熔模铸造的历史工艺以及应用

  1.铸件尺寸精度高(CT4-CT7);表面粗糙度低( Ra1.6-6.3μm)。减少了铸件的切削加工余量,甚 至可实现近净型铸造。

  2.能生产形状复杂的薄壁铸件。如前机匣( 由内、外环和14件叶片组成)。如发动机叶 片,叶型的最小壁厚可达0.7mm。

  3.熔模铸造存在一定局限性。工艺流程烦琐, 生产周期长、铸件尺寸不宜太大。

  熔模铸造又称失蜡铸造。通常是在蜡模表面 涂上数层耐火材料,待其硬化干燥后,将其 中的蜡模熔去而制成型壳,焙烧后进行浇注 ,而获得铸件的一种方法。由于获得的铸件 具有较高的尺寸精度和表面光洁度,故又称 熔模精密铸造。

  模料耐热性是指温度上升时其抗软化变形的能 力,它影响着熔模和铸件的精度。通常用热变 形量来表示,要求35℃温度时模量热变形量 △H35-2≤2mm。

  航空工业的发展推动了熔模精密铸造的应用, 而熔模精密铸造的一直在改进和完善,也为航空 工业进一步提升性能创造了有利的条件。 我国是于上世纪五、六十年代开始将熔模精密 铸造应用于工业生产。其后这种先进的精密铸 造工艺得到巨大的发展,相继在航空、汽车、 机床、船舶、内燃机、气轮机、电讯仪器、武 器、医疗器械以及刀具等制造工业中被广泛采 用,同时也用于工艺美术品的制造。

  兼顾模料耐热性要求并考虑到工艺操作方 便,熔化温度常选在50~80℃之间,凝固 温度区间以5~10℃为宜。

  我国的失蜡法至迟起源于春秋时期。河南淅川 下寺2号楚墓出土的春秋时代的铜禁是迄今所 知的最早的失蜡法铸件。此铜禁四边及侧面均 饰透雕云纹,四周有十二个立雕伏兽,体下共 有十个立雕状的兽足。透雕纹饰繁复多变,外 形华丽而庄重,反映出春秋中期我国的失蜡法 已经很成熟。除了艺术品、兵器和器皿,建 筑物的部件制作也会使用失蜡法。失蜡法在我 国古代已得到了相当广泛的应用。

  4.合金材料不受限制. 钢铁、铜、铝、钛 、镁等。熔点高的镍基高温合金;锌、锡 等低熔点金属。

  目的就是对于一些零件图做必要修改,得到 适合熔模铸造特点的最合理的铸件结构。

  1.1 铸件结构的合理性 铸件结构是不是合理,对于铸件质量、生产工 艺的可行性和简易性以及生产所带来的成本等影响很 大,根据相关生产实际,总结出铸件结构合理性 的几条基本原则。

  现代熔模铸造在工业中得到应用是在二十世纪 四十年代。航空喷气发动机快速地发展,要求制 造叶片、叶轮、喷嘴等形状复杂,尺寸精确以 及表面光洁的耐热合金零件。由于耐热合金材 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,需要寻找一种新 的精密的成型工艺,于是借鉴古代流传下来的 失蜡精密铸造,经过对材料和工艺的改进,现 代熔模精密铸造方法在古代工艺的基础上获得 重要的发展。

  易熔模简称熔模,熔模的质量影响铸件的尺寸精 度及表面粗糙度,易熔模制造工艺流程如图所示 。

  作为文明古国,中国是使用这一技术较早的国家 之一,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铸造技术,用来精密铸造带 有各种精细花纹和文字的钟鼎及器皿等制品,如 春秋时的曾侯乙墓尊盘等。曾侯乙墓尊盘底座为 多条相互缠绕的龙,它们首尾相连,上下交错, 形成中间镂空的多层云纹状图案,这些图案用普 通精密铸造工艺很难制造出来,而用失蜡法精密 铸造工艺,可通过石蜡没有强度、易于雕刻的 特点,用普通工具就可以雕刻出与所要得到的曾 侯乙墓尊盘一样的石蜡材质的工艺品,然后再附 加浇注系统,涂料、脱蜡、浇注,就能够获得精 美的曾侯乙墓尊盘。

  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。失蜡铸造技术原理起源于焚 失法,焚失法最早见于商代中晚期,这种 技术在无范线失蜡法出现之后逐渐消亡。 失蜡法主要使用在于青铜等金属器物的铸造 。做法是,用蜂蜡做成铸件的模型,再用 别的耐火材料填充泥芯和敷成外范。加热 烘烤后,蜡模全部熔化流失,使整个铸件 模型变成空壳。再往内浇灌溶液,便铸成 器物。以失蜡法铸造的器物可以玲珑剔透 ,有镂空的效果。

  由于熔模铸造的型壳内表面光洁,并且一般 为热型壳浇注,因此熔模铸件壁厚允许设计 得较薄,最小壁厚与合金种类及铸件轮廓尺 寸有关。

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