较高温度下自由浇注成形，生产效率低20世纪70年代瑞士Sulzer公司首先提出将尿素粉与热塑性树脂（如聚乙二醇）和某些憎水添加剂（如煤油、硅油、植物油或脂肪等）混合，在低于尿素熔点的温度下高压压注成形，常称为SUP法。用此法所得的溶模变形极小，还可用机械加工方法精确修整，因此尺寸精度高。由于尿素价格比蜡便宜，又可在较低温度下压注成形，适合大批量制模，在日本应用相当普遍。上一页下一页返回2.3模料的制备另一种水溶性模料是以水溶性高聚物聚乙二醇为基的模料，用这种模料制成的型毖俗称“碳芯”。这种模料也可在较低温度下压注成形，但由于聚乙二醇价格较贵一般只用作型芯而不用作模样。值得指出的是，无论哪种水溶性模料都有潮解的趋向，所以用它制作的模样或型芯都必须保存在干燥的环境中（如相对湿度40%以下）。此外制壳用涂料还应选用硅酸乙酷类醇基涂料而不宜用硅溶胶等水基涂料。4.尿干粉充填模料的配制（1）尿素的处理①把尿素块放在清洁干净的容器内粉碎，并用24目筛过筛。②将过筛的尿素在120℃烘烤5小时以上，去除水分。③用40～

50目筛过筛后放入干燥的容器内备用。上一页下一页返回2.3模料的制备（2）配制模料①按配比称取尿干粉、失水苹果酸树脂、硬脂酸和地蜡。②先将硬脂酸和地蜡放入干净的不锈钢柑祸内，通电熔化，然后加入失水苹果酸树脂，待全部熔化后升温至200℃，用120目筛过滤，去除杂质。③将过滤的混合物冷却至130℃～135℃在不断搅拌的情况下，徐徐加入尿干粉，继续搅拌20～

30分钟，直到模料混合均匀，无气泡为止。配制这种模料时，应注意防止过热，控制尿干粉加入时的温度，避免产生大量气体（NH3）该模料配好后应直接用于压制熔模，不宜制成锭块。上一页下一页返回2.3模料的制备5.商品化模料的种类国产模料中以北京正大德技术开发中心的DDW和上海康沂模料厂的WM系列模料最具代表性。北京PBD公司代理的MASTER模料（美国Kindt-CollinsCo.生产）、深圳FOSECO公司代理的CASTYLENE精铸用蜡（英国Yates.Co生产）以及厦门金远佳公司代理的K512模料（日本石蜡株式会社生产）已于20世纪90年代后先后进入国内市场。其他还有BlaysonOlefinesLtd生产的BlaysonOlefines精铸用蜡、德国M.Arguiesog&Co.Inc.的CERITA精铸用蜡等在国际上都有一定的影响。上一页下一页返回2.3模料的制备2.3.2石蜡-硬脂酸模料的回收和处理1.目的石蜡的活性很低，它基本上属于中性。硬脂酸属于弱酸，在液态时有明显的酸性特征，温度愈高酸性也愈强。所以石蜡-硬脂酸模料能和一些金属起置换反应，和一些碱性物质起中和反应，也能和一些盐溶液起复分解反应。这些反应统称之为皂化反应，反应产物就是通常所说的皂化物。例如，用铝质容器化蜡时，生成硬脂酸铝：与水玻璃中的Na2O反应生成硬脂酸纳；与硬化剂中的NH4OH反应生成硬脂酸钱；与来自水中的Ca2+、Mg2+

离子发生反应生成硬脂酸钙和硬脂酸镁；与铁质容器或工具接触时生成硬脂酸铁。上一页下一页返回2.3模料的制备上述反应生成的硬脂盐都能与模料均匀混合，因而使性能逐渐恶化。这表现在灰分增大（＞

100℃），凝固点增高（＞

60℃），收缩率增大（＞

200℃），流动性降低，涂挂性变坏，强度低，脆性大。使蜡模表面光洁度降低，模料颜色由黄白色变成黄褐色至红褐色。此外，模料中的低沸点物质挥发，高沸点物质组织上也发生变化。如石蜡过热（＞

