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熔模铸造的压铸工艺与技术发展
2024-07-02
熔模铸造的压铸工艺与技术发展
熔模铸造现称熔模精密铸造，是一种少切削或无切削的铸造工艺，是铸造行业中的一项优异的工艺技术，其应用非常广泛。它不仅适用于各种类型、各种合金的铸造，而且生产出的铸件尺寸精度、表面质量比其它铸造方法要高，甚至其它铸造方法难于铸得的复杂、耐高温、不易于加工的铸件，均可采用熔模精密铸造铸得。
所谓熔模铸造工艺，简单说就是用易熔材料（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，经过干燥和硬化形成一个整体型壳后，再用蒸汽或热水从型壳中熔掉模型，然后把型壳置于砂箱中，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，可不必造型而将脱模后的型壳直接焙烧），铸型或型壳经焙烧后，于其中浇注熔融金属而得到铸件
熔模铸件尺寸精度较高，一般可达CT4-6（砂型铸造为CT10~13，压铸为CT5~7），当然由于熔模铸造的工艺过程复杂，影响铸件尺寸精度的因素较多，例如模料的收缩、熔模的变形、型壳在加热和冷却过程中的线量变化、合金的收缩率以及在凝固过程中铸件的变形等，所以普通熔模铸件的尺寸精度虽然较高，但其一致性仍需提高（采用中、高温蜡料的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，型壳由耐高温的特殊粘结剂和耐火材料配制成的耐火涂料涂挂在熔模上而制成，与熔融金属直接接触的型腔内表面光洁度高。所以，熔模铸件的表面光洁度比一般铸造件的高，一般可达Ra.1.6~3.2μm。熔模铸造最大的优点就是由于熔模铸件有着很高的尺寸精度和表面光洁度，所以可减少机械加工工作，只是在零件上要求较高的部位留少许加工余量即可，甚至某些铸件只留打磨、抛光余量，不必机械加工即可使用。由此可见，采用熔模铸造方法可大量节省机床设备和加工工时，大幅度节约金属原材料。
熔模铸造方法的另一优点是，它可以铸造各种合金的复杂的铸件，特别可以铸造高温合金铸件。如喷气式发动机的叶片，其流线型外廓与冷却用内腔，用机械加工工艺几乎无法形成。用熔模铸造工艺生产不仅可以做到批量生产，保证了铸件的一致性，而且避免了机械加工后残留刀纹的应力集中。
蜡模精密铸造的迅速发展是依靠其技术发展和技术进步取得的。熔模铸造工艺的各个环节都有长足的进步，对熔模铸造发展有较大影响的新材料、新工艺、新设备也很多，如水溶性型芯、陶瓷型芯、金属材质改进、大型熔模铸造技术、钛合金熔模铸造、定向凝固和单晶铸造、过滤技术、热等静压、快速成型技术、计算机在熔模铸造中应用以及机械化自动化等。技术发展使熔模铸造不仅能生产小型铸件，而且能生产较大铸件，最大的熔模铸件的轮廓尺寸已近2m，而最小壁厚却不到2mm。同时熔模铸件也更趋精密，除线性公差外，零件也能达到较高的几何公差。熔模铸件的表面粗糙度值也越来越小。另外，由于材质的改进和工艺技术的发展使得铸件力学性能也越来越好。涡轮叶片就是一个很好的例子，涡轮叶片材质和工艺进步使其性能得到了很大的提高，20世纪60年代到90年代，涡轮叶片的材质（美国牌号）从IN100、B1900到MM200、MM247，再发展到PWA1480；同时由于凝固技术的发展，涡轮叶片从传统的等轴晶（EQ），到定向凝固的柱状晶（DS），再了展到单晶（SC）叶片，从而使涡轮叶片的工作温度由980℃提高到1100℃以上，钛合金熔模铸造技术的发展，使现代工业中的重要结构材料钛合金能用熔模铸造方法生产出精密复杂零件，如飞机发动机的中间机匣、压气机机匣、医疗置入物等。特别是大型整体钛熔模铸件的出现，它代替组装件，减轻了机器的重量、提高了寿命，取得了很好的效果。据报道，1992年生产的最大钛熔模铸件毂架经焊接加工后重340kg，直径1.918m，高0.591m。热等静压（HIP）技术已被广泛用于涡轮叶片及其它熔模铸件上。它是利用高温和高压，靠金属蠕变和塑性变形让铸件内部疏松、热裂等缺陷愈合，处理后铸件密度可达到金属理论密度，从而使性能提高。热等静压处理可使镍基高温合金、钛合金和铝合金的高温低周波疲劳性能提高3-10倍；使镍基高温合金和钛合金的持久寿命提高2倍以上；使铸件性能波动和分散程度降低到原来的六分之一。为缩短生产周期，简化工序，熔模铸造与20世纪80年代出现的快速成形技术（RPT）结合，使用RPT的立体光刻法（SLA）、选择性激光烧结法（SLS）、熔融堆积制造法（FDM）或分层实体制造法（LOM）等工艺所制塑料、蜡和纸原型代替传统蜡模，或使用直接型壳生产法（DSPC）工艺生产的陶瓷型壳进行熔模铸造生产，增强了市场竞争力。
