熔模铸造工艺知识培训

熔模铸造工艺知识培训材料目录1、熔模铸造发展历史2、熔模铸造工艺流程3、熔模铸造工艺特点4、熔模铸造工艺优势与劣势5、熔模铸造工艺应用范围6、熔模铸造典型零件介绍7、熔模铸造工艺发展趋势8、精铸公司产品介绍9、产品轻量化设计主要做法10、产品轻量化设计案例介绍11、铸件常见缺陷分析一、熔模铸造发展历史熔模铸造又称为失蜡铸造，熔模铸造的历史可以追溯到4000年以前，最早起源于埃及、中国和印度，在我国的出土文物中发现在公元前2500年以前，我们的祖先就能用熔模铸造的方式生产各种铜器皿、钟鼎及艺术品。现代熔模铸造工艺是在20世纪初期开始形成，最初用于制牙及珠宝饰业。第二次世界大战期间，由于国防、航空工业发展的需要，英、美等国首先采用熔模精密铸造方法，生产喷气涡轮发动机叶片等形状复杂、尺寸精确、表面质量要求很高且不易机械加工的铸件。熔模铸造艺术品二、熔模铸造工艺流程2.1、制造工艺流程制模蜡模组树制壳脱蜡型壳焙烧合金熔炼浇注脱壳落件模具制造磨浇口抛丸精整校正探伤防锈品质检查成品入库热处理2.2、制造工艺流程示意图注蜡制模组树涂料撒砂脱蜡型壳焙烧浇注清理铸件干燥2.3、工序介绍模具示意图2.3.1、模具制造熔模铸造模具又称压型，含分型面、型腔、型芯、顶模机构、锁紧机构等。制模用的压型2.3.2、制模蜡料蜡基模料：石蜡+硬脂酸树脂基蜡料A、常用蜡料B、典型的制模工艺2.3.4、制壳A、制壳材料粘结剂耐火材料与粘结剂对应工艺水玻璃硅砂刚玉莫来石高岭石锆砂水玻璃工艺硅酸乙酯硅酸乙酯工艺硅溶胶硅溶胶工艺硅溶胶制壳工艺没有化学硬化，干燥脱水B、制壳操作流程C、精铸公司制壳工艺工艺种类粘结剂硬化剂应用硅溶胶工艺硅溶胶无表面及精度较高产品水玻璃工艺水玻璃结晶硬化铝表面及精度较低产品复合制壳工艺硅溶胶+水玻璃结晶硬化铝接近硅溶胶工艺产品序号工艺参数粘接剂粉料砂涂料粘度风干温度风干时间硬化时间表面层硅溶胶精制石英粉(320目)精制石英砂(40-100目)粘度60-65S24±2℃6-7小时二层硅溶胶精制石英粉(320目)莫来石砂(30-60目)粘度18-22S24±2℃8-9小时加固一层水玻璃高铝合成粉(200目)莫来石砂(16-30目)粘度8-10S30-40℃20-25分钟18-20分钟加固二层水玻璃高铝合成粉(200目)莫来石砂(10-20目)粘度12-14S30-40℃20-25分钟18-20分钟加固三层水玻璃高铝合成粉(200目)莫来石砂(10-20目)粘度16-26S30-40℃20-25分钟18-20分钟加固四层水玻璃高铝合成粉(200目)莫来石砂(10-20目)粘度16-26S30-40℃20-25分钟18-20分钟2.3.5、脱蜡脱蜡时注意事项：A、脱蜡是模型蜡从模壳中脱出形成型腔的过程，脱蜡前模壳存在时间不低于24h；B、脱蜡方法：热水法和高压蒸气法清理浇口杯顶残砂：防止浮砂落入型腔；加入补充硬化剂：热水脱蜡时加入1%盐酸，型壳得到补充硬化，并可防止蜡料皂化；脱蜡水严禁沸腾：防止将槽底的砂粒翻起进入型腔；脱蜡后的型壳禁止杯口向上放置：防止脏物落入型腔。槽液定期清理与更换。C、蜡料回收蜡基模料：去除皂化物方法：酸处理法加水----通蒸气+加盐酸----[酸+盐（水溶性盐）]-----皂化物颗粒消失------静置（杂质下沉）分离树脂基料回收2.3.6型壳焙烧目的：去除型壳中的水分、残余蜡料、皂化物等，使之具有低发气量和良好透气性，同时减少液态合金与型壳的温差，提高充型能力。焙烧炉类型：型壳焙烧宜采用油炉、煤气炉或电阻炉。而燃煤反射炉由于温度分布不均匀，灰尘较多,而且污染环境故不宜采用。型壳焙烧温度：型壳适宜的焙烧温度应为850----980℃，保温时间0.5-2h。2.3.7、熔炼熔炼设备：感应炉（高、中、工频）、电弧炉、电渣炉、等离子炉等，常用中频感应炉。