不銹鋼精密鑄造的機械性能比鑄鐵高,但其鑄(zhu)造(zao)性能卻比鑄鐵差,屬于熔模精密鑄造或精密鑄造。不銹(xiu)鋼具有熔點較高,鋼液易氧化、鋼水的流動性差、收縮性大等特點,精密鑄造適用于各種類型不銹鋼的鑄造。


  硅溶膠工藝不銹鋼鑄造屬于熔模精密鑄造或精密鑄造,是一種少切削或無切削的鑄造工藝,是鑄造行業中的一項優異的工藝技術,其應用非常廣泛。它不僅適用于各種類型、各種合金的鑄造,而且生產出的鑄件尺寸精度、表面質量比其他鑄造方法更高,甚至其他鑄造方法難以鑄造的復雜、耐高溫、不易于加工的鑄件,均可采用熔模精密鑄造鑄得。


  所謂熔(rong)(rong)模鑄造(zao)工藝(yi),簡(jian)單說就是(shi)用易熔(rong)(rong)材(例(li)如蠟料或(huo)塑料)制(zhi)成可熔(rong)(rong)性模型(xing)(xing)(xing)(簡(jian)稱熔(rong)(rong)模或(huo)模型(xing)(xing)(xing)),在(zai)其(qi)(qi)上涂(tu)覆若干層特制(zhi)的(de)(de)耐火涂(tu)料,經過(guo)干燥和硬化形成一個整體型(xing)(xing)(xing)殼(ke)后(hou),再用蒸汽(qi)或(huo)熱(re)水從型(xing)(xing)(xing)殼(ke)中(zhong)熔(rong)(rong)掉模型(xing)(xing)(xing),然后(hou)把型(xing)(xing)(xing)殼(ke)置于砂(sha)(sha)箱中(zhong),在(zai)其(qi)(qi)四周填充(chong)干砂(sha)(sha)造(zao)型(xing)(xing)(xing),最(zui)后(hou)將鑄型(xing)(xing)(xing)放入(ru)焙(bei)燒爐中(zhong)經過(guo)高(gao)(gao)溫焙(bei)燒(如采用高(gao)(gao)強度型(xing)(xing)(xing)殼(ke)時,可不必造(zao)型(xing)(xing)(xing)而將脫(tuo)模后(hou)的(de)(de)型(xing)(xing)(xing)殼(ke)直(zhi)接焙(bei)燒),鑄型(xing)(xing)(xing)或(huo)型(xing)(xing)(xing)殼(ke)經焙(bei)燒后(hou),于其(qi)(qi)中(zhong)澆注熔(rong)(rong)融金(jin)屬而得到鑄件。


  熔(rong)(rong)模(mo)(mo)(mo)鑄件(jian)尺寸精(jing)度較高,一般可(ke)達(da)CT4~6(砂型鑄造為(wei)CT10~13,壓鑄為(wei)CT5~7),當然由于熔(rong)(rong)模(mo)(mo)(mo)鑄造的(de)工藝過(guo)(guo)程(cheng)復雜,影響鑄件(jian)尺寸精(jing)度的(de)因(yin)素較多,例如模(mo)(mo)(mo)料(liao)的(de)收縮、熔(rong)(rong)模(mo)(mo)(mo)的(de)變(bian)形(xing)、型殼在加熱(re)和冷卻過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)的(de)線量變(bian)化、合金的(de)收縮率以(yi)及在凝固過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)鑄件(jian)的(de)變(bian)形(xing)等(deng),所以(yi)普通(tong)熔(rong)(rong)模(mo)(mo)(mo)鑄件(jian)的(de)尺寸精(jing)度雖然較高,但(dan)其一致性仍(reng)需提高(采用(yong)中(zhong)(zhong)、高溫蠟料(liao)的(de)鑄件(jian)尺寸一致性要提高很(hen)多)。


