第二章 熔模铸造

80-90℃ 模料 + 25-35%水（占模料比重） 加3-5%盐酸（或2-5%硫酸） 加热 搅后 保温 静置，使模料充分反应 30-40分
（2） 活性白土处理法 活性白土是有一种经酸处理后的黏土，它的晶格由硅氧四面体 和铝氧八面体交叉成层构成，各层间有大量的孔隙。好的白土， 其孔隙率可达60-70%，有很大的比表面积。因而具有较高的吸附 能力，能吸附模料中硬脂酸盐。此外，活性白土中的阳离子（特 别是三价铝离子）还能和模料中的带负电荷的的胶状杂质结集成 中性质点，变成凝胶下沉。所以可用活性白土去除模料中的硬脂 酸盐。 生产中一般用此法作为盐酸处理的补充工序，即每隔一段时间 将用盐酸处理过的模料加热到120℃ 左右，向模料中加入烘干的 活性白土（为模料重的10-15%）进行搅拌，半小时后，在120℃ 下保温静置4-5小时，待活性白土与液态模料充分分离后即可处理 好模料。
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。
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
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。
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（Lost Wax Casting）。
• 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。
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；
（1） 盐酸（硫酸）处理法 具体方法为将水和旧模料放在不生锈的容器中（水占模料的2535%）加热至80-90℃，然后加入模料重3-5%的工业盐酸（或2-3% 的浓硫酸）继续加热，使酸与模料充分反应，经30-40分钟后，静置 使水与模料分离，然后过滤，浇成锭，由于硬脂酸铁与盐酸反应是 可逆的且很快达到平衡，因此模料中的硬脂酸铁难以去除干净。 盐酸和硫酸都可使除硬脂酸铁以外的硬脂酸盐还原为硬脂酸： Me（C17H35COO）+ HCl = C17H35COOH + MeCl
• 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（2069），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调整其比例来控制性能 （软化点 强度等）（1:1） • 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
随着生产技术水平不断提高。新的蜡模工艺不断 出现，以及可供制模材料的品种日益增多，现在去模的 方法己不再限于熔化，而且也不限于蜡模，也可用塑料 模，但因习惯的原因，仍沿用原来名称。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（Investment Casting）。
第二章
熔模铸造
概述
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。
发 展 概 况
曾侯乙尊盘 (战国早期)
概述
发 展 概 况
概述
发 展 概 况
概述
发 展 概 况
概述
定义
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
活塞搅拌法: 带孔活塞往复运动
2. 松香基模料的配制
A 熔化设备：不锈钢电热锅（熔点高）
B 注意：加料次序 聚合物、蜡料、松香
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。
• 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3.0X102~3.0X10-1Pa s。 • 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。
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。
电解处理法
活性白土
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
回收蜡基模料的处理方法
• 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。
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 Ra2.5-6.3μ m；
（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；
2.2.2.3 填料模料 • • • • 国外模料分类：填料模料和无填料模料 国外占模料市场50%以上份额。 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
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
（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。
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。
l 在熔失熔模时，硬脂酸会和硬水中的Ca、Mg盐类起复分解反 应：
Ca（HCO3）2 + 2 C17H35COOH = Ca（C17H35COO）2 + CO2 ↑ + 2H2O