硅溶胶熔模精密铸造工艺及装备研发生产方案(一)
第一节熔模铸造
川蜡——又称为白蜡、中国蜡、虫蜡，四川出产很多， 是白蜡虫分泌于所寄生的树上的蜡，是我国的特产。不溶于 水、乙醇和乙醚，易溶于苯。其优点是强度高、熔点高及流 动性好，但脆性及收缩率较大，它能与松香互溶，形成松香 与川蜡复合基体的模料，使之具有良好的综合性能。
聚乙烯——由乙烯聚合而成的高分子化合物，低分子量 为液体，高分子量的纯物质是乳白色蜡状固体粉末，经加入 稳定剂后，加工成粒状，具热塑性。模料中加入聚乙烯能显 著提高强度，热稳定性和韧性。
多个小针，以提供最大的散热面 积。件重0.184kg。
图3 壳体 该壳体铸件结构复杂，该图是用两
个切面解剖后的照片，可见其外形和内 腔均很复杂，它的熔模是用13个不同的 蜡模组装而成的。为铝合金熔模铸件， 其尺寸为214.9mm×200mm ×145mm， 重2.36kg。
1 重型柴油机叶轮、壁很薄，机械加工等无法达到, 用精铸法制造, 制壳时要涂挂4-6次
① 熔点要适中，通常希望60-100℃，以便于配制 模料、制模、脱模。
② 要求模料有良好的流动性和成型性，在压制熔 模时，半凝固状态的模料应能很好的充填满压型型腔， 清晰的复制出型腔的表面，表面光洁，而且熔失熔模时 易从型壳中流出。
③一定的强度，表面硬度和韧性，防止变形损失。 ④ 高的软化点——模料开始发生软化变形的温度称
所以精铸车间都与一些精密的熔炼设备相联系， 如真空熔炼等。
3.5 应用举例
图1 离心叶轮 该件突出的特点是尺寸大，壁薄。直径457mm、高 228.6mm，重45kg。有高的尺寸精度要求、大部分 件需经过x射线和荧光检查。材质为沉淀硬化马氏体 不锈钢17－4PH（美国牌号）
图2 热交换器 铝合金的热交换器,轮廓尺寸为 190.5mm×139 .7mm×55.9mm ， 壁厚为 1.5mm，上面分布着1200
熔模铸造方案
• 注蜡温度对熔模表面粗糙度影 响很大，注蜡温度越高，熔模 的表面粗糙度越低细，注蜡温 度越低，则表面粗糙度越高。 模料处于浆状时，压注压力和 压型温度对熔模表面粗糙度的 影响很小。处于糊膏状时，增 大压力或提高温度有利于将糊 膏中的液相挤入凹陷中，从而 使熔模表面粗糙度有所降低， 但效果有限。
• （2）挤压成型 挤压成型 把在低温塑性状态下的模 料挤压入型腔，在高压下 成型，以减少和防止熔模 收缩。挤压成型时的模料 处于半固态或固态，该模 料在正常条件下比较硬， 但在高压下能够流动，其 特点是粘度大。因此挤压 时压力的大小取决于模料 的粘度及在注料孔和型腔 中的流动阻力。
第3节 熔模铸造
一、熔模铸造的原理及特点 熔模铸造又称精密铸造或失蜡铸造，它是用易熔材料 (蜡料及塑料等)制成精确的可熔性模型，在模型上涂以若 干层耐火涂料，经过干燥、硬化成整体型壳，然后加热型 壳熔失模型，再经高温焙烧而成为耐火型壳，将液体金属 浇入型壳中，待冷却后即成铸件。
二、模料种类及性能要求
（1）模料的分类 通常按模料熔点的高低将其分为高温、中温和低温模料。低 温模料的熔点低于60C，如石蜡—硬脂酸各50%的模料属 于这一类； 高温模料的熔点高于120C，组成为松香50%、地蜡20%、 聚苯乙烯30%的模料即为较典型的高温模料。 中温模料的熔点介于上述两类模料之间，现用的中温模料基 本上可分为松香基和蜡基模料两种。
