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熔模铸造的发展史可以追溯到4000年前，埃及、中国和印度是最早起源的国家。曾侯乙尊盘发展概况发展概况发展概况发展概况所谓熔模精密铸造工艺，简单说就是用易熔材料（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，经过硬化形成整体型壳，熔掉模型，焙烧后浇入金属液而得到铸件。定义2.1概述：熔模铸造的原理及特点2.1.1原理：熔模铸造就是在蜡模（也可用树脂模）表面涂覆多层耐火材料，待硬化干燥后，加热将蜡模熔化，而获得具有与蜡模形状相应形状的型壳，再经焙烧之后进行浇注而获得铸件的一种方法，故又称为失蜡铸造（LostWaxCasting）。由于用这种方法获得的铸件具有较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度值，故又称为熔模精密铸造（InvestmentCasting）。概述•典型的熔模铸造产品•熔模铸造特别适合于生产尺寸精度要求高，表面粗糙度值低，形状复杂的铸件，合金材料不受限制。•典型的产品主要有：定向凝固和单晶铸件、整流器、汽轮机叶片、静叶片、热交换器等。发展概况概述发展概况2.1.2熔模铸造的基本特点:制壳时采用可熔化的一次模，因无需起模，故型壳为整体而无分型面，且型壳是由高温性能优良的耐火材料制成。2.1.3熔模铸造的主要优点如下：(与其它铸造方法相比)（1）铸件尺寸精度较高和表面粗糙度较低，可以浇注形状复杂的铸件，一般精度可达CT5~7级，粗糙度可达Ra2.5-6.3μm；GB/T6414-1986,CT5-7（2）可以铸造薄壁铸件以及重量很小的铸件,熔模铸件的最小壁厚可达0.5mm，重量可以小到几克；（3）可以铸造花纹精细的图案、文字、带有细槽和弯曲细孔的铸件；（4）熔模铸件的外形和内腔形状几乎不受限制，可以制造出用砂型铸造、锻压、切削加工等方法难以制造的形状复杂的零件，而且可以使有些组合件、焊接件在稍进行结构改进后直接铸造成整体零件，从而减轻零件重量、降低生产成本。（5）铸造合金的类型几乎没有限制，常用来铸造合金钢件、碳钢件和耐热合金铸件；（6）生产批量没有限制，可以从单件到成批大量生产。2.1.4.熔模铸造方法的缺点是：工艺复杂，生产周期长，不适用于生产轮廓尺寸很大的铸件。2.1.5熔模铸造工艺过程见图2-1。可用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。2.2熔模的制造熔模是形成型腔的模型，它的尺寸精度直接影响到成形铸件的尺寸精度和表面质量。所以为获得高质量的熔模，首先必须选择合适的熔模材料即模料。2.2.1模料模料性能的基本要求对熔模模料性能的基本要求概括为：1.热物理性能：主要指有合适的熔化温度和凝固区间、较小的热膨胀和收缩、较高的耐热性（软化点）和模料在液态时应无析出物，固态时无相变；2.力学性能：主要有强度、硬度、塑性、柔韧性等。3.工艺性能：主要有粘度（或流动性）、灰分、涂挂性等。•1）熔化温度和凝固温度区间模料熔化温度控制在50～80℃之间，凝固温度区间则以6～10℃为宜。•2）热膨胀率和收缩率模料的收缩率是是模料的重要性能指标之一，模料的热胀冷缩小，不仅可以提高熔模的尺寸精度，也可减少脱蜡时胀裂型壳的可能性。模料的线收缩率一般应小于1.0%，好的模料线收缩率可达0.3~0.5%。•3）软化点：模料开始软化变形的温度。40℃。耐热性是指温度升高时模料的抗软化变形的能力。模料的耐热性高，抗软化变形的能力强，模样的尺寸精度越高。•4）强度熔模要有一定的强度，以保证在生产过程中不致损坏。模料的强度多用抗弯强度表示，其值一般不得低于2.0MPa，最好为5.0~8.0MPa。•5）硬度为保持熔模的表面质量，模料应有足够得硬度，以防摩擦损伤。模料硬度通常以针入度表示。模料的针入度多在4～6度（1度＝0.1mm）。