熔模铸造生产的第一个工序就是制造熔模，熔模是用来形成耐火型壳中型腔的模型，所以要获得尺寸精度和表面光洁度高的铸件，首先熔模本身就应该具有高的尺寸精度和表面光洁度。此外熔模本身的性能还应尽可能使随后的制型壳等工序简单易行。为得到上述高质量要求的熔模，除了应有好的压型外，还必须选择合适的制模材料和合理的制模工艺。
蜡模制模材料要能够保证方便地制得尺寸精确和表面光洁度高，强度好，重量轻的熔模，它还应为型壳的制造和获得良好铸件创造条件。模料一般用蜡料、天然树脂和塑料配制。
熔模铸造的优点主要体现在两个方面:
1.由于熔模铸件有着很高的尺寸精度和表面光洁度，所以可减少机械加工工作，只是在零件上要求较高的部位留少许加工余量即可，甚至某些铸件只留打磨、抛光余量，不必机械加工即可使用。由此可见，采用熔模铸造方法可大量节省机床设备和加工工时，大幅度节约金属原材料。
2.熔模铸造可以铸造各种合金的复杂的铸件，特别可以铸造高温合金铸件。用熔模铸造工艺生产不仅可以做到批量生产，保证了铸件的一致性，而且避免了机械加工后残留刀纹的应力集中。
泊头市天晟精密铸钢机械厂（http://www.hbtsjm.com）主要生产：精密铸钢件,铸钢件,蜡模,精密铸造,我厂已有多年模具设计制作经验，加工设备先进，技术力量雄厚，拥有先进的CNC加工中心、各种放电机床等精密加工设备和具有专业知识、经验丰富的模具开发、设计制作人员，熟练运用CAD、UG、PRO/E等软件为用户进行产品分析、设计及模具设计、制作。
熔模铸造现称熔模精密铸造，是一种少切削或无切削的铸造工艺，是铸造行业中的一项优异的工艺技术，其应用非常广泛。它不仅适用于各种类型、各种合金的铸造，而且生产出的铸件尺寸精度、表面质量比其它铸造方法要高，甚至其它铸造方法难于铸得的复杂、耐高温、不易于加工的铸件，均可采用熔模精密铸造铸得。
所谓熔模铸造工艺，简单说就是用易熔材料（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，经过干燥和硬化形成一个整体型壳后，再用蒸汽或热水从型壳中熔掉模型，然后把型壳置于砂箱中，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，可不必造型而将脱模后的型壳直接焙烧），铸型或型壳经焙烧后，于其中浇注熔融金属而得到铸件
熔模铸件尺寸精度较高，一般可达CT4-6（砂型铸造为CT10~13，压铸为CT5~7），当然由于熔模铸造的工艺过程复杂，影响铸件尺寸精度的因素较多，例如模料的收缩、熔模的变形、型壳在加热和冷却过程中的线量变化、合金的收缩率以及在凝固过程中铸件的变形等，所以普通熔模铸件的尺寸精度虽然较高，但其一致性仍需提高（采用中、高温蜡料的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，型壳由耐高温的特殊粘结剂和耐火材料配制成的耐火涂料涂挂在熔模上而制成，与熔融金属直接接触的型腔内表面光洁度高。所以，熔模铸件的表面光洁度比一般铸造件的高，一般可达Ra.1.6~3.2μm。熔模铸造最大的优点就是由于熔模铸件有着很高的尺寸精度和表面光洁度，所以可减少机械加工工作，只是在零件上要求较高的部位留少许加工余量即可，甚至某些铸件只留打磨、抛光余量，不必机械加工即可使用。由此可见，采用熔模铸造方法可大量节省机床设备和加工工时，大幅度节约金属原材料。
