熔模精密鑄造工藝

2022-09-19 13:54

熔模精密鑄造工藝是指用蠟做成模型,在其外表包裹多層粘土、粘結劑等耐火材料,加熱使蠟熔化流出,從而得到由耐火材料形成的空殼,再將金屬熔化后灌入空殼,待金屬冷卻后將耐火材料敲碎得到金屬零件,這種加工金屬的工藝就叫熔模精密鑄造,也稱為熔模鑄造或失蠟鑄造。

起源

這種方法古代已經有了,在遙遠的公元前數百年,我國古代勞動人民就創造了這種失蠟精密鑄造技術,用來精密鑄造帶有各種精細花紋和文字的鐘鼎及器皿等制品。根據專家鑒定,我國出土的殷商時期青銅器和春秋時的曾侯乙墓尊盤等的制造就使用了這種很巧妙的技術。曾侯乙墓尊盤底座為多條相互纏繞的龍,首尾相連,上下交錯,形成中間鏤空的多層云紋狀圖案。這些圖案用普通精密鑄造工藝很難制造出來,而用失蠟法精密鑄造工藝,可以利用石蠟沒有強度、易于雕刻的特點,用普通工具就可以雕刻出與所要得到的曾侯乙墓尊盤一樣的石蠟材質的工藝品,然后再附加澆注系統,涂料、脫蠟、澆注,就可以得到精美的曾侯乙墓尊盤。在金屬首飾以及很多非金屬工藝品的制造上,使用這種方法也是源遠流長,至今仍然是很多首飾和工藝品生產的主要方法。

發展

現代熔模精密鑄造是在古代蠟模精密鑄造的基礎上發展起來的。二戰時期,駐云南保山的盟軍技術專家見到當地人用這種方法制造工藝品深受啟發,將其改進并用到機械構件的生產上,從此該種技術在世界各地迅速得到發展?,F代熔模精密鑄造方法在工業生產中得到實際應用是在20世紀40年代。當時航空噴氣發動機的發展,要求制造像葉片、葉輪、噴嘴等形狀復雜,尺寸精確以及表面光潔的耐熱合金零件。由于耐熱合金材料難于機械加工,零件形狀復雜,以致不能或難于用其它方法制造,因此需要尋找一種新的精密的成型工藝,于是借鑒古代流傳下來的失蠟精密鑄造,經過對材料和工藝的改進,現代熔模精密鑄造方法在古代工藝的基礎上獲得重要的發展。航空工業的發展推動了熔模精密鑄造的應用,而熔模精密鑄造的不斷改進和完善也為航空工業進一步提高性能創造了有利的條件。其后這種先進的精密鑄造工藝得到巨大的發展,相繼在航空、汽車、機床、船舶、內燃機、氣輪機、電訊儀器、武器、醫療器械以及刀具等制造工業中被廣泛采用,同時也用于工藝美術品的制造。近十年來,熔模精密鑄造一直以較高的速度向前發展著。世界各主要工業國平均以7%~12%的速度遞增,特殊用途的鑄件將以30%的驚人速度遞增,從而推動了熔模精密鑄造蠟開發技術的發展。

熔模鑄造用蠟開發進展

精密鑄造蠟是在熔模精密鑄造中制造零件鑄模的專用材料,是決定鑄件質量的重要因素之一。熔模鑄造用蠟品種主要有低溫模料、中溫模料和高溫模料,主要使用的模料是低溫模料和中溫模料。我國進口的模料也主要是中溫模料。

美國熔模鑄造技術水平較高,得益于三大支柱,即先進的技術、優質的原材料和嚴格認真的操作。如美國熔模鑄造廠每次使用的模料均是模料廠生產的新模料。熔模鑄造廠不對使用過的模料回收處理,回收的模料送到模料專業生產廠統一處理。由于模料廠出廠的模料質量較高且均一,保障了熔模鑄造廠蠟模的尺寸精度和表面質量,蠟的灰分和雜質也得到了控制。國外通常有專業公司,匯集相關技術專業生產熔模鑄造模料。所生產的模料具有穩定性好、收縮率低、表面光潔、強度高、成型性好并針對不同的零件生產不同性能的模料。國外所生產的模料種類有加填料模料和非加填料模料,并細分為模型用蠟、修補蠟、可乳化蠟、澆口用蠟、嵌封用蠟的粘結蠟等。

近幾年來,我國許多單位研制成功了許多系列模料且產品質量較高。我國北京正大德技術開發中心研制生產了WMⅡ系列模料。該系列模料品種多,可提供用于不同制殼材料、不同脫蠟溫度、不同尺寸形狀的模料,可用于替代進口產品。上海市金山模料廠生產WM系列模料,十余個品種,年產量約200噸。沈陽鑄造研究所研制生產F-01等中溫模料和填料模料。另外,沈陽風動工具廠、北京油泵油嘴廠、太原晉西機械廠和成都化工所也生產質量較高的蠟基中溫模料。

國外熔模鑄造用蠟的生產品種主要有美國生產的CL-162系列和Master系列模料、英國Dussek Campbell公司生產的Castylene系列模料、日本生產的K系列模料(如K512)和前蘇聯生產的P-3模料等。

模料性能的優劣是由其配方決定的,因此各生產廠非常重視模料配方的研究。



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