毕业设计熔模铸造工艺设计

1、目录中文摘要英文摘要一、概述21、定义32、特点33、发展历史34、应用4二、熔模铸造工艺设计41、零件图52、铸件结构工艺性分析53、确定工艺方案和工艺参数64、设计浇注系统85、绘制铸件图11三、压型设计131、压型设计的基本要求及参数选取132、成型部分形体结构部分设计143、压型工作图设计174、压型图20四、熔模的制造221、模料的选取222、模料的配制233、制熔模234、制模组245、模组的除油和脱脂26五、型壳的制造271、制造型壳用的材料272、涂料的配制283、涂挂涂料及撒砂324、型壳的干燥和硬化32六、脱蜡与焙烧341、脱蜡342、脱蜡的工艺过程343、模料的回收处理3

2、44、焙烧35七、熔炼与浇注361、黄铜的特性362、黄铜的牌号选用373、锰黄铜的熔炼准备374、中间合金385、熔剂396、配料397、熔炼工艺408、浇注41八、铸件的后处理421、熔模铸件清理422、从铸件和金属浇注系统上清除新型壳423、铸件上残留耐火材料的清除42参考文献44致谢45一、 概述1、定义熔模铸造又称失蜡铸造，通常是在蜡模表面涂上数层耐火材料，待其硬化干燥后，将其中的蜡模熔去而制成型壳，再经过焙烧，然后进行浇注，而获得铸件的一种方法，由于获得的铸件具有较高的尺寸精度和表面光洁度，故又称熔模精密铸造。2、特点1）铸件尺寸精确 一般可达ct4-62）可铸造形状复杂的铸件，特

3、别可以铸造高温合金铸件3）不受铸件材料的限制4）铸件尺寸不能太大，重量也有限5）工艺过程复杂、工序繁多，使生产过程控制难度大增6）铸件冷却速度慢，铸件晶粒粗大压制熔模时，采用型腔表面光洁度高的压型，因此，熔模的表面光洁度也比较高。此外，型壳由耐高温的特殊粘结剂和耐火材料配制成的耐火涂料涂挂在熔模上而制成，与熔融金属直接接触的型腔内表面光洁度高。所以，熔模铸件的表面光洁度比一般铸造件的高，一般可达ra.1.63.2m。 熔模铸造最大的优点就是由于熔模铸件有着很高的尺寸精度和表面光洁度，所以可减少机械加工工作，只是在零件上要求较高的部位留少许加工余量即可，甚至某些铸件只留打磨、抛光余量，不必机械加

4、工即可使用。由此可见，采用熔模铸造方法可大量节省机床设备和加工工时，大幅度节约金属原材料。 3、发展历史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

5、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。4、应

6、用可用熔模铸造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。早在春秋时期熔模铸造就已被应用，延伸至战国、秦汉以后，其更为流行，尤其是隋唐至明、清期间，铸造青铜器采用的多是熔模铸造。现代熔模铸造技术主要应用于航空制造业、机械制造、电子、石油、化工、核能、交通运输、纺织、医疗器械、泵、阀等制造工业中，在艺术品铸造业中，熔模铸造也是传布的很广的。二、熔模铸造工艺设计1、 零件图图2-1为 零件图，材料：锰黄铜，牌号：zcuzn40mn2 ；锰黄铜：锰在固态黄铜中有较大的溶解度。可显著提高合金的强度和耐蚀性，而不降低其塑性；在海水、

7、氯化物及过热蒸汽中有良好的耐蚀性和焊接性、较高的强度。图2-1 零件图2、铸件结构工艺性分析铸件结构是否合理，对于铸件质量、生产工艺的可行性和简易性以及生产成本等影响很大。熔模铸件的结构应当符合熔模铸造的生产特点。(1) 最小壁厚 由于熔模铸造的型壳内表面光洁，并且一般为热型壳浇注，因此熔模铸件壁厚允许设计得较薄。表2-1所示为铜合金的熔模铸件的最小壁厚推荐值和可能铸出的最小值。对于局部尖锐部位，可以铸出更薄的壁厚（可比表中最小值小30%50%的壁厚）为防止浇不足的缺陷，铸件壁不要太薄，一般为28 mm。表2-1 熔模铸件的最小壁厚 （单位mm）铸件材 料铸件轮廓尺寸1050501001020

8、0200350350铸件最小壁厚推荐值最小值推荐值最小值推荐值最小值推荐值最小值推荐值最小值铜合金2.02.51.52.54.02.03.04.02.53.05.03.04.06.03.5本铸件图外形尺寸：长：120，宽：41 mm，高：55 mm ，最小壁厚为8mm。查表2-1知：铸件轮廓尺寸1050mm 铸件最小壁厚最小值为1.5mm，所以，设计的铸件壁厚具有铸造性能。(2) 壁厚均匀性和壁的连接壁的交接处要做出圆角，铸件壁厚设计要力求均匀，减少热节；不同壁厚间要均匀过渡，防止熔模和铸件产生变形和裂纹。本铸件设计了过渡圆角。(3)顺序凝固熔模铸造采用热型浇注，熔模铸件的分布应尽可能满足顺序

