熔模铸件现称熔模精密精密铸造,是一种少切削或无切(qiē)削(xuē)的精密(mì)铸(zhù)造工艺,是精密铸造行业中的一项优异的工艺技(jì)术,其应用非常广泛。它(tā)不仅适用于各种类型、各种合金的精密铸造,而且生产出的铸件尺寸精度、表面质量(liàng)比其它(tā)精密铸(zhù)造方法(fǎ)要(yào)高,甚至其它精密铸造(zào)方法难于铸得的复杂、耐高温、不易于加工的铸件,均可采用(yòng)熔模精密精密(mì)铸造铸得(dé)。
熔模(mó)精密(mì)精密铸造是在古代蜡模精密(mì)铸造的基础上(shàng)发展起来的。作为文明古国,中国是使用这一技术较早的国家之(zhī)一,远在公元前数百年,我国古代劳动人民就创造了这种失蜡精密(mì)铸造(zào)技术,用来(lái)精密铸造带有各种精细花纹和文字的钟(zhōng)鼎及器(qì)皿等(děng)制品,如春秋时的曾侯(hóu)乙墓尊盘等。曾侯乙墓尊盘底座为多条相互缠绕的龙(lóng),它(tā)们首尾相连,上下交(jiāo)错,形(xíng)成中间镂空的多层云纹(wén)状图案(àn),这些图案用普通精(jīng)密铸造工艺很难制造出来,而用失蜡法精密铸造工艺,可以利用石蜡没(méi)有强度、易于雕刻的特点(diǎn),用普通工具就可以雕刻出与所(suǒ)要得到的(de)曾侯乙墓尊盘一样的石(shí)蜡材质的工艺品,然后再(zài)附加(jiā)浇注系统,涂料、脱蜡、浇注,就可以(yǐ)得到精(jīng)美的曾侯乙墓尊盘。
现代熔模精(jīng)密铸造方法在(zài)工业生产中得到实际应用是(shì)在二十世(shì)纪四十年代。当时航空喷气发动(dòng)机的发展,要求制造象叶片、叶轮、喷嘴等形状复杂,尺寸精确以及表(biǎo)面光洁的耐(nài)热合金零件。由(yóu)于耐热合金材料难于机械加工,零件形状复杂,以致不能或难于用其它方法制造,因此,需(xū)要寻找一种新的精密的成型工(gōng)艺,于是借鉴(jiàn)古代(dài)流传下(xià)来的失蜡精密铸造,经过对材料(liào)和工艺的改进,现代熔(róng)模精密铸造方法在古代工艺的(de)基础上获得(dé)重要的(de)发展。所以,航空工(gōng)业的发展推动了熔模精(jīng)密(mì)铸造的应用,而熔模精密铸造(zào)的不断改进和完善(shàn),也为航空工业进一(yī)步(bù)提高性能创造了有利的(de)条件。
我国是于(yú)上世纪(jì)五、六十年代开始将熔模精(jīng)密铸造应用于工业生产。其后这种先进的精密铸(zhù)造(zào)工艺得到巨大的发展,相继在航空(kōng)、汽车(chē)、机床、船舶、内燃机、气轮机(jī)、电讯(xùn)仪器、武器、医疗器械以及(jí)刀具等制造工(gōng)业中被(bèi)广泛采用,同时也用于工艺美术品的制造。
所谓熔模精密铸造(zào)工艺(yì),简单说就是用易熔材(cái)料(liào)(例如蜡料或塑料)制成可熔性模型(简称熔模或模型),在其上涂覆若干层特制的耐火涂料,经过(guò)干燥和硬化形成(chéng)一个整体型壳后,再(zài)用蒸汽或热水从型壳中熔掉模型,然后把型壳置于(yú)砂箱中,在其四周填充干砂造型,最后将铸型放入焙烧炉中经过高温焙烧(如采用高强度型壳时,可不必(bì)造型而将脱模(mó)后的型壳(ké)直(zhí)接(jiē)焙烧),铸型或型壳经焙烧后,于其中浇注熔融金属而得(dé)到铸件。
熔模铸件尺寸精度较高,一(yī)般可达(dá)CT4-6(砂型精密(mì)铸造为CT10~13,压铸为(wéi)CT5~7),当然由于熔模(mó)精密铸造的工艺过(guò)程复杂,影响铸件尺寸精度(dù)的(de)因素(sù)较多,例如(rú)模料的(de)收缩、熔模的变形、型壳在加热和冷却过(guò)程中的(de)线量变化、合金的收缩率以及在凝固(gù)过程中铸件的变形等,所以普通熔模铸件的尺(chǐ)寸精度虽然较高,但其一致性(xìng)仍(réng)需提高(采用中、高温蜡料的(de)铸件尺寸一致性要提高很多)。
压制熔模时,采用型腔表面光洁度高的压型,因此,熔模的表面光洁度也比较高。此外(wài),型壳由耐高温的特殊粘结剂和耐火材(cái)料配制成的(de)耐火涂料涂挂在(zài)熔模上而制成,与熔融金属直(zhí)接接触的型腔内表面光洁(jié)度高(gāo)。所以,熔模铸件的表(biǎo)面光洁度比一般精密铸造件的高,一般可达Ra.1.6~3.2μm。
熔模精密铸造最大的(de)优点就是由于熔模铸件(jiàn)有着很高(gāo)的尺寸(cùn)精度和表面光洁度,所以可减少机械加工工作,只是在零件上要求(qiú)较高的部位留少许加工余量即可,甚至某些铸件只留(liú)打磨、抛光余量,不必机(jī)械(xiè)加工即可使用。由此可见(jiàn),采用熔模精密铸造方法可大量节省机床设备和加工工时(shí),大幅度节(jiē)约金属原材料。
熔模精密铸造方法的另(lìng)一优点是,它可以精密铸造(zào)各种合金的复杂(zá)的铸件,特别可以(yǐ)精密铸造高温合金铸件。如喷气式发动机的叶片,其流线型外廓与(yǔ)冷却用内腔(qiāng),用机械加工工艺(yì)几乎无法(fǎ)形成。用熔模精密铸造工艺生产不仅可以做到批量生产,保证了铸件的(de)一致性,而且避免了机械加工后残留(liú)刀(dāo)纹的应力集(jí)中(zhōng)。