熔模铸造又称为“失蜡铸造”,我国的失蜡法至迟起源于春秋时期。战国、秦汉以后,失蜡法更为流行,尤其是隋唐至明、清期间,铸造青铜器采用的多是失蜡法。
失蜡法一般用于制作小型铸件用这种方法铸出的铜器既无范痕,又无垫片的痕迹,用它铸造镂空的器物更佳。
熔模铸造术对世界的冶金发展有很大的影响。现代工业的熔模精密铸造,就是从传统的失蜡法发展而来的。虽然无论在所用蜡料、制模、造型材料、工艺方法等方面,它们都有很大的不同,但是它们的工艺原理是一致的。四十年代中期,美国工程师奥斯汀创立以他命名的现代熔模精密铸造技术时,曾从中国传统失蜡法得到启示。
熔模铸造的特点
熔模铸造法生产的合金种类有碳素钢、合金钢、耐热合金、不锈钢、精密合金、永磁合金、轴承合金、铜合金、铝合金、钛合金和球墨铸铁等。
熔模铸件的形状一般都比较复杂,铸件上可铸出孔的最小直径可达0.5mm,铸件的最小壁厚为0.3mm。在生产中可将一些原来由几个零件组合而成的部件,通过改变零件的结构,设计成为整体零件而直接由熔模铸造铸出,以节省加工工时和金属材料的消耗,使零件结构更为合理。
熔模铸件的重量大多为零点几十牛(即几十克到几公斤),太重的铸件用熔模铸造法生产较为麻烦,但目前生产大的熔模铸件的重量已达800牛左右。
熔模铸造工艺过程较复杂,且不易控制,使用和消耗的材料较贵,故它适用于生产形状复杂、精度要求高、或很难进行其它加工的小型零件,如涡轮发动机的叶片等。
熔模铸造工艺设计
如同一般铸造工艺设计,熔模铸造工艺设计的任务为:
(1)分析铸件结构的工艺性;
(2)选择合理的工艺方案,确定有关的铸造工艺参数,在上述基础上绘制铸件图;
(3)设计浇冒系统,确定模组结构。
熔模铸件的浇注方法
1)热型重力浇注方法有以下几种。
这是用得最广泛的一种浇注形式,即型壳从焙烧炉中取出后,在高温下进行由浇注。此时金属在型壳中冷却较慢,能在流动性较高的情况下充填铸型,故铸件能很好复制型腔的形状,提高了铸件的精度。但铸件在热型中的缓慢冷却会使晶粒粗大,这就降低了铸件的机械性能。在浇注碳钢铸件时,冷却较慢的铸件表面还易氧化和脱碳,从而降低了铸件的表面硬度、光洁度和尺寸精度。
2)真空吸气浇注
将型壳放在真空浇注箱中,通过型壳中的微小孔隙吸走型腔中的气体,使液态金属能更好地充填型腔,复制型腔的形状,提高铸件精度,防止气孔、浇不足的缺陷。该法已在国外应用。
3)压力下结晶
将型壳放在压力罐内进行浇注,结束后,立即封闭压力罐,向罐内通入高压空气或惰性气体,使铸件在压力下凝固,以增大铸件的致密度。在国外最大压力已达150atm。
4)定向结晶(定向凝固)
一些熔模铸件如涡轮机叶片、磁钢等,如果它们的结晶组织是按一定方向排列的柱状晶,它们的工作性能便可提高很多,所以熔模铸造定向结晶技术正迅速地得到发展。
熔模铸件的清理
熔模铸件清理的内容主要为:
(1)从铸件上清除型壳;
(2)自浇冒系统上取下铸件;
(4)铸件热处理后的清理,如除氧化皮、尽边和切割浇口残余等。