9、凝固的要求，则铸件结构设计要力求避免分散的和孤力的热节，便于实现顺序凝固，便于用直浇道进行补缩，以防止产生缩孔和缩松。本铸件不存在影响顺序凝固的问题，可以顺利进行补缩。(4)平面熔模铸件要尽可能避免大的平面，因为大平面上极易产生夹砂、凹陷等表面缺陷，所以铸件上的平面一般应小于200200 mm。而铸件的最大平面为：2470 mm3、确定工艺方案和工艺参数(1)铸孔熔模铸件上细而长的孔，由于制壳时的内部不易上涂料和撒砂，所以一般孔径d2.53.0 mm、孔高与孔径比h/d5的通孔和h/d2.53.0的不通孔不予铸出。对于特殊要求的小而复杂的孔和内腔，可采用陶瓷型芯或石英玻璃管型芯铸出。表2所示为

10、正常铸造情况下的最小铸出孔的孔径和深度。由于一般孔径d2.53.0 mm、孔高与孔径比h/d5的通孔和h/d2.53.0的不通孔不予铸出。本铸件铸孔：2个直径为10mm，孔深为8mm的通孔；而本铸件的通孔孔径为：10mm；孔高为：8mmh/d0.8不在其范围内，因此可以铸出。表2-2 最小铸出孔的孔径和深度 （单位mm）孔的直径最 大 孔 径通 孔不 通 孔35510551010305151020306015252040601202550406012020050806010020030080100100300350100120(2)基准面的选择熔模铸造可获得精度和光洁度较高的铸件，本铸件不涉及

11、加工余量，即不需机械加工，所以基准面选择很重要。本铸件基准面的选择：长度方向在其中线上；宽度方向在其最底层端面上，高度方向在中部大平面上。(3)铸件的精度和表面光洁度影响铸件尺寸的因素很多，主要是熔模、型壳和铸件三方面的尺寸变化（收缩和膨胀）这些变化中有些因素较为固定，有些则多变的，这就使得铸件的尺寸在一定范围内波动，波动范围愈小，尺寸愈精确。本设计铸件的最大轮廓尺寸为120，公差尺寸一般为0.440.88 mm；熔模铸件的表面光洁度与压型的光洁度、熔模材料、制模方法、型壳材料、制壳方法、铸件材质、浇注时合金与型壳的互相作用以及铸件结构等因素有关。本次设计要求表面光洁度达68级，本设计选用水玻

12、璃型壳，表面光洁度可达45级；满足要求。(4)铸造圆角一般情况下，铸件上各转角处都设计圆角，否则容易产生裂纹和疏松。铸件内圆角和外圆角按式2-1、式2-2计算，其结果应按1mm、2mm、3mm、5mm、8mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、40mm系列取值。为了简化压型结构、方便取模，对于处于分型面部位的铸件的凸缘、法兰外缘、孔的边缘等转角应避免采用外圆角过渡。r(d)/k 式（2-1）rr(d)/2 式（2-2） r转角的外圆角；r转角的内圆角d、连接壁的壁厚；k转角的圆角系数，根据角度大小由图2-2选取图2-2 转角圆角系数根据式2-1算的铸件的圆角为： r(d)/k

13、= (8+15)/4 (垂直) =5.75mm所以内圆角半径为5mm。(5)铸造斜度熔模铸造当压型设计合理并附有起模机构时，为保证零件几何形状正确，一般外表面可不给斜度。带孔的铸件为便于起模和拔芯，应根据孔长给出斜度。图2-3 通孔铸造斜度从上图可得通孔浅可不给斜度，孔较深时斜度0o5，本铸件h=8，直径为：10 mm，得；本铸件h=830 mm；则本铸件通孔不需铸造斜度。（6）加工余量 熔模铸件的加工余量与达到尺寸的精度和表面光洁度有关；也同铸件尺寸、结构特点、浇注位置和加工方法等因素有关。一般熔模铸件的精度和表面光洁度比较高，所以加工余量较小，而且仅限于达不到图纸要求的精度和光洁度向才留加

