熔模铸造模料

一、熔模铸造的原理及特点

熔模铸造又称精密铸造或失蜡铸造，它是用易熔材料(蜡料及塑料等)制成精确的可熔性模型，在模型上涂以若干层耐火涂料，经过干燥、硬化成整体型壳，然后加热型壳熔失模型，再经高温焙烧而成为耐火型壳，将液体金属浇入型壳中，待冷却后即成铸件。

模料-压蜡模-组模-修模-涂挂-撒砂-脱模-焙烧-浇注-冷却-落砂-清理。

与其它铸造方法相比，熔模铸造的主要优点如下：

铸件尺寸精度较高和表面粗糙度较低，可以浇注形状复杂的铸件，一般精度可达5~7级，粗糙度达两Ra25-6.3μm；

可以铸造薄壁铸件以及重量很小的铸件，熔模铸件的最小壁厚可达0.5mm，重量可以小到几克；

可以铸造花纹精细的图案、文字、带有细槽和弯曲细孔的铸件；

熔模铸件的外形和内腔形状几乎不受限制，可以制造出用砂型铸造、锻压、切削加工等方法难以制造的形状复杂的零件，而且可以使有些组合件、焊接件在稍进行结构改进后直接铸造成整体零件，从而减轻零件重量、降低生产成本；

铸造合金的类型几乎没有限制，常用来铸造合金钢件、碳钢件和耐热合金铸件；

生产批量没有限制，可以从单件到成批大量生产。

这种铸造方法的缺点就是工艺复杂，生产周期长，不适用于生产轮廓尺寸很大的铸件。

二、模料种类及性能要求

1、模料的分类

随着熔模铸造工艺的发展，模料的种类日益繁多，组成各不相同。通常按模料熔点的高低将其分为高温、中温和低温模料。

低温模料的熔点低于60°C，我国目前广泛应用的石蜡—硬脂酸各50%的模料属于这一类；

高温模料的熔点高于120°C，组成为松香50%、地蜡20%、聚苯乙烯30%的模料即为较典型的高温模料。

中温模料的熔点介于上述两类模料之间，现用的中温模料基本上可分为松香基和蜡基模料两种。

2、模料性能的基本要求

热物理性能：合适的熔化温度和凝固区间、较小的热膨胀和收缩、较高的耐热性（软化点）和模料在液态时应无析出物，固态时无相变。

力学性能：主要有强度、硬度、塑性、柔韧性等。

工艺性能：主要有粘度（或流动性）、灰分、涂挂性等。

三、制模工艺

按照模料的规定成分和配比，将各种原料熔融成液态，混合并搅拌均匀，滤去杂质浇制成糊状模料，即可以压制熔模。压制熔模普遍采用压制成型的办法。该方法允许使用液态、半液态以及固态、半固态模料。液态和半液态模料在低的压力下压制成型，称为压注成型；半固态或固态模料在高的压力下压制成型，称为挤压成型。无论是压注成型还是挤压成型，都必须考虑充填和凝固时的优缺点。

1、压注成型

压注成型的注蜡温度多在熔点以下，此时模料是液、固两相共存的浆状或糊状。呈浆状的模料中，液相量显著超过固相量，所以仍保留着液体的流动性。在这种状态下压注，熔模表面具有较低的粗糙度，而且不易出现由于紊流、飞溅带来的表面缺陷。糊状模料的温度比浆状模料更低，已失去流动性，虽少有表面缺陷，但却具有较高的表面粗糙度。

模料压注成型时，在保证良好充填情况下应尽量采用最低的模料温度和压型工作温度。压力的选择并不是越大越好，虽然压力大熔模收缩率小，但压力和压注速度过大，会使熔模表面不光滑，产生“鼓泡”(熔模表皮下气泡膨胀)，同时，使模料飞溅出现冷隔缺陷。在制模过程中，为了避免模料粘附压型，提高熔模表面光洁度，应使用分型剂，特别是对于松香基模料。

2、挤压成型

挤压成型把在低温塑性状态下的模料挤压入型腔，在高压下成型，以减少和防止熔模收缩。挤压成型时的模料处于半固态或固态，该模料在正常条件下比较硬，但在高压下能够流动，其特点是粘度大。因此挤压时压力的大小取决于模料的粘度及在注料孔和型腔中的流动阻力。模料的粘度愈大，注料孔径愈小，型腔尺寸愈大而横截面积愈小以及模料行程愈长，则模料流动时的阻力愈大，因此需要愈高的挤压压力。采用半固态模料挤压成型，熔模的凝固时间缩短，因而生产率增高，特别适用于生产具有厚大截面的铸件。

四、制壳工艺

制壳包括涂挂和撒砂两道工序。涂挂涂料之前，熔模需经脱油脂处理。涂挂时要采用浸涂法。涂挂操作时应保持熔模表面均匀地涂挂上涂料，避免空白和局布堆积；焊合处、圆角、棱角和凹槽等应用毛笔或特制工具涂刷均匀，避免气泡；涂挂每层加固层涂料前应清理前一层上的浮砂；涂挂过程中要定时搅拌涂料，掌握和调整涂料的粘度。

涂挂后进行撒砂。最常用的撒砂方法是流态化撒砂和雨淋式撒砂。通常熔模自涂料槽中取出后，待其上剩余的涂料流动均匀而不再连续下滴时，表示涂料流动终止，凝冻开始，即可撒砂。过早撒砂易造成涂料堆积；过迟撒砂造成砂粒粘附不上或粘附不牢。撒砂时熔模要不断回转和上下倒置。撒砂的目的是用砂粒固定涂料层；增加型壳厚度，获得必要的强度；提高型壳的透气性和退让性；防止型壳硬化时产生裂纹。撒砂的粒度按涂料层次选择，并与涂料的粘度相适应。面层涂料的粘度小，砂粒度要细，才能获得表面光洁的型腔，一般面层撒砂粒度可选择组别为30或21的砂；加固层撒砂采用较粗的砂粒，最好逐层加粗。制壳时，每涂挂和撒砂一层后，必须进行充分的干燥和硬化。

五、缺陷及防止方法

熔模铸件的缺陷分为表面和内部缺陷以及尺寸和粗糙度超差。

表面和内部缺陷指欠铸、冷隔、缩松、气孔、夹渣、热裂、冷裂等；

尺寸和粗糙度超差主要包括铸件的拉长和变形。

产生表面和内部缺陷主要与合金液的浇注温度，型壳的焙烧温度与制备工艺，浇注系统与铸件结构的设计等因素有关。

铸件尺寸和粗糙度超差的主要原因是压型的设计与使用磨损，铸件结构、型壳的焙烧及其强度，铸件的清理等因素有关。

例如，熔模铸件出现欠铸时，其原因可能是浇注温度和型壳温度低使金属液降低了流动性，铸件壁太薄、浇注系统设计不合理、型壳焙烧不充分或透气性差、浇注速度过慢、浇注时不足，这时应根据铸件的具体结构和涉及到的相关工艺，有针对性地解决问题，消除缺陷。