90℃）时开始树脂化并析出碳分，使用过程中还会混入各种杂质等，所有这些就使模料变质。在化蜡、制模、制壳和脱蜡过程中，模料总不免要同一些工具和容器接触，因而皂化以及其他一些污染因索是不可避免的。为了使模料恢复性能，继续使用，减少原材料消耗，降低成本，就需要进行再生处理。常用的处理方法有酸处理法、电解法和活性白土法等。上一页下一页返回2.3模料的制备2.酸处理法酸处理法的原理是在回用模料中加入硫酸或盐酸，使硬脂酸盐还原为硬脂酸。生成的盐多属水溶性的，因此处理时加适量水即可使之与模料分离。处理工艺是：在处理缸中加入占回收模料25%～

35%的水，然后通蒸汽升温，加浓硫酸（2%～

3%）或工业盐酸（3%～

5%），加入旧蜡。全熔后在沸腾状态下保持1～

2小时，使蜡液中无白色皂化物并呈褐色或黄色纯净液体。静置2小时左右，使杂质下沉到底部。将上部清液用泵或搪瓷勺取出过滤，浇入瓷盘或专用锭模中冷却。容器底部的污物待凝固之后清除干净。处理温度控制在100℃左右。加热最好用蒸汽，因沸腾作用好，可使模料与酸充分接触，处理后模料的质量好。但蒸汽会带入水分，故须根据生产经验适当调整酸和水量。用电加热时，模料易过热而碳化发黑，质量较差。上一页下一页返回2.3模料的制备多数硬脂酸盐是可以用酸处理法去除的，但对硬脂酸铁是无效的。因为硬脂酸同三价铁离子的亲和力特别强，复分解反应的可逆性大。加酸后很容易达到平衡；非但如此，甚至酸中的少量铁离子也会与硬脂酸作用，生成更多的硬脂酸铁。要使反应继续向右进行，必须打破上述化学平衡，这用一般化学方法是难以做到的，比较有效的方法就是电解。3.电解处理法电解法处理旧蜡是用盐酸做电解质。当电压超过盐酸的电解电压（1.36V）时，在电解槽的阳极上就产生活性很强的新生态氯，在阴极上产生新生态氢。上一页下一页返回2.3模料的制备由于新生态氯有很强的氧化能力，就从硬脂酸铁中夺取Fe3+，形成FeCl3。阴极上的新生态氢还可使Fe3+还原成Fe2+，即不断使FeCl3

还原为FeCl2，从而使硬脂酸铁还原为硬脂酸的反应能充分进行，蜡料得以净化。电解处理后的蜡料性能和色泽都比较好。此法的缺点是设备比较复杂，生产率低。处理过程产生刺激性味道，需加强通风。4.活性白土处理法活性白土也称漂白土，它是一种膨润土，有天然和人工活化的两种。膨润土的矿物组成主要是蒙托石，其单位晶层是由两层硅氧四面体中间夹着一层铝氧八面体组成。两相邻的单位晶层间不形成氢键，靠一般分子力相结合，所以蒙托石单位晶层之间结合不牢，存在着间隙，因而具有一定的吸附能力，但须加入多量才有显著的吸附效果。上一页下一页返回2.3模料的制备膨润土经稀硫酸或盐酸处理后，其中的铝、铁等金属氧化物部分溶于酸中，而SiO2

不溶于酸。由于这些金属氧化物的溶出，孔隙度增大，表面积也大大增加了。故具有很好的吸附能力，此外，酸化处理后形成的一些铝盐或铁盐都是良好的凝聚剂。因此，旧模料用活性白士处理，可将蜡料中的杂质吸附在它周围并凝聚沉淀从而使模料得以净化。处理工艺是先用盐酸处理模料，然后加热至110℃。再加入占模料质量10%～