  壓制(zhi)熔(rong)模時,采用型腔(qiang)表面光(guang)潔(jie)度高的(de)壓型,因此(ci),熔(rong)模的(de)表面光(guang)潔(jie)度也比較高。此(ci)外,型殼由(you)耐(nai)(nai)高溫的(de)特(te)殊黏結(jie)劑和(he)耐(nai)(nai)火材料配制(zhi)成的(de)耐(nai)(nai)火涂(tu)料涂(tu)掛(gua)在熔(rong)模上而(er)制(zhi)成,與(yu)熔(rong)融金屬(shu)直接接觸的(de)型腔(qiang)內表面光(guang)潔(jie)度高。所以,熔(rong)模鑄(zhu)件的(de)表面光(guang)潔(jie)度比一般鑄(zhu)件的(de)高,一般可達Ra1.6~3.2μm。


  熔(rong)模鑄(zhu)造(zao)(zao)最大(da)的(de)優點就是由于熔(rong)模鑄(zhu)件(jian)有(you)著很高(gao)的(de)尺寸精(jing)度(du)和表面(mian)光(guang)潔度(du),所以可(ke)減(jian)少(shao)機械加(jia)工(gong)工(gong)作,只(zhi)(zhi)是在零(ling)件(jian)上要求較高(gao)的(de)部位留少(shao)許(xu)加(jia)工(gong)余量(liang)即(ji)可(ke),甚至某些鑄(zhu)件(jian)只(zhi)(zhi)留打磨(mo)、拋光(guang)余量(liang),不(bu)必(bi)機械加(jia)工(gong)即(ji)可(ke)使用。由此可(ke)見,采(cai)用熔(rong)模鑄(zhu)造(zao)(zao)方(fang)法,可(ke)以大(da)量(liang)節省機床設備和加(jia)工(gong)工(gong)時,大(da)幅度(du)節約(yue)原(yuan)材料金屬。


  不(bu)銹鋼(gang)各種鑄(zhu)(zhu)造工藝(yi)的主要特點比較,見表2-2。表中包括(kuo)利用金(jin)(jin)屬(shu)型(xing)(xing)永久型(xing)(xing)模及壓(ya)(ya)(ya)鑄(zhu)(zhu)方面的鑄(zhu)(zhu)造工藝(yi)。實際(ji)直到最近,由(you)于所用壓(ya)(ya)(ya)鑄(zhu)(zhu)機的金(jin)(jin)屬(shu)配件,包括(kuo)壓(ya)(ya)(ya)型(xing)(xing)要承(cheng)受強烈(lie)的熱沖擊,使金(jin)(jin)屬(shu)配件的使用壽命縮(suo)短,因此還沒有哪類鋼(gang)應用該鑄(zhu)(zhu)造工藝(yi)可進行大(da)批量生(sheng)產(chan)。但是壓(ya)(ya)(ya)鑄(zhu)(zhu)工藝(yi)具有很(hen)高(gao)的生(sheng)產(chan)率,故(gu)研究不(bu)銹鋼(gang)壓(ya)(ya)(ya)鑄(zhu)(zhu)法(fa)發展很(hen)快(kuai),已成為現在生(sheng)產(chan)鑄(zhu)(zhu)件可行方法(fa)之一(yi)。


表 2.jpg


  熔(rong)(rong)模(mo)鑄(zhu)造(zao)(zao)(zao)方法的(de)(de)(de)另一優點(dian)是,它可以鑄(zhu)造(zao)(zao)(zao)各種合金的(de)(de)(de)復雜的(de)(de)(de)鑄(zhu)件,特別是可以鑄(zhu)造(zao)(zao)(zao)高溫合金鑄(zhu)件。如噴氣式發動機(ji)的(de)(de)(de)葉片,其(qi)流線型外廓與冷卻(que)用(yong)內腔(qiang),用(yong)機(ji)械(xie)加工(gong)工(gong)藝(yi)幾(ji)乎無法形成。用(yong)熔(rong)(rong)模(mo)鑄(zhu)造(zao)(zao)(zao)工(gong)藝(yi)生產不僅可以做到批量生產,保證了鑄(zhu)件的(de)(de)(de)一致性(xing),而且避(bi)免了機(ji)械(xie)加工(gong)后殘留(liu)刀紋(wen)的(de)(de)(de)應力集中。它們的(de)(de)(de)基本工(gong)藝(yi)還是差距不大的(de)(de)(de),主要是不銹鋼熔(rong)(rong)煉(lian)溫度略高,所采用(yong)的(de)(de)(de)造(zao)(zao)(zao)型材(cai)料及(ji)熔(rong)(rong)煉(lian)爐的(de)(de)(de)筑爐材(cai)料有(you)差異。