五、熔模铸造用粘结剂及型壳干燥
（1）硅溶胶型壳干燥的特点
• 干燥过程实质上就是硅溶胶的胶凝过程。干燥过程可分为 四个阶段：粘结剂胶凝前，型壳涂料层中的游离水在涂挂 过程中和干燥阶段初期蒸发；硅溶胶胶凝后，被包在冻胶 网格中的物理吸附水在干燥期间逐渐蒸发；硅溶胶胶粒吸 附层中的化学吸附水在加热至100～200C时失去；胶粒 表面残存的硅醇（Si－OH）在400～800℃范围内通过自 缩聚而脱水。 • 干燥的最终结果是不断发生硅醇聚缩反应，形成牢固的硅 氧键而胶凝。 • 影响型壳干燥的因素很多，其中环境湿度的影响最大，其 次是风速和环境温度。
精密铸造工艺
精密铸造工艺
精密铸造工艺是一种高精度、高质量的铸造技术，它是在传统铸造工艺的基础上发展而来的。
精密铸造工艺又分为几种不同的类型，包括熔模铸造、失蜡铸造、等离子喷涂铸造等。
熔模铸造是一种常见的精密铸造工艺，它可以制造出高精度、高表面光洁度的零件。
在熔模铸造中，模具通常由硅胶、树脂或蜡模制成。
模具内部经过高温处理后，可以得到精密的铸造零件。
失蜡铸造是一种适用于生产复杂形状零件的精密铸造工艺。
在失蜡铸造中，首先要制作出蜡模，然后将蜡模浸入耐火涂料中，形成耐火材料的涂层。
接下来，将蜡模和涂层一起加热，使蜡模熔化并流出，留下涂层内的空洞。
最后，将熔融的金属倒入涂层内，形成铸造件。
等离子喷涂铸造是一种将等离子喷涂技术应用于铸造的精密铸
造工艺。
等离子喷涂技术可以在铸造时提供高质量的涂层，使得铸造件具有更高的耐磨性、抗腐蚀性等性能。
总之，精密铸造工艺在现代制造业中得到了广泛的应用。
它可以制造出高精度、高质量的零件，极大地提高了生产效率和产品质量。
- 1 -。
熔模精密铸造
熔模精密铸造工艺熔模精密铸造，又称失蜡铸造，是用易熔材料（例如蜡料或塑料）职称科容次那个模型（简称熔模或模型），在其上涂覆若干层特制的耐火涂料，经过干燥和硬化形成一个整体型壳后，再用蒸汽或热水从型壳中用熔掉模型，然后把型壳置于砂箱中，在其四周填充干砂造型，最后将铸型放入焙烧炉中经过高温焙烧（如采用高强度型壳时，可不必造型而将脱模后的型壳直接焙烧），铸型或型壳经焙烧后，于其中浇注熔融金属而得到铸件。
熔模精密铸造获得的产品精密、复杂，接近于零件最后形状，可不加工或很少加工就直接使用，是一种近净形成形的先进工艺，是铸造行业中一项优异的工艺技术，其应用非常广泛。
它不仅是用于各种类型各种合金的铸造，而且生产出的铸件尺寸精密、表面质量比其它铸造方法要高，甚至其他铸造方法难于铸得的复杂、耐高温、不易于加工的铸件，均可采用熔模精密铸造铸得。
基于生产者的要求不同，熔模精铸生产方法基本分为两种类型。
第一种是一般工艺，基本上是采用手工及手动装置和简单机械化，生产成本低。
第二种是当前大多数专业化工厂采用的生产方式，即在车间内部装有悬链输送器及机械化制壳流水线。
这种生产布置的优点是：工艺及其配套的机械化适合生产快速调整，不受特设的辅机相互制约，可充分有效的利用时间，虽然成本要高一些，但其生产率高。
当前采用熔模精铸得尺寸精确、表面光洁、强度适中的零件及整体件，不用（或少用）加工以及由于成分等关系不能加工或难以加工的零件，是熔模精铸生产工艺技术发展的集中趋势。