•6）流动性为了完满充填压型型腔并清晰复制出棱角及精细部位，要求模料在压注时具有良好的流动性，但模料流动性过高，注入型腔时容易形成紊流、飞溅，使熔模表面产生流线、气泡等缺陷，所以压注时模料的流动性要适当，不宜过高或过低。模料的流动性可通过温度和粘度控制，在90℃附近，模料粘度应为3.0X10-2~3.0X10-1Pas。•7）涂挂性模料的涂挂性直接影响型壳的表面质量，可以用熔模与粘结剂之间的接触角来衡量。•8）灰分灰分是指模料经高温焙烧后的残灰。模料灰分含量高，经高温焙烧后残留于型壳中的灰分多，势必对铸件内部和表面质量产生不良影响。所以灰分也是模料重要的性能指标之一，应尽量降低模料的灰分含量。一般而言，模料的灰分应低于0.05%。2.2.2模料的分类随着熔模铸造工艺的发展，模料的种类日益繁多，组成各不相同。1.按组成模料的基体材料和性能的不同进行分类：可分为蜡基模料、树脂基模料、填料模料及水溶性模料等4类。2.按模料熔点的高低将其分为高温、中温和低温模料。3类。2.2.2.1蜡基模料•A.石蜡：饱和的固体碳氢化合物，含有20个以上碳原子烷烃的混合物。•分子通式：CnH2n+2,式中n=20-30。•晶态物质，冷却曲线有明显而确定的平台。耐热性较差，收缩率约为0.6—1.5%。针入度15度，硬度较低，因此配以硬脂酸。化学性质稳定，140以上分解碳化。•牌号：50，52…,70.(熔模铸造用58-64)，对应其熔点。•N=30,熔点70℃，即70度石蜡。•B.硬脂酸：固体的饱和羧酸（脂肪酸），分子式：C17H35COOH，提高熔模的表面强度和涂料的涂挂性（润湿能力）•与石蜡互溶，强度高，熔点高，热稳定性好（工业用常含杂质油酸——易氧化，降低稳定性），硬度大•石蜡与硬脂酸配合使用•石蜡含量增加，强度增高，热稳定性下降•硬脂酸含量增加，软化点、流动性、涂挂性提高，硬度提高，强度下降，凝固温度区间变窄•表2-2石蜡—硬脂酸（1：1）模料的主要性能2.2.2.2树脂基模料•松香：软化点70～90℃•用途•常与蜡料、聚合物等混合蜡基模料•蜡基模料•优点：易于配制（熔点较低），复用性好。•不足：软化点过低，收缩率略大，硬脂酸价格过高。•松香基模料•优点：•兼顾蜡基的长处，表面光亮、针入度小，常用于精度要求很高的铸件生产中。2.2.2.3填料模料•国外模料分类：填料模料和无填料模料•作用：减少收缩，防止熔模变形和表面缺陷。•常用四种：枝链型聚苯乙烯；XLPS冰烯醋酯；XLA对苯二酸；水。2.2.3熔模的配制及回收2.2.3.1模料的配制配制工艺：是指①按照模料的规定成分和配比，②将各种原料熔融成液态，③混合并搅拌均匀，④滤去杂质浇制成合乎要求的糊状模料直接使用，或浇注成锭块待用。1.蜡基模料的配制因熔点低于100度，大多采用蒸汽加热或热水槽加热。对熔化后的模料要搅拌均匀，并用100号或140号筛过滤除去杂质。然后放入容器中，在冷却过程中将蜡料制成糊状。搅拌法二种。熔化方法水浴加热旋转桨叶搅拌法活塞搅拌法:带孔活塞往复运动2.松香基模料的配制B注意：加料次序聚合物、蜡料、松香A熔化设备：不锈钢电热锅（熔点高）3.模料配制工艺要点：模料配制过程中应该注意的三点：A严格控制温度的升限和在高温下停留的时间。避免模料的烧损和变质。（防止局部过热）B合理安排各组元的加热顺序原则：溶剂优先，互溶在前。C充分搅拌（互溶），滤去杂质（回收），保温静置（排气）2.2.3.2模料的回收1)概念去除模料中的杂质，恢复其性能的工艺过程称之为模料的回收或复生。2)模料变质的原因（皂化反应）：置换反应（Al、Fe）中和反应（氧化钠、氨水）复分解反应（Ca、Mg盐）皂化物不溶于水--不易去除，影响模料性能，进一步降低铸件质量使用松香基模料时，回收的模料用来制作浇冒口熔模使用蜡基模料，脱模后所获模料可回收，再用来制造新的熔模蜡基旧模料的性能变化在循环使用时，模料的性能会变坏：脆性增大，灰尘增多，流动性下降，收缩率增大，颜色由白变褐，这些主要与模料中硬脂酸变质有关，也有其它原因。