14、工余量。根据要求本铸件加工余量在本章图2-5中铸件工艺图红线所表示；其加工余量为0.51mm。4、设计浇注系统(1)浇注系统的作用和要求1) 把液体金属引入型腔:对于易氧化的合金应尽量要求冲型平稳，以避免氧化和卷入气体。对于薄壁铸件应尽量保证冲型良好，不产生冷隔、浇不到显现。2) 补充液体金属凝固时的体积收缩：浇注系统应能保证补缩时通道通常，并保证能提供给铸件必要的补缩金属液，以避免铸件内产生缩孔、缩松。3) 在组焊和制壳时起支撑易熔模和型壳的作用：应要求有足够的强度，以防止制壳过程中易熔模脱落。4) 在熔失易熔模时起液体模料流出的通道作用：浇注系统应保证排除模料顺畅。5) 浇注系统的结构：应

15、尽可能简化压型结构，并使制模、组焊、制壳、切割等工序操作顺畅。在保证铸件质量的前提下，应尽可能提高铸件工艺出品率。(2)浇注系统结构浇注系统类别：1)按浇注系统组成分:直浇道-内浇道（工艺特点：直浇道兼起冒口作用，操作方便，但排渣不利）。横浇道-内浇道（工艺特点:常用顶住，有利于顺序凝固）。直浇道-横浇道-内浇道。2)按合金液注入铸件部位分从铸件薄壁处注入合金液，热节处设冒口补缩，但在壁厚差较大的铸件上，冒口不能过大，否则易产生裂纹。从铸件厚部位或热节处注入合金液，通过内浇道补缩铸件。3)顶住式：合金液从型腔的顶部注入，铸件自下而上凝固。合金液易飞溅，排气不畅，适用于高度较低的铸件。4)侧注式

16、：合金液从型腔侧面注入，铸件补缩好，应用较广泛。5)低注式：合金液从型腔底部平稳注入，不易产生夹渣、气孔。不利于顺序凝固，需增设冒口。6)联合注入式：上述3种方式的联合应用，兼有3种方式的优点，但结构复杂，适用于较大的复杂铸件。因本次设计的工件结构简单，精度要求不是很高，所以浇注系统选用直浇道内浇道，自由浇注侧注式。(3)芯棒在直浇口熔模内插入芯棒，是为了增加熔模的强度和便于组合模组和制造型壳。在确定芯棒直径时，应保证芯棒上的模料厚度不小于45mm。芯棒材料可采用木材或铸铝。芯棒手柄部分的结构，因不同操作方法而定，但都必须使手握方便。(4)浇注系统计算常用来计算浇注系统的方法有：1) 比例系数

17、法；2) 亨金法3) 浇口杯补缩容量法比例系数法：此法依据铸件上热节圆直径或热节截面积，由式（2-3）确定相应内浇道的直径或截面积。dg=k1dc ag=k2ac （式2-3）式中 dc、ac分别为铸件热节圆直径和热节截面积；dg、ag分别为内浇道直径和内浇道截面积;k1、k2比例系数，k1一般取0.61，k2一般取0.40.9比例系数法简单、准确。所以选用比例系数法进行设计计算：经过计算设计的工件的热节圆直径为：15mm；热节截面积为：176.6mm2由上公式得： dg=1x15mm （k1取1） 解得：dg=15mmag=176mm2所以该铸件内浇道直径为7.5mm，内浇道截面积为176

18、mm2。表2-4 易割长方形内浇道的结构尺寸（单位：mm）易割浇道尺寸直浇道直径354045h1101612181220h2312514816本次设计内浇道截面积选用为255 mm2，大于计算值，有利于补缩，所以不用添加冒口。表2-5 直浇道和浇口杯的结构尺寸 （单位：mm）公用尺寸截面尺寸圆形断面长方形断面d2d3hh1rdd1ae50586673808794100108637078859298106113120250250300300300320320320320101010101212121212555555555202530354045505560182328333742475257-

19、182225-253035-注：浇注系统模具的壁厚，随其成形方式而定，一般钢制自由浇注式模壁厚为810mm。（5）浇注系统模具图图2-4 自由浇注式直浇口模具（全顶式）1底座 2.模体 3.直浇口芯棒 4垫板5、绘制铸件图图2-5 铸件图三、 压型设计1、压型设计的基本要求及参数选取熔模铸造中压制熔模的模具称谓压型。压型是熔模铸造的重要工艺装备，压型型腔尺寸精度及表面粗糙度，直接影响熔模的精度和粗糙度，并影响到铸件的质量，压型的结构和熔模质量与生产率密切相关。因此压型的设计与制造时熔模铸造生产过程中的关键工序。本次设计的零件为小件、精度要求不是很高且为批量生产，因此选用铝压型。压型的制造方法为