此外，从适应零件形状、大小、尺寸精度及材料品种的广泛性而言，在各种精密铸造方法（压铸、陶瓷铸、熔模）中，熔模精铸是最富有灵活性的特种铸造方法。
因为除常规合金可用此法生产外，所有高强度合金几乎均可用此法生产。
熔模铸件尺寸精度较高，一般可达CT4-6（砂型铸造为CT10~13，压铸为CT5~7）,当然由于熔模铸造的工艺过程复杂，影响铸件尺寸精度的因素较多，例如模料的收缩、熔模的变形、型壳在加热和冷却过程中的线量变化、合金的收缩率以及在凝固过程中铸件的变形等，所以普通熔模铸件的尺寸精度虽然较高，但其一致性仍需提高（采用中、高温蜡料的铸件尺寸一致性要提高很多）。
熔模铸造工艺流程
熔 模 铸 造 工 艺 流 程模料主要性能：灰 分 ≤0.025%铁含量 灰分的10% ≤0.0025% 熔 点 83℃-88℃（环球法）60℃±1℃ 针入度 100GM （25℃）3.5-5.0DMM450GM （25℃）14.0-18.0DMM收缩率 0.9%-1.1% 比 重 0.94-0.99g/cm 3 颜 色 新蜡——兰色、深黄色 旧蜡——绿色、棕色蜡（模）料处理工艺参数：除水桶 搅拌时温度 110-120℃ 搅拌时间 8-12小时 静置时温度 100-110℃ 静置时间 6-8小时 静置桶 静置温度 70-85℃ 静置时间 8-12小时 保温箱 温 度 48-52℃ 时 间 8-24小时 二、操作程序1、从脱蜡釜泄出的旧蜡用泵或手工送到除水桶中，先在105-110℃下置6-8小时沉淀，将水分泄掉。
2、蜡料在110-120℃下搅拌8-12小时，去除水份。
3、将脱完水的蜡料送到70-85℃的静置桶中保温静置桶中保温静置8-12小时。
4、也可将少量新蜡加入静置桶中，静置后清洁的蜡料用手工灌到保温箱蜡缸中，保温温度48-52℃，保温时间8-24小时后用于制蜡模。
5、或把静置桶中的回收蜡料输入到气动蜡模压注机的蜡桶中，保温后压制浇道。
三、操用要点1、严格按回收工艺进行蜡料处理。
2、除水桶、静置桶均应及时排水、排污。
3、往蜡缸灌蜡时，蜡应慢没缸壁流入，防止蜡液中进入空气的灰尘。
4、蜡缸灌满后应及时盖住，避免灰尘等杂物落入。
5、经常检查每一个桶温，防止温度过高现象发生。
6、作业场地要保持清洁。
7、防止蜡液飞溅。
8、严禁焰火，慎防火灾。
压制蜡（熔）模一、工艺参数室温20-24℃压射蜡温50-55℃压射压力0.2-0.5Mpa 保压时间10-20S冷却水温度15±3℃二、操作程序1、从保温槽中取出蜡缸，装在双工位液压蜡模压注机上，使用前应去除蜡料中空气及硬蜡。
2、将模具放在压注机工作台面上定位，检查模具所有芯子位置是否正确，模具注蜡口与压注机射蜡嘴是否对正。
《熔模精密铸造技术》课件
缺点
成本高
熔模精密铸造技术需要高昂的设备和工艺成 本，生产成本较高。
对操作人员要求高
熔模精密铸造技术需要经验丰富的操作人员 和技术人员，对工人的技能要求较高。
生产周期长
熔模精密铸造技术的生产周期较长，需要经 过多个工序和复杂的工艺流程。
不适合大规模生产
由于其高昂的成本和复杂的工艺流程，熔模 精密铸造技术不适合大规模生产。
03 熔模精密铸造技术的工艺 流程
模具设计
01
模具设计是熔模精密铸造技术 的第一步，需要综合考虑产品 结构、工艺要求、材料特性等 因素。
02