15%的200目干活性白土（活性白土必须干燥），边加边搅拌。加完之后继续搅拌20分钟左右。使土与蜡充分接触。然后保温沉淀1～1.5小时以上，再进行真空过滤。若无真空设备时，也可以长时间（4～5小时）保温静置。处理后的模料呈乳白色，涂挂性能良好。为防止模料变脆，处理温度最好不高于110℃。上一页下一页返回2.3模料的制备此法的优点是工艺简便，成本低廉，模料质量也好。有的工厂日常处理是用酸法，使用一定时间后（通常为半年左右）用活性白土处理一次。此法很宜于处理长期使用的下脚蜡料。需要指出，旧蜡处理虽然可以恢复性能，解决回用问题，但毕竞是增加了工序。电解法回收时，尚需特殊设备为减少对模料的污染，尽量不与铁质容器和工具接触，以简化工艺。2.3.3树脂基模料的回收和处理国内目前绝大多数使用树脂基模料的精铸厂回收处理方法不外乎除水和静置沉降。为了使其中的夹杂物最大限度地分离出去，通常需要在高温下长期滞留，因此模料容易氧化变质，灰分也会越集越多，以致最终无法正常使用。上一页下一页返回2.3模料的制备如果沉降物不够密实，回收处理的收得率也不会很高。更先进的方法是采用高效优质多次过滤和离心分离，以加快处理过程并获得更纯净的模料。由此所得模料仍应视为“回收模料”，还不能算作“再生模料”。只有添加适当组分，使模料性能经严格检验达到标准规定的要求后才能视为再生模料。上一页返回2.4熔模制造工艺及模组的组合2.4.1熔模制造工艺影响熔模质量的主要工艺参数有：压注时模料温度、（压射蜡温）、压射压力、充型时间或充型速度、保压时间以及取模时间等。1.压注时模料温度蜡基和树脂基模料压注时模料温度对熔模尺寸均有明显影响，在压射温度范围（膏状或糊状区）影响更大两者相比，蜡基模料影响更为严重。2.压注压力对熔模尺寸的影响蜡基和树脂基模料压注时压力对熔模尺寸均有影响，而这种影响在压力较小时（小于1MPa）较显著。下一页返回2.4熔模制造工艺及模组的组合3.充型时间（即充型速度）对熔模尺寸的影响充型越快（充型时间短）熔模收缩越大。目前国产压蜡机一般不能在保持压注压力的前提下控制充型速度，增大压力就一定会加快充型速度，反而可能使熔模收缩率增大。4.保压时间对熔模尺寸的影响保压时间对熔模尺寸有明显影响，熔模越厚影响越大。5.取模时间对熔模尺寸的影响取模时间越长熔模收缩率越小，但超过一定时间后这种效果就不明显了。6.压型温度对熔模尺寸的影响压型温度越高熔模收缩率越大。上一页下一页返回2.4熔模制造工艺及模组的组合生产中制造熔模有自由浇注成型及压制成型两种方法。自由浇注成型常用于制造可溶性尿素模和要求不高的浇注系统熔模，而多数采用把糊状模料压入压型的方法制造熔模。在制模时。为便于从压型中取出熔模及提高熔模表面质量，需先在压型的型腔表面涂一层分型剂，应做到涂层稀薄均匀，不可过调或局部堆积，以防产生“油纹”及“钻模”等。压制蜡基模料时，分型剂常用变压器油或1∶1的酒精与蓖麻油的混合液。压制松香基模料时，常用低黏度的硅油或质量好的乳化硅油，把模料压入压型的方法分为柱塞加压法、气压法和活塞加压法。（1）柱塞加压法如图2-3所示，把压蜡桶装满模料，对准压型的注蜡口，加力于柱塞上，把模料压入压型内此法最简单，用于手工压制熔模，但所加压力较小，只适用于压制蜡基模料，生产率较低。上一页下一页返回2.4熔模制造工艺及模组的组合（2）气压法原理如图2-4所示，将模料装入密封的保温罐中，向罐内通入0.2～0.3MPa的压缩空气，将模料经导管压向蜡枪。制模时，只需将蜡枪的压蜡嘴压在压型的注蜡口上，压下蜡枪，进出蜡管接通，模料在气压下压入压型。当放松蜡枪时，由于弹簧的作用切断了模料通道。压射模料停止此法适用于压制蜡基模料。（3）活塞加压法如图2-5所示，压力机向活塞上加压，把模料压入压型中。因所加压力较大，常用于压制松香基模料。熔模从压型中取出后。应放在冷水中冷却2～3h，再经过检验和修整，合格的熔模要妥善存放，以防变形制模主要工艺参数见表2-9。上一页下一页返回2.4熔模制造工艺及模组的组合对于浇直口棒多采用浸挂法制作把木棒或铝棒浸入55℃～60℃的模料中，形成一层蜡壳后取出，冷凝后再浸挂一层，每层厚0.5～1.0mm，一般挂3