  另外(wai)如果需要(yao)準確(que)區別鑄造,則還需要(yao)說(shuo)明(ming)(ming)兩者采用的是什(shen)么(me)工(gong)藝(yi)生產(chan)(chan),例如普通砂鑄、熔(rong)模鑄造,熔(rong)模鑄造又(you)分水玻璃(li)工(gong)藝(yi)、硅(gui)酸乙酯工(gong)藝(yi)或硅(gui)溶膠工(gong)藝(yi)等等,沒有(you)具(ju)體說(shuo)明(ming)(ming)及(ji)產(chan)(chan)品生產(chan)(chan)要(yao)求,很難明(ming)(ming)確(que)說(shuo)明(ming)(ming)兩者間的具(ju)體差異。


  鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)是將液體金屬澆注到鑄(zhu)(zhu)(zhu)型,待其冷(leng)卻(que)凝固后(hou),以獲得一(yi)定形狀和(he)性能鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)的成(cheng)型方(fang)法(fa)。多數(shu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)需要機械加(jia)工后(hou)方(fang)可使用(yong),這類鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)叫(jiao)做鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)毛坯。也有的不經過機械加(jia)工直接裝配到機器上即可使用(yong)。


  鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)方(fang)法有(you)很多,常分為(wei)(wei)砂(sha)型(xing)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)和特(te)種鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)兩(liang)類。砂(sha)型(xing)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)即為(wei)(wei)型(xing)砂(sha)緊實(shi)成(cheng)型(xing)的鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)方(fang)法。特(te)種鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)是與砂(sha)型(xing)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)不同(tong)的其(qi)他鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)方(fang)法,如(ru)金屬型(xing)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)、壓力(li)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)、離(li)心鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)、熔模鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)、陶瓷鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)等(deng)。


 熔模鑄(zhu)造工藝流程(cheng),見(jian)圖 2-13。


圖 13.jpg


  熔(rong)模鑄(zhu)(zhu)造(zao)、精(jing)(jing)密(mi)鑄(zhu)(zhu)造(zao)及失蠟(la)鑄(zhu)(zhu)造(zao)在(zai)本質上都(dou)是完全相同的(de)。精(jing)(jing)密(mi)鑄(zhu)(zhu)造(zao)的(de)特(te)點是在(zai)設計上較其他(ta)金屬成型法(fa)具有更(geng)大的(de)靈活性。當(dang)鑄(zhu)(zhu)件(jian)形狀復雜而精(jing)(jing)度(du)要求又(you)較高(gao)時,許多合金包括不銹鋼都(dou)可(ke)用此法(fa)生產。鑄(zhu)(zhu)件(jian)可(ke)達到(dao)較高(gao)的(de)精(jing)(jing)度(du),因此鑄(zhu)(zhu)件(jian)可(ke)以少(shao)加(jia)工或不需切削加(jia)工。此法(fa)與砂(sha)型鑄(zhu)(zhu)造(zao)相似,即在(zai)金屬澆(jiao)注(zhu)、凝固后破壞(huai)鑄(zhu)(zhu)型取(qu)出鑄(zhu)(zhu)件(jian)。但精(jing)(jing)密(mi)鑄(zhu)(zhu)造(zao)又(you)與其他(ta)鑄(zhu)(zhu)造(zao)方(fang)法(fa)不同,即模樣和鑄(zhu)(zhu)型都(dou)是一次性的(de)。


  生(sheng)產蠟模的壓型(xing)根據所需(xu)鑄件的精度(du)及壓型(xing)的使用壽命(ming),可選用鋼、鋁、軟金屬或橡膠替材(cai)料(liao)來制造。