设计过程中，需要使用CAD等 计算机辅助设计软件进行建模 和模拟，以提高模具设计的准 确性和效率。
03
模具设计应注重细节处理，如 模具的浇口、排气口、冷却水 道等，以确保铸造过程的顺利 进行。
其他领域应用
能源领域
熔模精密铸造技术可用于制造燃气轮机叶片、核反应堆结构件等，提高能源转换效率和安全性。
医疗器械领域
熔模精密铸造技术可以生产高精度、高质量的医疗器械，如人工关节、牙科植入物等，提高医疗效果和使用寿命 。
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模具设计
根据铸件的结构和尺寸， 进行模具设计，确保模具 的精度和稳定性。
模具制作工艺
采用合适的工艺方法制作 模具，如雕刻、3D打印等 ，确保模具的表面质量和 尺寸精度。
金属充型
金属液制备
将熔融的金属液通过浇注系统送入模具型腔 。
充型速度与方向
控制金属液的充型速度和方向，以保证金属液能够 均匀填充型腔，避免气孔、夹渣等缺陷的产生。
特点
高精度、高效率、低成本、适用 范围广，可铸造复杂形状和薄壁 零件，广泛应用于航空、汽车、 船舶、能源等领域。
硅橡胶模具铸铜成型工艺
硅橡胶模具铸铜成型工艺随着人民生活水平的提高，旅游业的兴起。
旅游工艺品高档化、金属化发展。
利用模具硅橡胶铸造真铜、真镍等金属工艺品，达到了精密铸造的程度．开发了系列旅游纪念精品。
硅橡胶模具铸铜技术是运用离子导入在模具上铸铜，不受任何条件限制。
数小时后在模具的表面形成一定厚度的纯铜。
不受好铜次铜的限制．是铜就可利用，它完全区别于传统的翻砂铸造，且无腐蚀、无污染、设备仅需2000元左右即可制造高档旅游工艺精品，名人浮雕字画、纪念品等系列产品。
硅橡胶模具铸铜要对模具进行预处理，一般要经过除油和刷涂导电粉2个步骤．除油的目的是清除模具表面的油、蜡、刷涂导电粉是在模具上吸附导电粒子以利化学铸铜．1．除油．根据硅橡胶模具的特点选用有机溶剂除油、除蜡，然后再将其放入氢氧化钠溶液中，这种方法可加快除油的过程。
除油的的步骤是：把硅橡胶模具浸入硝基稀料或聚酯稀料中(10分钟)，用水清洗，然后浸到lmol／1llaoll溶液中(10分钟)。
用水清洗，然后用电吹风吹干。
2．刷涂导电粉。
将硅橡胶模具的小排刷将200目导电粉均匀地刷到在铸造的表面上，然后沿模具周围由铜丝固定一圈铜丝，一边用铜丝连接四周铜丝做一挂钩，即可将其挂在已配制好的铸铜液中，进行化学铸铜。
制作技术1、铸铜液的配制：硫酸铜(CuS04、5H20)150—220g／L，硫酸60一70g／L，蒸馏水1000ml温度常温将150g硫酸铜(CuS04、5H20)溶于200ml的蒸馏水中，在不断搅拌下，溶解完全后，加入剩余的800ml 蒸馏水，然后将60g硫酸在边搅拌边倾倒加入上述混合液中，搅拌均匀即可。
2．生产：在模具铸铜机的正负极接上细电线与电源开关，电源正极接铜板，负板连接待铸的硅橡胶模具，铸铜时，将硅橡胶模具倒悬于配制好的铸铜液中(塑料桶装)，同时将铜板置于铸铜液中，然后开启模具铸铜机，经过5—6小时，一个精密铸造的旅游工艺品就做成了。
模具铸铜生产工艺模具铸铜取材方便，是在塑料镀基体上通过金属化处理，沉积一层薄金属层，在这薄金属层上进行浸镀加工的方法。
熔模铸造和消失模铸造
熔模铸造和消失模铸造- 原理。