20、机械加工。此方法的优点是效率高、精度高，但生产成本高。机械加工压型一般由成型部分、定位构件、锁紧机构、起模机构、注蜡系统等几个主1.活结螺栓，2.蝶形螺母，3.上半压型，4.注模料口，5.定位销，6.型腔，7.型芯，8.下半压型图3-1压型总装图 要部分组成，如图3-1(1)设计机械加工压型设计机械加工压型时，应满足以下要求：1）保证制出的熔模能达到要求的尺寸精度和表面粗糙度；2）压型的各个部件均应符合机械加工艺性要求，即加工方便，经济合理；3）装拆方便，轻巧耐用，起模容易；4）小件用一型多腔，以提高生产效率。(2)分型面的选择原则1）分型面应尽量不截过熔模的某一完整表面，以防止由于分型面错移

21、和分型痕迹，造成尺寸超差；2）应选择熔模的最大平面作为分型面，便于分型和取出熔模，以免变形；3）为了保证铸件的精度，对尺寸精度要求高的，以及有同轴度要求的部分，应尽量放在同一半型内；4）分型面应能保证开型后熔模留在预定的半型内；5）分型面最好为平面，但是，有些零件如果采用水平分型，尺寸精度较差，则应采用有规则的曲面分型。(3)分型面的数量及形式1）分型面得数量确定分型面的数量，主要应考虑压制熔模的质量，压型是否容易加工，熔模是否容易取出。分为两开型压型和三开型压型。2）分型面形式根据零件形状的特点，分型面形式有平面和曲面两种。平面分型面容易加工，上下型容易密和，因此在可能的情况下，应尽量采用平

22、面分型面。但零件的形状在两度空间方向上都是弯曲的情况下，就只能采用曲面分型面。在确定分型面的形式时，还应根据零件的特点选择分型面的方向。通常有垂直、水平、倾斜和兼有垂直与水平等四种。根据综合分析本次设计选用两开曲面压型。2、成型部分形体结构部分设计成型部分是压型的主要部分，它包括上下压型、型芯、镶块、活块等。（1）型体结构型体是压型的主体，型体的结构、形状和尺寸大小，取决于熔模的几何形状、压型的机械化程度。在保证强度饿刚度的前提下，为了减轻压型重量，便于操作，压型厚应尽量减薄，在保证放置平稳和锁紧方便的情况下，压型的外形应尽量仿形于型腔，切去多余金属，减轻重量和便于散热。如表3-1 表3-1

23、型体壁厚 单位（mm） 图例型体材料b铜5151025铝合金10251530由于制造空心压型工艺复杂，生产成本高，本次设计不选用空心型（不切除多余的金属）。（2）型芯设计型芯是构成熔模内部形状的构件。型芯有金属型芯和非金属型芯两种。金属型芯金属型芯有在开型前抽取的，也有在开型后抽取的。开型前抽取的金属型芯，为了抽芯方便，型芯上都做出手柄部分。金属型芯与型体是否需要固定，要看压蜡是型芯受力的方向而定，如果模料对型芯的作用力仅垂直于型芯的轴线是，型芯不必固定；若尚有平行于型芯轴线的作用力存在，则型芯可能被模料推出，这时型芯必须与型体固定，本次选用金属固定型芯，如图3-2图3-2 金属型芯（3）定位

24、构件定位构件是保证型腔尺寸精度的重要构件，它用于型体之间的定位、镶块与型体的定位、组合块之间的定位及型芯、活块的定位和装配限位等。型体定位除采用定位销定位外，对于轮型压型还可采用凸台定位如表3-2。表3-2 压型的定位形式形式图例应用定位销用于对开型定位，当压型材料为铝合金或易熔合金时，采用带定位销套的定位销定位销用与两半型与底座的定位凸台定位 （略）用于两半型与底座的定位，当型腔为非圆形时，应增加定位销防止偏移带锥度的凸台定位（略）用于上、下半型的定位，型腔的几何形状一般是圆形因为设计压型为两半型综合考虑选用第二种定位销定位。所选销钉的尺寸直径为6mm，如表3-3。表3-3 a型定位销尺寸

25、单位（mm）d（vf）d1(s7)dlle基本尺寸偏差基本尺寸偏差6-0.010-0.0226+0.031+0.01992080.48-0.013-0.0288+0.038+0.0231125100.6101013301212-0.016-0.03412+0.046+0.02815351511414174017（4）锁紧机构锁紧机构的作用在于保证压型的分型面闭合，在压型时不涨开。锁紧机构应灵活轻巧，并具有足够的夹紧力。活结螺栓锁紧是使用较广的锁紧机构，操作方便、锁紧可靠。常用的活结螺栓（表3-4）、蝶形螺母（表3-5）凸耳（表3-6）的结构尺寸如下表。表3-4 活结螺栓的机构尺寸 单位（mm）