熔模铸造方法的另一优点是，它可以铸造各种合金的复杂的铸件，特别可以铸造高温合金铸件。如喷气式发动机的叶片，其流线型外廓与冷却用内腔，用机械加工工艺几乎无法形成。用熔模铸造工艺生产不仅可以做到批量生产，保证了铸件的一致性，而且避免了机械加工后残留刀纹的应力集中。
蜡模精密铸造的迅速发展是依靠其技术发展和技术进步取得的。熔模铸造工艺的各个环节都有长足的进步，对熔模铸造发展有较大影响的新材料、新工艺、新设备也很多，如水溶性型芯、陶瓷型芯、金属材质改进、大型熔模铸造技术、钛合金熔模铸造、定向凝固和单晶铸造、过滤技术、热等静压、快速成型技术、计算机在熔模铸造中应用以及机械化自动化等。技术发展使熔模铸造不仅能生产小型铸件，而且能生产较大铸件，最大的熔模铸件的轮廓尺寸已近2m，而最小壁厚却不到2mm。同时熔模铸件也更趋精密，除线性公差外，零件也能达到较高的几何公差。熔模铸件的表面粗糙度值也越来越小。另外，由于材质的改进和工艺技术的发展使得铸件力学性能也越来越好。涡轮叶片就是一个很好的例子，涡轮叶片材质和工艺进步使其性能得到了很大的提高，20世纪60年代到90年代，涡轮叶片的材质（美国牌号）从IN100、B1900到MM200、MM247，再发展到PWA1480；同时由于凝固技术的发展，涡轮叶片从传统的等轴晶（EQ），到定向凝固的柱状晶（DS），再了展到单晶（SC）叶片，从而使涡轮叶片的工作温度由980℃提高到1100℃以上，钛合金熔模铸造技术的发展，使现代工业中的重要结构材料钛合金能用熔模铸造方法生产出精密复杂零件，如飞机发动机的中间机匣、压气机机匣、医疗置入物等。特别是大型整体钛熔模铸件的出现，它代替组装件，减轻了机器的重量、提高了寿命，取得了很好的效果。据报道，1992年生产的最大钛熔模铸件毂架经焊接加工后重340kg，直径1.918m，高0.591m。热等静压（HIP）技术已被广泛用于涡轮叶片及其它熔模铸件上。它是利用高温和高压，靠金属蠕变和塑性变形让铸件内部疏松、热裂等缺陷愈合，处理后铸件密度可达到金属理论密度，从而使性能提高。热等静压处理可使镍基高温合金、钛合金和铝合金的高温低周波疲劳性能提高3-10倍；使镍基高温合金和钛合金的持久寿命提高2倍以上；使铸件性能波动和分散程度降低到原来的六分之一。为缩短生产周期，简化工序，熔模铸造与20世纪80年代出现的快速成形技术（RPT）结合，使用RPT的立体光刻法（SLA）、选择性激光烧结法（SLS）、熔融堆积制造法（FDM）或分层实体制造法（LOM）等工艺所制塑料、蜡和纸原型代替传统蜡模，或使用直接型壳生产法（DSPC）工艺生产的陶瓷型壳进行熔模铸造生产，增强了市场竞争力。
熔模铸造生产的第一个工序就是制造熔模，熔模是用来形成耐火型壳中型腔的模型，所以要获得尺寸精度和表面光洁度高的铸件，首先熔模本身就应该具有高的尺寸精度和表面光洁度。此外熔模本身的性能还应尽可能使随后的制型壳等工序简单易行。为得到上述高质量要求的熔模，除了应有好的压型外，还必须选择合适的制模材料和合理的制模工艺。
蜡模制模材料要能够保证方便地制得尺寸精确和表面光洁度高，强度好，重量轻的熔模，它还应为型壳的制造和获得良好铸件创造条件。模料一般用蜡料、天然树脂和塑料配制。
熔模铸造的优点主要体现在两个方面:
1.由于熔模铸件有着很高的尺寸精度和表面光洁度，所以可减少机械加工工作，只是在零件上要求较高的部位留少许加工余量即可，甚至某些铸件只留打磨、抛光余量，不必机械加工即可使用。由此可见，采用熔模铸造方法可大量节省机床设备和加工工时，大幅度节约金属原材料。
2.熔模铸造可以铸造各种合金的复杂的铸件，特别可以铸造高温合金铸件。用熔模铸造工艺生产不仅可以做到批量生产，保证了铸件的一致性，而且避免了机械加工后残留刀纹的应力集中。
泊头市天晟精密铸钢机械厂（http://www.hbtsjm.com）主要生产：精密铸钢件,铸钢件,蜡模,精密铸造,我厂已有多年模具设计制作经验，加工设备先进，技术力量雄厚，拥有先进的CNC加工中心、各种放电机床等精密加工设备和具有专业知识、经验丰富的模具开发、设计制作人员，熟练运用CAD、UG、PRO/E等软件为用户进行产品分析、设计及模具设计、制作。
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