我國精密(失蠟)鑄造技術(shù)的研究現(xiàn)狀及澆注方法

失蠟鑄造法為較古老的鑄造技術(shù)之一，殷朝時(shí)代的青銅就用此技術(shù)制造。鑄造技術(shù)是指以熔模鑄造技術(shù)為主逐漸容括消失模鑄造、壓力鑄造、金屬鑄造、陶資瓷型鑄造、石膏型鑄造等鑄造技術(shù)。熔模鑄造又稱“失蠟鑄造”，是用易熔材料如蠟料制成模樣，然后在模樣上包覆若干層耐火材料，待其硬化干燥后，將其中的蠟?zāi)Ｈ廴ザ瞥尚蜌?，再?jīng)過焙燒，然后進(jìn)行澆注而獲得鑄件的一種方法，由于獲得的鑄件具有較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，故又俗稱為“熔模鑄造”。熔模鑄造技術(shù)適用于機(jī)車車輛、機(jī)械、汽車、船舶等行業(yè)的鑄件的生產(chǎn)。

鑄造工藝特點(diǎn)：

1)尺寸，光潔度好

尺寸精度較好可達(dá)到名義尺寸的5%，粗糙度水平為Ra0.8-3.2μm，從而減輕了后續(xù)機(jī)械加工的工作負(fù)擔(dān)。在近凈形甚至凈形情況下，機(jī)械加工幾乎全部被取消。

2)鑄件的機(jī)械性能優(yōu)越，成型成本低

由于該工藝本身的優(yōu)越性和穩(wěn)定性，鑄件的機(jī)械性能可以保持在較上。失蠟鑄造特別適合于結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的情況。合理設(shè)計(jì)的單一鑄件有時(shí)可以代替多個(gè)零件的裝備，其中可以包括普通鑄造、機(jī)械加工、沖壓、鍛造、注塑、板金等。同時(shí)鑒于該工藝的靈活性，成型顯得容易，零部件的重量可以明顯減輕，從而降低加工成本。此外，還非常有利于節(jié)約和環(huán)保。

3)廣泛的材質(zhì)適應(yīng)性

硅溶膠失蠟鑄造適合于大部分鑄造合金，包括各種鑄鐵、碳素鋼、低合金鋼、工具鋼、不銹鋼、耐熱鋼、鎳合金、鉆合金、欽合金、青銅、黃銅、鋁合金等。并且其總體加工效果比較穩(wěn)定，尤其適合難于鍛造、焊接、機(jī)械加工的材料。

4)優(yōu)良的生產(chǎn)柔性

對于大批量、小批量、甚至單件生產(chǎn)均非常適合，有時(shí)甚至沒有生產(chǎn)成本的區(qū)別。無需非常復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備，模具加工方案也靈活多樣。此外，我國的鑄造類企業(yè)和其他的研究單位還研究出了一些新的熔模鑄造工藝及技術(shù)。如：多孔道鑄造工藝設(shè)備模具及鑄造用易熔合金模具技術(shù)等。

其中多孔道鑄造工藝設(shè)備模具是用于在超塑性和蠕變狀態(tài)下大規(guī)格薄壁零部件的鑄造的工藝技術(shù)設(shè)備。它特別適用于航空流體動(dòng)力復(fù)雜結(jié)構(gòu)荷載部件的小批量生產(chǎn)制作。該工藝技術(shù)設(shè)備廣泛應(yīng)用于航空制造、船舶制造、無線電工業(yè)和其它機(jī)械制造工業(yè)。該工藝技術(shù)設(shè)備的技術(shù)特性是設(shè)備具有通用性、模具幾何形狀可以變化、成型質(zhì)量較高。

熔模鑄造具有尺寸、表面質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，并且熔模鑄造是一項(xiàng)被廣泛采用的少、無切削的工藝，該工藝簡單來說就是用易熔材料制成可熔性模型，采用熔模鑄造方法可大量儉省機(jī)床設(shè)備和加工工時(shí)，還能夠大幅度節(jié)約金屬原材料。因此熔模鑄造在鑄造中是一種被廣泛運(yùn)用的鑄造方式，這種鑄造方式降低了成本，提高了鑄造企業(yè)的競爭力。熔模鑄造中較重要的一個(gè)步驟就是澆注成型，那么熔模鑄造有哪些常見的澆注方法呢？