26、图例ddbrdl0lm65.2751218按需要定m86.2951422m108.21161826m1210.21382030表3-5 蝶形螺母结构尺寸 单位（mm）图例dd1lhhbb1rrm1210321462.5353.5564m1018154822103.5475表3-6 凸耳的机构尺寸 单位（mm）图例活结螺栓直径dd1（h7）brcll1hh1基本尺 寸偏差m65+0.01208.53231691410m86+0.015010.542618101812m10812.553022122215m121014.563424132415选用直径为6mm的活结螺栓和

27、蝶形螺母。所选尺寸如上表。3、压型工作图设计（1）型腔尺寸计算方法压型工作图包括总装配图及零件图，设计工作图时型腔尺寸按下列基本公式计算。lx=(lp+klp）axlx型腔尺寸（mm）lp铸件基本尺寸（mm）k综合线收缩率（）ax压型制造公差（mm）。铸件基本尺寸lp的确定方法是：当尺寸没有公差要求是，lp就是铸件的基本尺寸;当尺寸有公差要求时，基本尺寸加偏差代数和之半。压型制造公差ax，由压型的制造精度等级决定。为使压型留有修整余地，型芯的制造偏差可取正值，型腔的制造偏差可去负值。1）在确定型腔尺寸时，为设计方便，长度尺寸按型腔尺寸计算，而角度、锥度、平行度等可保持不变。2）综合线收速率的确

28、定合金的收缩、料的收、型壳膨胀和变形，是影响综合线收缩率的三个主要因素。综合线收缩率也可根据铸件的壁厚，型壳的材料和铸件收缩时的受阻程度来确定。如表（3-7）是有色合金综合先收缩率的经验数据：表3-7 有色合金综合线收缩率的经验数据合金种类铸件壁厚（mm）模料型壳分类综合线收缩率（%）自由收缩部分受阻收缩受阻收缩黄铜131.61.91.82.01.01.41.21.8_3101.82.12.12.31.42.81.82.210202.22.42.42.60.70.82.02.4铝青铜130.91.21.01.30.70.90.81.30.30.50.30.63101.21.41.31.50.8

29、1.11.01.30.50.70.60.810201.31.51.51.71.11.31.21.50.60.80.81.0注：表中模料型壳分类，表示所采用的模料和型壳的成分。表示采用低温模料，硅酸乙酯石英粉涂料，多层型壳；表示采用低温模料，水玻璃石英粉涂料，多层型壳。铸件浇注位置之水平方向收缩率偏上限，垂直方向收缩率偏下限。此次设计工件的材料要求是黄铜，且所选模料采用低温模料，水玻璃石英粉涂料。所以型腔尺寸为：lx=(lp+klp）ax 长度lx =（120+2.6%x120）0.046 =123.120.046宽度lx =（41+2.6%x41）0.025 = 42.0660.025 高度l

30、x =（55+2.6%x55）0.04 = 56.430.04 （外形尺寸为自由收缩） 圆孔直径dx =（10-2.4%x10）+0.015 =9.76+0.015大半圆半径rx=（21-2.4%x21）+0.021 =20.49+0.021 （上半圆） 大半圆半径rx=（28-2.4%x28）+0.021=27.3280.021 （下半圆）（2）注料口的设计注蜡口及注蜡道是压制蜡模时蜡料的通道，确定注蜡口及注蜡道位置时，一般应符合下列要求：1）注蜡口及注蜡道最好设在浇口上，以减少熔模整修工作量，如果无法与内浇口相连时，则应尽量设在铸件加工面上，以免影响铸件表面质量。2）注蜡口及注蜡道应设在熔

31、模最大壁厚处，使熔模在注蜡时的保压过程中，能够得到良好的补缩。3）注蜡口及注蜡道的设置，要考虑压型结构简单、操作方便、取模可靠。 注蜡口及注蜡道如图3-3所示在一型多腔的压型中，如果内浇口在上压型，为了在取模前先切除注蜡口，则注蜡口及注蜡道，可都设在注蜡盖上。注蜡口的形式随注蜡器的形式而定，注蜡口直径一般为510mm，设计所选注蜡口的形式如右图：设计注蜡口的直径为4mm。图3-3 注蜡口（3）型腔的排气蜡料注入压型时，如果型腔内的气体来不及排出，或者型腔有深孔，往往会造成熔模注缺。在多数情况下，气体可由压型分型面及组合件之间的间隙处排出，因此对于组合块较多的压型，一般可不设空。仅在型腔内有较大

32、气窝部分时，才在气窝的顶部做出排气孔。本次设计零件结构简单，且设计注蜡口直径大，所以不用设计排气孔。1） 压型加工精度（表3-8）及各表面粗糙度（表3-9）要求如下：表3-8 压型加工精度压型尺寸类型尺寸精度型腔及型芯尺寸it6-it10装配尺寸it6-t9不影响铸件尺寸精度的自由尺寸it12-it14表3-9 表面粗糙度压型部位表面粗糙度型腔表面ra0.8-ra1.6芯销ra1.6-ra3.2注系统表面非工作部分表面ra3.2-ra6.3ra6.3-ra6.34、压型图图3-4 上压型图3-5 下压型四、熔模的制造熔模的制造：它是在可熔模样的表面涂覆多层耐火材料，待其干燥硬化后，加热将其中模