合金种类：铸钢、球铁、有色合金等；筑炉材料：酸性料、碱性料、中性炉；中频感应炉熔炼工艺：准备（检查炉体、工具、备料）-------装料（装料顺序）------熔化-----调整成分---------脱氧（脱氧剂加入顺序：锰、硅、铝）--------出钢浇注2.3.8、浇注溶模铸常用浇注方法：重力浇注、真空吸注、离心浇注、调压浇注、低压浇注；浇注工艺参数对质量的影响浇注温度、浇注速度、型壳温度、铸件凝固冷却速度2.3.9脱壳、落件、磨浇口目的工艺方法目的工艺方法脱除型壳振动脱壳磨除铸件上的浇冒口余根砂轮机磨削电液压清砂砂带磨床磨削高压水力清砂清除铸件表面/内腔的粘砂和氧化皮抛丸清理切除浇冒口和工艺筋砂轮切割喷砂清理压力切割或手工敲击化学清砂气割电化学清砂锯床切割清除铸件表面毛刺铸瘤风动磨头磨光碳弧气刨切割风动异形旋转锉切削阳极切割等离子切割2.3.10、铸件热处理A、铸钢件热处理工艺规范适用范围退火Ac3+20-30℃，炉冷所有铸钢件正火Ac3+30-50℃，空冷碳钢及低合金钢淬火Ac3+20-30℃，快冷（水、油）高碳钢及中、高合金钢回火Ac1以下，空冷或炉冷碳钢、低合金钢固溶处理Ac3以上较高温度，快冷奥氏体不锈钢B、球铁热处理工艺目的适用范围退火获得F低牌号球铁（F基体）正火获得P或S高牌号球铁（P基体）高温正火消除渗碳体组织中渗碳体异常2.3.11、抛丸、精整、矫正A、抛丸目的：清除铸件表面残砂、氧化皮；抛丸设备：滚筒式、橡胶履带式、转台式、吊钩式等；原理：叶轮高速旋转，将钢丸抛向铸件，以弹丸的动能打击铸件；抛丸机构成：抛丸器、弹丸循环系统、铸件运载装置、清理室、除尘系统B、精整精整目的适用范围1、打磨铸件表面细小缺陷打磨铸件表面毛刺、飞边、铸瘤、铁豆、轻微鼓包等缺陷，达到表面平整光滑2、局部尺寸修整局部尺寸超差时，通过打磨达到要求C、矫正矫正方法设备冷矫手工矫正专用工具矫正测具机械矫正液压机摩擦压力机矫正模热矫加热后在专用模具中矫正加热后压力矫正矫正模及夹具液压机或磨擦压力机矫正后检验：尺寸或形状位置偏差符合要求；表面探伤，不允许存在裂纹。2.3.12、探伤、防锈A、探伤探伤种类探伤缺陷应用荧光磁粉探伤铸件表面或近表面裂纹铸钢件、铸铁件等通磁材料X射线探伤铸件内部缩孔、缩松缺陷所有铸件材料超声波探伤铸件内部较大的缩孔、裂纹等缺陷铸钢件、铸铁件等通磁材料渗透探伤铸件表面裂纺不锈钢等非磁性材料B、防锈目的：保证铸件库存状态不锈蚀；方法：防锈液浸入法。2.3.13、品质检查A、外观质量检验内容检验项目检验方法铸件尺寸、形状和重量尺寸公差和形状公差量具、测具常规检测综合（专用）检具表面粗糙度表面粗糙度与标准样块对比粗糙度仪表面和近表面缺陷外观目视检验渗透检验肉眼观察荧光磁粉探伤着色检验标准：Q/DFLCM0108-2006熔模精密铸件技术条件B、内在质量检验内容检验项目检验方法化学成分化学成分化学分析光谱分析力学性能抗拉强度、屈服强度、伸长率、断面收缩率、硬度冲击韧性疲劳韧性拉伸试验硬度测试冲击试验疲劳试验宏观缺陷断口射线探伤放大镜或低倍显微镜工业CT微观缺陷金相组织晶粒度显微缩松脱碳层非金属夹杂物光学显微镜电子显微镜C、其它要求检验内容检验项目检验方法物理化学性能或特殊要求耐压密封性抗腐蚀性抗氧化性磁性能密封性检验盐雾试验抗氧化试验磁性能测定2.3.14、成品入库或下工序成品（不需加工）：按标准包装要求，定箱入库；半成品（需后序加工）：装箱发下序加工三、熔模铸造工艺特点使用可熔（溶）性一次模和一次型（芯）：使用整体蜡模和整体型腔，不用开型起模；流体制壳：使用涂料与砂粘结制壳，涂层对蜡模复印性好；热壳浇注：热壳下浇注，金属液充型性好。四、熔模铸造工艺优势与劣势铸件尺寸精度高，表面粗糙度值小：尺寸CT4-6级，表面粗糙度Ra3.2-12.5；可铸造形状复杂的铸件：典型空心叶片，应用于铸件轻量化技术；合金材料不受限制：各种合金材料均可。生产灵活性高、适应性强：由于工装的灵活性，相应生产不受批量的限制。