（2）砂和涂料的污染熔模制好后，上面要涂挂涂料、撒砂以制出型壳，在制造熔模、制壳以及与蜡的熔失过程中，有时会受到砂和涂料等异物的污染。所以，制模车间一定要注意工作场地的卫生。防止模料污染（一般要白大衣、拖鞋、瓷地面、工作台洁净）（3）熔失熔模时过热，石蜡烧坏、氧化变质。3)皂化物的去除方法：酸处理法电解处理法活性白土处理法A酸处理法Me（C17H35COO）2+H2SO4=2(C17H35COOH)+MeSO4不足：可逆，不能完全处理干净B电解处理法FeCl3→FeCl2→Cl2（有毒）不足：设备要求高，污染环境C活性白土处理法吸附能力+Al3+与胶体杂质反应沉淀补充使用2.2.4.熔模的压制和模组的制造•模料膏配制完毕即可压制熔模。压制熔模前，需先在压型表面涂薄层分型剂，以便从压型中取出熔模。•熔模的制备即将模料注入压型的方法有自由浇注和压注两种。自由浇注法使用液态模料，用于制作浇冒口系统的熔模和尿素型芯。压注法用于制造铸件熔模，可使用液态、半液态(糊状)、半固态(膏状)及固态模料。柱塞加压法活塞加压法与气压法压注1)“液态压注模料”大多采用在熔点下呈糊状时压注(并非真正的液态下压注)A防止液态紊流、飞溅造成流痕及卷入气泡。B保证表面光洁度。C收缩率降低。2.2.4.2熔模表面质量的控制2)合理确定工艺参数压蜡温度压注压力压型温度压射速度保压时间原则：温度适中，压力尽量大（一定范围内）3)制造浇道模料在脱蜡过程中要先于模型熔化（材料及形状）1)压注条件下熔模收缩的特点A层状凝固B在压力下成型并在压力作用下凝固2.2.4.3熔模尺寸精度的控制2)压注工艺参数对收缩的影响A注蜡温度↑B压注压力↑C保压时间↑D压型温度↑其它：模型的壁厚取模后停放时间2.2.5熔模的组装1)焊接法——应用最广泛电烙铁分型剂的使用：压蜡前在压型内表面涂敷一层，利于取出熔模。要求越薄越好蜡基：一般采用机油、松节油、硅油树脂基：麻油与酒精混合物或者硅油压缩空气起模2.2.4.4熔模的脱模2）粘接法——卯榫结构3）机械组装法——大批量、小铸件、高效率2.3型壳的制造型壳的质量直接关系到铸件的质量，为此，对型壳的要求主要有以下四个方面：1.强度——高的常温强度+高温强度（浇注、焙烧）+低的残留强度2.热震稳定性——抵抗急冷急热的性能或抗热冲击性。它是指型壳抵抗因温度急剧变化而不开裂的能力。3.高温下化学稳定性——高温液态金属与之接触时不发生相互化学作用的性能。4.透气性——指气体通过型壁的能力。以免发生粘砂、麻点、氧化、脱碳避免浇不足、气孔•型壳性能试验标准•HB5352.1-2004熔模铸造型壳性能试验方法第1部分：抗弯强度的测定•HB5352.2-2004熔模铸造型壳性能试验方法第2部分：高温自重变形的测定•HB5352.3-2004熔模铸造型壳性能试验方法第3部分：高温荷重变形的测定•HB5352.4-2004熔模铸造型壳性能试验方法第4部分：透气性的测定型壳的制造工艺——涂挂法熔模铸造型壳：多层型壳：涂挂法制壳—（浸涂）最常用喷涂法刷涂法对型壳的性能要求：1.型壳的高温强度和高温软化点型壳的软化点是指型壳强度随温度升高而开始下降的温度。不同型壳软化点不同。软化点高，高温强度下降速度小，有利于提高铸件的尺寸精度。2.型壳的热膨胀性型壳的热膨胀性是与铸件精度密切相关的重要性能。高温金属液通过型壳放热、冷却、凝固中，温度的急剧变化，型壳的线量也发生变化。①为获得尺寸精确的铸件型壳的膨胀率必须小而均匀。②型壳小而均匀的热膨胀性是减少应力，使型壳具有良好抵抗温度急剧变化能力的决定因素。（型壳温度变化，必然产生内应力，当该内应力超过该温度下的强度时，型壳就会产生裂纹、破损）。3.型壳的表面质量及化学稳定性型壳内表面层与高温液体金属直接接触，要想获得表面光洁、轮廓清晰的铸件，型壳内表面层必须光洁、致密、轮廓清晰。除此之外还应具有好的化学稳定性，即浇注后，型壳内表层不与高温液体金属及其氧化物相互发生化学作用。上述条件将是实现高精度铸造的最基本要求，此外，还要有好的透气性、好的退让性、好的脱壳清理性。但一