33、样熔去，而获得具有与模样形状相应的空腔型壳，再经过焙烧，然后在型壳温度很高情况下进行浇注，从而获得铸件的一种方法。其要求如下：首先熔模本身就应该具有高的尺寸精度和表面光洁度。此外熔模本身的性能还应尽可能使随后的制型壳等工序简单易行。为得到上述高质量要求的熔模，除了应有好的压型（压制熔模的模具）外，还必须选择合适的制模材料。1、模料的选取制模材料的性能不单应保证方便地制得尺寸精确和表面光洁度高，强度好，重量轻的熔模，它还应为型壳的制造和获得良好铸件创造条件。模料一般用蜡料、天然树脂和塑料（合成树脂）配制。（1）按原材料的配制不同，模料可以分为：1）蜡基模料2）松香基模料3）系列模料4）其它模料（

34、2）模料分类及应用，表4-1 模料分类及应用类型特点应用范围蜡基模料制模和熔失熔模方便。适用于大批量小件和尺寸精度，表面粗糙度要求不高的普通铸件。松香基模料强度高，热稳定性好，但配制生产工艺较复杂，成本较高适用于制作生产精度要求很高的复杂的中，小型铸件。系列模料具有良好的流动性，在凝固后具有较强的黏结力和较好的韧性，熔点低，塑性好适用于修补和填充熔模铸件表面的缺陷其他模料具有良好的热稳定性，存放时不易变形，刚性大，脱模时不需加热适用于提高熔模的尺寸精度和表面质量，但模料的回收困难。由于本次设计属于大批量小件和尺寸精度，表面粗糙度要求不高的普通铸件，所以选择蜡基模料（以石蜡-低分子聚乙烯为基）。

35、2、模料的配制（1）配制模料的目的 将组成模料的各种原材料混合成均匀的一体，并使模料的状态符合压制熔模的要求。（2）选用原则性能要求1）熔点适中，热稳定性好，收缩率小。2）具有良好的流动性。3）具有一定的强度和塑性。4）具有良好的涂挂性和化学稳定性。5）资源丰富，价格便宜。（3）选用的原材料1）石蜡：加入模料后，有较好的强度，塑性，来源广，是蜡基模料的主体之一。2）低分子聚乙烯：化学性稳定，常温下耐酸、碱。能少量（溶解度小于10%）熔于石蜡中，石蜡也能少量熔于聚乙烯中，可有效提高模料滴点，增高强度。3）模料的配比：依据特种铸造第六卷，92页表2-74配模料如下：石蜡：95%，低分子聚乙烯：5%

36、。（4）所用模料的配比过程1）按比例称取95%石蜡和5%低分子聚乙烯。2）将石蜡，低分子聚乙烯放入干净的铝制坩埚内通电熔化，熔化温度不超过90。3）待其模料全部熔化后，搅拌均匀。4）用筛过滤去除模料中的杂质。5）将过滤好的模料加入碎末，搅拌成均匀的糊状，模料温度保持在4248。3、制熔模（1）制模时分型剂的选择为了防止模料粘附压型，便于取模以及细化熔模的表面粗糙度，此次选用的分型剂为：蓖麻油50%，酒精50%。（2）制模的主要工艺参数表4-2 制模主要工艺参数类型制模室温度（）压注温度（）压型温度（）压注压力（mpa）保压时间（s）冷却水温度）蜡基模料1525405025450.11.40.3

37、31826（3）制模设备的选择1）模料的制备装置：（蜡料熔化保温炉）蜡容量为30kg时，熔化时间约为1小时，适用于蜡基模料熔化，可控制熔化温度 小于100，并能控制模料在4248恒温。2）制模设备的选择：（制模联动线装置）常用于大批量小件的蜡基模。（4）模料压注方法1）自由浇注2）加压注入由于本次设计的熔模件为蜡基模料，所以选择加压注入，压制熔之前，需先在压型表面涂薄层分型剂，以便从压型中取出熔模。分型剂层越薄越好，使熔模能更好地复制压型的表面，提高熔模的表面光洁度。压制熔模的方法有三种，柱塞加压法、气压法和活塞加压法。此次选用气压加压法，其设备简单，操作简易，效率高。（5） 熔模的清洗为了清