  精密鑄(zhu)件(jian)可(ke)由(you)(you)實型(xing)(xing)法或(huo)陶瓷(ci)殼型(xing)(xing)法生產。實型(xing)(xing)法(見圖2-14)是用細的(de)(de)硅(gui)膠(jiao)涂料(liao)先在(zai)一(yi)次性的(de)(de)模(mo)樣上(shang)涂刷一(yi)層(ceng),再(zai)撒上(shang)耐火(huo)沙(sha)子,然(ran)后在(zai)模(mo)樣周圍(wei)灌以漿料(liao),并(bing)讓其凝固(gu)。模(mo)樣因為沒(mei)有(you)分型(xing)(xing)面,所(suo)以所(suo)有(you)尺寸公差都保證一(yi)定的(de)(de)精度。振動(dong)砂箱使模(mo)樣周圍(wei)的(de)(de)漿料(liao)密實而無氣(qi)(qi)泡,并(bing)使水(shui)和(he)固(gu)體材料(liao)分離,由(you)(you)型(xing)(xing)箱上(shang)部排(pai)出(chu)。將(jiang)砂箱倒置在(zai)烘爐(lu)中(zhong),使蠟模(mo)熔(rong)(rong)化蠟液流出(chu),即(ji)剩下鑄(zhu)型(xing)(xing)。鑄(zhu)型(xing)(xing)在(zai)高溫下進(jin)行(xing)(xing)焙燒,熔(rong)(rong)燒后當(dang)鑄(zhu)型(xing)(xing)還處在(zai)熱狀(zhuang)態即(ji)準備進(jin)行(xing)(xing)澆(jiao)注。鑄(zhu)型(xing)(xing)按垂直方(fang)式排(pai)列,通常采(cai)用重力澆(jiao)注,有(you)時也采(cai)用離心、真(zhen)空(kong)或(huo)大氣(qi)(qi)壓力的(de)(de)方(fang)法,在(zai)熱的(de)(de)鑄(zhu)型(xing)(xing)中(zhong)進(jin)行(xing)(xing)澆(jiao)注。澆(jiao)注完畢后,使鑄(zhu)型(xing)(xing)冷卻(que),然(ran)后破壞鑄(zhu)型(xing)(xing)取出(chu)鑄(zhu)件(jian)。


  陶瓷殼型(xing)鑄(zhu)造由(you)于制作鑄(zhu)型(xing)的(de)費(fei)用(yong)較實型(xing)鑄(zhu)造法便宜(yi),這(zhe)已被證實對精密鑄(zhu)造生(sheng)產者是有(you)利的(de)。精鑄(zhu)法的(de)模樣是用(yong)蠟模在中(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)直澆(jiao)口棒上(見圖2-14)。經組(zu)成好的(de)模組(zu)在合適的(de)溶(rong)劑中(zhong)(zhong)(zhong)仔細清洗,浸(jin)人(ren)硅酸乙(yi)酯中(zhong)(zhong)(zhong)滴流幾分鐘。停止滴流后(hou),將模組(zu)放入流態床中(zhong)(zhong)(zhong)涂(tu)刷(shua)熔(rong)融(rong)過(guo)的(de)細石英(ying)粉漿。浸(jin)漬(zi)、滴流及涂(tu)刷(shua)重復(fu)進行。第三次以(yi)后(hou)可用(yong)較粗的(de)熔(rong)融(rong)過(guo)的(de)石英(ying)砂涂(tu)刷(shua),一般涂(tu)刷(shua)5層就足夠了(le)。陶瓷殼型(xing)鑄(zhu)造占(zhan)所有(you)精密鑄(zhu)件的(de)85%以(yi)上。