- 熔模铸造又称失蜡铸造。
首先用易熔材料（如蜡料）制成精确的可熔性模型（熔模），在模型上包覆若干层耐火涂料，制成型壳。
然后将模型熔化排出型壳，从而获得无分型面的铸型，再经高温焙烧后进行浇注，得到铸件。
- 工艺过程。
- 制造熔模：通常采用注射成型等方法制作蜡模，蜡模的精度直接影响铸件的精度。
- 制造型壳：将蜡模浸入耐火涂料中，随后撒上砂粒等耐火材料，经干燥硬化后形成型壳。
这个过程要重复多次以增加型壳的强度。
- 脱蜡：通过加热使蜡模熔化流出型壳，脱蜡后的型壳要进行高温焙烧，以进一步提高其强度和去除残留的蜡质等杂质。
- 优点。
- 铸件精度高，可以铸造形状复杂的零件，如航空发动机叶片等具有精细内部结构和复杂外形的部件。
- 表面光洁度好，能够减少后续的加工工序。
- 适用于各种合金材料的铸造，包括一些难加工的高温合金等。
- 缺点。
- 工艺过程复杂，生产周期较长，从制造熔模到最终得到铸件需要多道工序。
- 成本相对较高，由于需要使用高质量的蜡料、耐火材料，并且工序较多导致人力成本也较高。
- 原理。
- 消失模铸造是将与铸件尺寸形状相似的泡沫模型粘结组合成模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振动造型，在负压下浇注，使模型气化，液体金属占据模型位置，凝固冷却后形成铸件。
- 工艺过程。
- 制作泡沫模型：利用聚苯乙烯（EPS）或聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等泡沫材料，通过数控加工、模具发泡等方法制作出与铸件形状一致的泡沫模型。
- 模型组合与粘结：将多个泡沫模型按照设计要求组合在一起，使用专用的粘结剂进行粘结。
- 涂挂涂料：在模型表面涂挂耐火涂料，以防止浇注时金属液对泡沫模型的冲刷，并使型砂能够更好地成型。
- 优点。
- 铸件尺寸精度较高，由于泡沫模型的可塑性，可以制造一些具有复杂内腔结构的铸件。
- 工艺简单，不需要分型面，减少了因分型面带来的铸造缺陷。
- 成本较低，设备相对简单，并且泡沫材料成本较低。
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硅溶胶熔模精密铸造工艺及装备研发生
产方案
一、实施背景
随着制造业的不断发展，对于精密铸造工艺的需求日益增强。
传统铸造工艺存在一定的局限性，如砂型铸造工艺的精度不高、效率低下，而金属型铸造工艺则对模具的损耗较大，成本较高。
因此，研发一种新型的精密铸造工艺及装备成为产业发展的必然趋势。
二、工作原理
硅溶胶熔模精密铸造工艺是一种以硅溶胶为原料，通过精密铸造技术将熔融金属倒入模具中，待冷却凝固后获得精密零件的工艺方法。
其工作原理主要基于以下步骤：
1.硅溶胶制备：将硅酸盐溶液与催化剂混合，通过加热、
搅拌等手段制备得到硅溶胶。
2.模具制备：将硅溶胶涂抹在耐高温的模型上，待其干燥
后脱模，得到所需形状的模具。
3.金属熔融：将所需金属置于熔炉中加热至熔融状态。
4.金属灌注：将熔融金属通过管道导入模具中。
5.冷却凝固：待金属冷却凝固后，脱模得到精密零件。
三、实施计划步骤
1.研发团队组建：组建由材料科学、机械工程、化学工程
等领域专家组成的研发团队。
2.硅溶胶制备研究：研究硅酸盐溶液与催化剂的最佳配比，