38、除熔模表面附着的蜡削，分型剂，提高涂料对溶模的润湿性，熔模在组合和涂料前必须进行清洗，此次选用的清洗剂为质量分数为0.5%的肥皂水，温度2225。4、制模组图4-1 模组图（1）浇口棒的制作采用沾蜡法制造，具体工艺规范如下：将冷芯棒（常用铝棒）插入高于蜡料熔点5左右的蜡液中停留12s，蘸多次后蜡层蜡层厚度达35mm，也可在蜡液中停留时间长些，一次沾成。（2）浇注系统的尺寸设计 设计由直浇道和内浇道组成的浇注系统时，常用的圆柱形直浇道直径为2060mm。内浇道不应太长，一般短于10mm。设计此种浇注系统时，应使最高一层铸件离浇口杯上缘的距离短于65100mm，以保证这层铸件在成型时有足够的金属压

39、头，来满足充填和凝固补缩的需要。直浇道的底部应比最低的内浇道口低2040mm，一缓和浇注时金属对型腔的冲击力，并防止浇注初时第一股金属流所带渣子进入型腔。（3）熔模组装的方法1）焊接法 用薄片状的烙铁，将熔模的连接部位熔化，使熔模焊在一起。此法较普遍。 2）机械组装法 在大量生产小型熔模精密铸件时，国外已广泛采有机械组装法组合模组，采用此种模组可使模组组合和效率大大提高，工作条件也得到了改善。根据以上比较，结合此次设计的要求，大批量小铸件的蜡基溶模组装，选用焊接法。 目前常用的熔模组装工具是低压电热力，与220v电烙铁相比，具有重量轻，升温快，使用方便，安全可靠，制造简便等特点。为了适应此次设

40、计蜡料的需要，可调节次级电压，以调节电热刀温度。其具体参数见表4-3：表4-3 低压热电刀结构及电气参数序 号结构电气参数刀 片 材料发热刀截面积（mm）手柄材料刀片与手柄固定方式输入电压（v）输出电压（v）频率（hz）输出电流（a）电热刀功率（w）变压器功率（va）1镍烙电炉带51布纹胶木板销钉固定螺钉连接220/38036501001502耐热钢3322010503cr18ni9ti不锈钢50.6220/3801.21.55040（满载）505、模组的除油和脱脂 采用蜡基模料制熔模时，为了提高涂料润湿模组表面的能力，需将模组表面的油污去除掉。具体方法：把模组先浸泡在表面活性剂的水溶液中，根

41、据此次设计的要求，选用的除油液为：洗衣粉溶液。五、型壳的制造将模组浸涂耐火涂料后，撒上料状耐火材料，再经干燥、硬化，如此反复多次，使耐火涂挂层达到需要的厚度为止，这样便在模组上形成了多层型壳，通常将近其停放一段时间，使其充分硬化，然后熔失模组，便得到多层型壳。在熔失熔模时，型壳会受到体积正在增大的熔融模料的压力；在焙烧和注时，型壳各部分会产生相互牵制而又不均的膨胀的收缩，因此，金属还可能与型壳材料发生高温化学反应。所以对型壳便有一定的性能要求：1）小的膨胀率和收缩率。2）高的机械强度、抗热震性、而火度和高温下的化学稳定性。3）型壳还应有一定的透气性，以便浇注时型壳内的气体能顺利外逸。因此制造型

42、壳时所采用的耐火材料、粘结剂要很高的要求。1、制造型壳用的材料制造型壳用的材料可分为两种类型：一种是用来直接形成型壳的，有耐火材料、粘结剂等；另一类是为了获得优质的型壳，简化操作、改善工艺用的材料，有熔剂、硬化剂、表面活性剂等。（1）耐火材料目前熔模精密铸造中所用的耐火材料主要为石英和刚玉，以及硅酸铝耐火材料，如耐火粘土、铝钒土、焦宝石等。有时也用锆英石、镁砂（mgo）等。 熔模铸造时选用的耐火材料应具备的要求：1）要有足够的耐火特性。2）化学稳定性好，热膨胀性低且均匀。3）强度特性好，抗热冲击性好。此次选用硅砂，（一般用于浇注碳素钢，低合金钢，铜合金和铝合金，杂质含量低，耐火度高，来源广泛。

43、（2）铸型的分类表5-1 铸型的分类类型特点及应用水玻璃型壳表面粗糙度粗，尺寸精度低，广泛用于铸造低合金钢，铝合金和铜合金。硅酸乙酯型壳表面粗糙度高，尺寸精度高，但易产生白霜，广泛用于铸造高温耐热合金钢，不锈钢等，但价格昂贵，费用高硅溶胶型壳表面粗糙低，尺寸精度高，但价格昂贵，费用高硅溶胶水玻璃型壳表面粗糙度高，尺寸精度高，铸造费用介于上述三者之间。根据上述内容进行比较，所以选择型壳的涂料为：1）面层：硅酸乙酯（与硅溶胶相比，硅酸乙酯水解液对熔模有很好的润湿性，对型壳层有很好的渗透能力，且型壳表面粗糙度高，尺寸精度高，广泛用于铸造高温耐热合金钢，不锈钢等）。2）加固层：水玻璃（制壳时，其湿强度