  蠟模(mo)(mo)通常(chang)優于塑料模(mo)(mo)。因為(wei)它價格比較便宜而且容易焊成樹狀。由于蠟模(mo)(mo)尺(chi)寸(cun)對溫(wen)度具有敏(min)感性,故通常(chang)為(wei)它提供(gong)具有空調的(de)(de)房間。精密鑄造(zao)法尺(chi)寸(cun)公(gong)差的(de)(de)控(kong)制不僅要(yao)考慮鑄件(jian)本身尺(chi)寸(cun)的(de)(de)變(bian)化,也要(yao)計算蠟模(mo)(mo)及鑄型(xing)(xing)尺(chi)寸(cun)的(de)(de)變(bian)化。液態蠟注入壓(ya)型(xing)(xing)后(hou)凝(ning)固及冷卻時(shi)(shi)收縮,陶瓷殼型(xing)(xing)在高溫(wen)加熱(re)時(shi)(shi)引起尺(chi)寸(cun)的(de)(de)變(bian)化,鑄造(zao)合金在凝(ning)固及隨(sui)后(hou)冷卻時(shi)(shi)的(de)(de)收縮,所有這(zhe)些(xie)尺(chi)寸(cun)的(de)(de)變(bian)化,都要(yao)通過制造(zao)壓(ya)型(xing)(xing)時(shi)(shi)來(lai)加以補償,而蠟模(mo)(mo)是由壓(ya)型(xing)(xing)直接制造(zao)出來(lai)的(de)(de)。


  常用的精密鑄(zhu)造混合料(liao)中的耐(nai)火材料(liao)為細石(shi)英(ying)(ying)砂和石(shi)英(ying)(ying)粉。有時由于(yu)要獲得高熔(rong)點或改進熱(re)穩定性,也采用其他耐(nai)火材料(liao),如鋯石(shi)英(ying)(ying)、剛玉、氧化鎂,黏結劑包括硅酸乙酯(zhi)及磷酸鎂。


 圖2-14是熔模(mo)鑄造工藝過程的示意圖。


圖 14.jpg


  這些黏(nian)結劑(ji)在(zai)鑄(zhu)型脫蠟后經(jing)過(guo)高溫(980~1100℃)焙燒,使可獲(huo)得足(zu)夠的強度。


  精密鑄(zhu)(zhu)造(zao)的(de)設(she)計者在(zai)鑄(zhu)(zhu)件(jian)幾(ji)何形狀的(de)設(she)計方面(mian)有著廣闊的(de)天地。在(zai)蠟模(mo)中應用水溶性蠟芯,就完全能生(sheng)產出內(nei)部(bu)輪廓相當復雜的(de)鑄(zhu)(zhu)件(jian)。這(zhe)些芯子在(zai)形成整(zheng)個鑄(zhu)(zhu)型(xing)之前,便從蠟模(mo)中被熔掉。在(zai)澆注(zhu)后,不銹鋼鑄(zhu)(zhu)件(jian)可在(zai)專門的(de)鹽浴池中清理,從型(xing)芯形成的(de)空(kong)腔中去除耐火鑄(zhu)(zhu)型(xing)。


 精(jing)密鑄造的主要特點:


  ①. 精鑄件尺(chi)寸能很好地控制且表面光潔度極佳。


  ②. 適用(yong)于生產幾何形狀復雜的(de)鑄件。除(chu)表面需要(yao)進(jin)行切(qie)削加工外,可避(bi)免昂貴的(de)裝配或(huo)加工費用(yong)。


  ③. 沒有像采(cai)用上(shang)、下箱(xiang)方法生產時那樣,在鑄件上(shang)存(cun)在分型線。


  ④. 成本(ben)較砂型鑄造(zao)為高(gao)。


 鑄(zhu)造(zao)設(she)計者一直在考(kao)慮按(an)照砂(sha)型鑄(zhu)造(zao)方法或陶(tao)瓷型鑄(zhu)造(zao)方法來生產(chan)質量(liang)超過(guo)4.54kg的精密(mi)鑄(zhu)件。用精密(mi)鑄(zhu)造(zao)法生產(chan)尺寸較小、形狀(zhuang)復雜的鑄(zhu)件已(yi)得到普遍的認可和承認。但這種情況還正在變化,已(yi)經生產(chan)了許(xu)多質量(liang)為22.7~45.4kg的精密(mi)鑄(zhu)件,事實上已(yi)生產(chan)過(guo)一些鋼鑄(zhu)件,其質量(liang)已(yi)達227kg。


由此可見,如果零件尺(chi)寸較大,設計(ji)者沒有理由排除采用精密(mi)鑄(zhu)造法生產(chan)的(de)可能性(xing)。