1.定向結(jié)晶

一些熔模鑄件如渦輪機(jī)葉片、磁鋼等，如果它們的結(jié)晶組織是按方向排列的柱狀晶，它們的工作性能便可提高很多，所以熔模鑄造定向結(jié)晶技術(shù)正地發(fā)展。

2.壓力下結(jié)晶

將型殼放在壓力罐內(nèi)進(jìn)行澆注，結(jié)束后，立即封閉壓力罐，向罐內(nèi)通入高壓空氣或惰性氣體，使鑄件在壓力下凝固，以增大鑄件的致密度。

3.熱型重力澆注

這是用得較廣泛的一種澆注形式，即型殼從焙燒爐中取出后，在高溫下進(jìn)行由澆注。這時(shí)金屬在型殼中冷卻較慢，能在流動(dòng)性較高的情況下充填鑄型，因此鑄件能很好復(fù)制型腔的形狀，提高了鑄件的精度。但鑄件在熱型中的緩慢冷卻會(huì)使晶粒粗大，這就降低了鑄件的機(jī)械性能。在澆注碳鋼鑄件時(shí)，冷卻較慢的鑄件表面還易氧 化和脫碳，從而降低了鑄件的表面硬度、光潔度和尺寸精度。

4.真空吸氣澆注

將型殼放在真空澆注箱中，通過型殼中的微小孔隙吸走型腔中的氣體，使液態(tài)金屬能地充填型腔，復(fù)制型腔的形狀，提高鑄件精度，防止氣孔、澆不足的缺陷。這種方法較常見。

熔模鑄造的澆注是一項(xiàng)嚴(yán)格的步驟，不同的澆注方法有著不同的特點(diǎn)，因此在熔模鑄造過程中要選擇合適的澆注方法，鑄造出好的熔具。

一般情況下，鑄件尺寸精度是受鑄件結(jié)構(gòu)、鑄件材質(zhì)、制模、制殼、焙燒、澆注等多方因素影響的，其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)置、操作不合理都會(huì)使鑄件的收縮率產(chǎn)生變化，導(dǎo)致鑄件尺寸精度與要求有偏差。以下是可造成鑄件尺寸精度缺陷的因素：

（1）鑄件結(jié)構(gòu)的影響：a.鑄件壁厚，收縮率大，鑄件壁薄，收縮率小。b.自由收縮率大，阻礙收縮率小。

（2）鑄件材質(zhì)的影響：a.材料中含碳量越高，線收縮率越小，含碳量越低，線收縮率越大。b.常見材質(zhì)的鑄造收縮率如下：鑄造收縮率K=(LM-LJ)/LJ×100%，LM為型腔尺寸，LJ為鑄件尺寸。K受以下因素的影響：蠟?zāi)1、鑄件結(jié)構(gòu)K2、合金種類K3、澆注溫度K4。

（3）制模對鑄件線收縮率的影響：a.射蠟溫度、射蠟壓力、保壓時(shí)間對熔模尺寸的影響以射蠟溫度較明顯，其次為射蠟壓力，保壓時(shí)間在熔模成型后對熔模較終尺寸的影響很小。b.蠟(模)料的線收縮率約為0.9-1.1%。c.熔模存放時(shí)，將進(jìn)一步產(chǎn)生收縮，其收縮值約為總收縮量的10%，但當(dāng)存放12小時(shí)后，熔模尺寸基本穩(wěn)定。d.蠟?zāi)较蚴湛s率僅為長度方向收縮率的30-40%，射蠟溫度對自由收縮率的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于對受阻收縮率的影響(較佳射蠟溫度為57-59℃，溫度越高收縮越大)。

（4）制殼材料的影響：采用鋯英砂、鋯英粉、上店砂、上店粉，因其膨脹系數(shù)小，僅為4.6×10-6/℃，因此可以忽略不計(jì)。

（5）型殼焙燒的影響：由于型殼的膨脹系數(shù)小，當(dāng)型殼溫度為1150℃時(shí)，僅為0.053%，因此也可以忽略不計(jì)。

（6）澆鑄溫度的影響：澆注溫度越高，收縮率越大，澆注溫度低，收縮率越小，因此澆注溫度應(yīng)適當(dāng)。