44、形成快，抗水性好，脱模时型壳强度损失少。一般配合其他黏结剂作型壳的加固层涂料使用）。2、涂料的配制（1）硅酸乙酯涂料的配制1）硅酸乙酯的特性 其水解液对熔模有很好的润湿性，对型壳层有很好的渗透能力。2）硅酸乙酯涂料配制及制壳工艺原材料：耐火粉料 由于硅酸乙酯对耐火粉料中所含碱性金属氧化物较敏感，因此尽量采用na2o、k2o、和mgo含量较低的耐火份料。硅酸乙酯水解液 用来配制涂料的硅酸乙酯水解液应是透明、无沉淀和絮状物，二氧化硅，盐酸的含量和粘度应符合表5-2要求。表5-2 硅酸乙酯水解液的要求水解液要求硅酸乙酯二氧化硅（%）盐 酸（%）粘 度（%）硅酸乙酯3216190.250.353610

45、-6硅酸乙酯4014160.250.353610-6涂料的配比见表5-3表5-3 硅酸乙酯水解涂料的配比和用途硅酸乙酯（ml）粉料种类(硅石粉)润湿剂消泡剂涂料密度（g/cm3）用途10001.71.90.31.61.68表面涂料层硅酸乙酯的制壳工艺见表5-4表5-4 硅酸乙酯的制壳工艺涂 料层 次涂 料密 度(gc)撒 砂粒 度干燥温度（）风速（mmin）相对湿度(%)时间(h)1层，2层2.102.15211827风扇吹风5023（2）水玻璃涂料的配制1）水玻璃的特性：制壳时，其湿强度形成快，抗水性好，脱模时型壳强度损失少。一般配合其他黏结剂作型壳的加固层涂料使用。2）配涂料用水玻璃的预处

46、理处理方法:加水 3）水玻璃涂料技术指标，见表5-5表5-5 水玻璃涂料技术指标密度（20）be/39.041.0氧化钠（%）8.2二氧化硅（%）26.0模数（m）0.05铁（%）0.3（3）水玻璃涂料的具体配制1）原材料的准备 耐火粉料 水玻璃黏结剂可应用的耐火粉料有电熔刚玉，硅石粉，铝矾土，高岭石，匣钵粉，此次选用硅石粉。水玻璃 水玻璃的模数和密度要符合要求。（具体如下）熔模铸造常用水玻璃模数为3.03.4，密度为1.271.34（ gcm3），选用gb-4209-84中的1-3类。一类降低模数后使用，二类用水稀释使用，三类提高模数后使用。1-3类的化学成分及技术标准见表5-6：表5-6

47、水玻璃的技术指标（gb-4209-84） 级别项目一类二类三类121212密度（20）be/35.037.039.041.044.016.0氧化钠（%）78.210.2二氧化硅（%）24.626.025.7模数（m）3.53.73.13.42.62.9铁（%）0.020.050.020.050.020.05水不溶物（%）0.20.40.20.40.20.06表面活性剂：农乳130或100、jfc、tx-10等。消泡剂：正辛醇。2）涂料的配制涂料的配制是在专用的涂料桶中加入所需量的水玻璃，在搅拌的情况下，加入粉料，加完粉料后继续搅拌30分钟以上，然后加入表面活性剂和消泡剂。各种配料见表5-7。表

48、5-7 水玻璃涂料的配比、用途和性能涂料名称涂料组分粘度（s）特征耐火粉料水玻璃外加湿剂（%）水玻璃硅石粉粘土硅石粉0.50.6粘土0.40.510.030.052540强度高，铸造残留强度低型壳加固层水玻璃煤矸石粉粘土粉煤矸石粉0.70.8粘土：0.20.312030强度中，铸造残留强度中型壳加固层水玻璃铝矾土铝矾土粉1。71.81农乳1.30.051820强度高，铸造残留强度中型壳加固层水玻璃匣钵粉匣钵粉1.151.201tx-100.051125强度高，铸造残留强度中型壳面层通过以上的比较及结合本次设计的要求配制第一类（水玻璃硅石粉粘土）。3）对于购进的水玻璃需按表5-8要求进行调整或处理才能用作配制涂料本次设计水玻璃涂料按加固层进行调整和处理。表5-8 配制涂料用水玻璃技术要求 指标用途sio2（%）na2o（%）模数（m）密度（g/cm3）表面层涂料21276.57.53.03.41.271.31加固层涂料23277.59.03.03.41.291.343、