以及制备过程中的温度、压力等参数。
3.模具制备研究：研究硅溶胶在耐高温模型上的涂抹厚度、
干燥时间等参数，以及脱模时的温度、时间等参数。
4.金属熔融研究：研究不同金属的熔点、导热性等性质，
确定最佳的加热温度和时间。
5.金属灌注研究：研究金属在管道中的流动特性，确定最
佳的灌注速度和压力。
6.冷却凝固研究：研究不同金属的冷却速度和凝固时间，
确定最佳的冷却方式和温度控制方法。
7.装备研发：根据工艺要求，研发相应的精密铸造设备，
包括硅溶胶制备设备、模具制备设备、金属熔融设备、
金属灌注设备、冷却凝固设备等。
8.中试及优化：在实验室及中试基地进行小批量试制，并
根据实验结果对工艺和装备进行优化改进。
9.产业化推广：将优化后的工艺和装备推广至产业界，实
现产业化应用。
四、适用范围
本工艺及装备适用于精密零件的制造，如航空航天、汽车、电子等领域。
具体适用范围根据市场需求及产业发展情况而定。
五、创新要点
1.采用硅溶胶作为模具材料，具有高精度、高强度、高耐
热性等优点。
2.通过精密铸造技术，实现了熔融金属的高效灌注和精确
成型。
3.采用了新型的冷却凝固方式，提高了冷却速度和零件质
量。
4.装备具有自动化程度高、生产效率高等特点，降低了生
产成本。
六、预期效果
1.提高零件精度和生产效率：通过采用硅溶胶模具和精密
铸造技术，能够显著提高零件的精度和生产效率。
2.降低生产成本：新型冷却凝固方式和自动化装备的使用，
能够降低生产成本约20%。
3.提高市场竞争力：该工艺及装备的应用，能够提高企业
在市场上的竞争力。
4.推动产业发展：该工艺及装备的推广应用，能够推动精
密铸造产业的发展。
七、达到收益
1.经济效益：通过提高生产效率、降低生产成本等方式，
提高企业的经济效益。
2.社会效益：推动精密铸造产业的发展，增加就业机会，
提高国家在全球制造业中的竞争力。
3.环境效益：该工艺及装备具有较低的能源消耗和环境污
染，有利于推动绿色制造和可持续发展。
八、优缺点
1.优点：
(1) 提高零件精度和生产效率：硅溶胶模具具有高精度、
高强度、高耐热性等优点，能够实现熔融金属的高效灌
注和精确成型，从而提高零件的精度和生产效率。
(2) 降低生产成本：新型冷却凝固方式和自动化装备的
使用，能够降低生产成本约20%。
(3) 提高市场竞争力：该工艺及装备的应用，能够提高
企业在市场上的竞争力。
(4) 推动产业发展：该工艺及装备的推广应用，能够推
动精密铸造产业的发展。
2.缺点：
(1) 工艺复杂：硅溶胶熔模精密铸造工艺较为复杂，需
要经过多个步骤才能完成零件生产，因此对操作人员的
技能要求较高。
(2) 设备投资较大：该工艺及装备需要投入较高的资金
和设备成本，对于一些小型企业而言可能存在一定的经
济压力。
九、下一步需要改进的地方
1.优化工艺流程：进一步研究和优化工艺流程，提高生产
效率和降低生产成本。
2.提高设备自动化程度：进一步提高设备的自动化程度，
减少人工操作，提高生产效率和产品质量。
3.加强人才培养：加强人才培养和技术培训，提高操作人
员的技能水平和技术素养。
4.加强环境保护：进一步研究和优化环境保护措施，减少
环境污染和能源消耗。
5.加强市场推广：加强市场推广和宣传，提高企业和产品
在市场上的知名度和竞争力。