« 上一篇下一篇 »

熔模铸造

  在可熔模样上包覆耐火材料制成型壳,加热熔出模样后型壳经高温焙烧成铸型,并以此来生产铸件的铸造方法。中国早在商代就已掌握了熔模铸造的工艺原理和技术。1978年湖北随县发掘出土的战国早期曾侯乙尊盘就是用熔模法铸造的。现代熔模铸造工艺与古代相比已有很大不同。
工艺过程  首先将熔融的模料制成模样,模样可以是整体的,也可以是分块制作焊合到一起的。再将制成的可熔模样焊到共用的浇口棒上(图1)。然后在其表面用粘结剂涂覆若干层耐火材料,形成 5~15毫米厚的壳层,经干燥、硬化后将可熔模样由型壳中加热熔出,便得到内腔和铸件形状相同的型壳。这样的型壳再经800~1000℃的高温焙烧,使型壳具有较高的强度并烧除型壳内可能残留的模样。焙烧后的型壳即可作为铸型浇入液态金属,待凝固冷却后,除掉型壳即得到相应的铸件。
    模壳材料  制模用的可熔模料一般为各种配比的蜡基材料。蜡料的熔点低,流动性好,可以制成与铸件形状完全一致的模样,因此也称这种铸造方法为失蜡铸造。也有用树脂基模料的,以松香为主要成分,用来生产精度要求高的铸件。制壳用的粘结剂通常为硅酸乙酯水解液或水玻璃和硅溶胶。硅酸乙酯水解液应用最早,也最普遍。而耐火材料则用热膨胀性能稳定、耐火度较高、粒度小的材料,主要为石英和刚玉,以及由SiO2和Al2O3不同含量所组成的硅酸铝等。
特点和用途  用熔模铸造法制造的铸钢件,设有分型面,尺寸精度可达5~7级,表面粗糙度可达Ra 10~1.25微米。铸件尺寸精确,表面光洁,所以只需要在零件要求较高的部位留少许机械加工余量,可以大幅度地节约金属材料。熔模铸造可以生产结构非常复杂的零件,例如涡轮发动机的耐热合金叶片。这种零件不仅形状复杂,尺寸精确度和表面粗糙度要求高而且难于加工,只有采用熔模铸造才能获得合格的叶片。用熔模铸造法可将原来由几个零件铆接、栓接及焊接组合而成的部件,通过改变零件的结构,成为整体零件直接铸出,既节省机械加工工时又节省金属材料的消耗,零件结构也更合理。熔模铸造也是生产铝合金、镁合金复杂薄壁壳体零件的适宜方法。图2为熔模铸造铸得的铝合金薄壁壳体零件,壁厚仅1~1.5毫米。熔模铸造的生产成本较高,所以熔模铸件的重量大多为几十克到几公斤,并限于技术条件要求很高的铸件。

补充

熔模铸造又称失腊法。失腊法是用腊制作所要铸成器物的模子,然后在腊模上涂以泥浆,这就是泥模。泥模晾干后,在焙烧成陶模。一经焙烧,腊模全部熔化流失,只剩陶模。一般制泥模时就留下了浇注口,再从浇注口灌入铜液,冷却后,所需的器物就制成了。

我国的失腊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腊法铸件。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腊法已经比较成熟。战国、秦汉以后,失腊法更为流行,尤其是隋唐至明、清期间,铸造青铜器采用的多是失腊法。

失腊法一般用于制作小型铸件。用这种方法铸出的铜器既无范痕,又无垫片的痕迹,用它铸造镂空的器物更佳。中国传统的熔模铸造技术对世界的冶金发展有很大的影响。现代工业的熔模精密铸造,就是从传统的失腊法发展而来的。虽然无论在所用腊料、制模、造型材料、工艺方法等方面,它们都有很大的不同,但是它们的工艺原理是一致的。四十年代中期,美国工程师奥斯汀创立以他命名的现代熔模精密铸造技术时,曾从中国传统失蜡法得到启示。1955年奥斯汀实验室提出首创失蜡法的呈请,日本学者鹿取一男根据中国和日本历史上使用失蜡法的事实表示异议,最后取得了胜诉。