A、优势铸件尺寸不能太大：铸件重量最大可做到1000Kg，超出重量铸件难度较大；工艺过程复杂，生产周期长：影响铸件质量因素太多，工序质量控制难度增大；铸件冷却速度较慢：导致铸件晶粒粗大，碳钢件易脱碳。B、劣势五、熔模铸造应用范围从产品类别来看，熔模精密铸件主要分为两大类：军工、航空类产品与商品类产品。前者质量要求高，后者质量不如前者。随着冷战时代的结束，各国军工产品大幅度减少，但民航、大型电站及工业涡轮发动机的发展，使得军工、航空类产品所占比例变化不大。现在熔模铸造除用于航空、军工部门外，几乎应用于所有工业部门，如电子、石油、化工、能源、交通运输、轻功、纺织、制药、医疗器械等领域。七、熔模铸造工艺发展趋势1、更大更薄：目前，熔模铸造生产的精密铸件，最大轮廓尺寸可达1.8m，而最小壁厚却不到2mm，最大铸件重量接近1000kg。2、更精：熔模铸件已经越来越精确，在ISO标准中的一般线性尺寸公差是CT4－6级，特殊线性尺寸公差高的可大CT3级，而熔模铸件表面粗糙度值也越来越小，可达到Ra0.8um。3、更强：由于材质的改进和工艺技术的进步使得铸件的性能越来越好。如飞机发动机用的涡轮叶片工作温度由980℃提高到1200℃；热等静压技术的应用使得熔模铸造生产的镍基高温合金、钛合金和铝合金的高温低周波疲劳性能提高3～10倍。②在用石英砂型壳浇注高锰钢或高合金钢铸件时,会发生类似情况，金属液中镍、铬、钛、锰等元素易氧化。他们的氧化物在高温时与型壳中SiO2反应生成低熔点化合物，造成化学粘砂。③当石英粉中存在金属氧化物Fe2O3等有害杂质时,会显著降低型壳耐火度，使粘砂更为严重。④浇注温度过高，钢水氧化，与型壳发生界面反应,造成化学粘砂。⑤浇注系统设计不合理，造成型壳局部过热，也会造成化学粘砂。A3、防止措施①严格控制面层涂料及撒砂中的杂质含量，特别是Fe2O3含量。②正确选择型壳耐火材料，做高锰钢和高温合金钢铸件时，面层涂料、撒砂应选用中性耐火材料为宜，如电熔钢玉或锆英砂粉等。③合金在熔炼及浇注时，应尽可能避免金属液氧化并充分脱氧、除气。④在可能的条件下，适当降低金属液浇注温度，薄壁件以提高型壳温度，尽量做到出壳后马上浇注为宜。⑤改进浇注系统，改善型壳散热条件，防止局部过热。B、夹砂、鼠尾B1、特征：夹砂—铸件表面局部呈翘舌状金属疤块，金属疤块与铸件间夹有片状型壳层（砂），又称结疤夹砂。鼠尾—铸件表面呈现条纹状沟痕。夹砂鼠尾是熔模铸造中常见的表面缺陷，常出现在铸件大平面或过热处。B2、形成原因:型壳分层，主要有以下几种情况:①面层涂料撒砂后干燥、硬化不良。②面层撒砂太细，过度层撒砂太粗，造成过度层与面层结合不好及砂中粉尘太多。③涂下层时，上层存在浮砂未清除。④涂料粘度过大，涂料流动性不好，产生局部堆积造成硬化不良。⑤残余硬化液作用在下层涂料上，使涂料两面硬化，但两面都硬化不透，使涂料本身形成未硬化的夹层。B3、防止措施:①面层型壳充分干燥，硬化。②降低第二层涂料粘度,防止面涂料堆积。③面层撒砂不易过细，层间撒砂粒度差不易过于悬殊。④砂中粉尘含量及含水量要尽量小，并注意涂料前的浮砂去除。⑤型壳过湿不宜高温入炉焙烧⑥尽量避免铸件的大平面结构平面向上或平面浇注。⑦必要时，在大平面结构的铸件上加设工艺筋、工艺孔，防止型壳分层导致铸件产生此类缺陷。C2、形成原因：麻点是金属液中氧化物与型壳材料中氧化物发生化学反应形成的。经光谱分析,缺陷处金属中硅含量增加，而锰含量极少,熔渣的岩相分析表明，熔渣中含有硅酸铁，硅酸锰及硅酸钴等氧化物。另外，金属液温度过高，浇注过程中产生二次氧化,或在氧化气氛中凝固，也会造成铸件产生麻点缺陷。C3、防止措施：①严格控制面层耐火材料中杂质含量，特别是Fe2O3等氧化含量。②防止和减少金属氧化，尽量采用快速熔化，并对金属液进行充分的脱氧。③提高型壳焙烧温度，适当降低浇注温度，型壳浇注时要尽量保证型壳温度高，做到快出快浇。④采取浇注后在还原性气氛中凝固，如浇注后马上撒些废蜡或废机油等碳氢化合物并加罩密封