1 前言

　　精密鑄造法是指使用非金屬鑄模蕊连，制品尺寸精度高于普通砂模鑄件之鑄造法的總稱，包括脫蠟法(Lost Wax Casting或Investment Casting)祝闻，石膏模法(Plaster Mold Casting)和陶瓷模(Ceramic Mold Casting)法三大類占卧。

　　2 脫蠟法精密鑄造

　　2-1 特征與優(yōu)點

　　(1)鑄件的最大界限長度為700mm，易作之長度在200mm以下联喘。鑄件之最大重量約100公斤华蜒，一般常為10公斤以下。

　　(2)鑄件之尺寸公差20mm ±0.13mm，100mm ±0.30mm叭喜，200mm ±0.43mm贺拣，而小件之尺寸精度不易達(dá)到 ±0.10mm以內(nèi)。角度公差為 ±0.5~±2.0度锥约，鑄件最小厚度0.5~1.5mm帖奠。鑄件表面粗度約Rmax 4S~12S。

　　(3)鑄件材質(zhì)幾無任何限制侮搭，如鋁合金创邦、鎂合金、鈦合金闭凡、銅合金丝您，各種鋼材、鈷基和鎳基耐熱合金秩菩，硬材料但珍。

　　(4)制作形狀復(fù)雜之工件，尺寸精度良好粉簇，切削加工少绎术。

　　(5)節(jié)省材料浪費，并可大量生產(chǎn)蛀膊。

　　脫蠟精密鑄件廣用于噴射引擎材诽、燃?xì)鉁u輪、蒸汽渦輪恒傻、飛機零件脸侥、內(nèi)燃機、車輛盈厘、食品機械睁枕、印刷機械、制紙機械沸手、壓縮機外遇、閥件、幫浦罐氨、計測儀臀规、縫紉機、武器栅隐、事務(wù)機器、及其它機器零件玩徊。

　　2-2 制程

　　脫蠟鑄造法有兩大類：實心模(Solid Mold)法和陶殼模(Ceramic Shell Mold)法租悄，后者為前者的改良法。

　　實心模法系在考慮蠟型的冷凝收縮量，鑄模的加熱膨脹量和熔融金屬的冷凝收縮量之后诲操，制作與最終鑄件尺寸近似的模具烟瞳。將融化的蠟質(zhì)押灌注入此以金屬或硅膠做成之模具內(nèi)，取出蠟型后帮伙，浸入微粉耐火材料與粘結(jié)劑混泡而成之漿液航娩。滴凈之后，撒布粗粒耐火材料鹰党，使之干燥炫茄。放入鑄框，將混練有粘結(jié)劑的耐火物粒填滿之钓藏，然后干燥状奴。接著加熱使蠟質(zhì)熔化流出來，作成鑄模精臭。以高溫加熱鑄模耗憨，燒除少量殘余之蠟質(zhì)并提高其強度，接著注入金屬熔液摇祖。

　　陶殼模法直到蠟型的制作都跟實心模法相同眷篇，只是在一次沾漿和淋砂（或浮砂）之后，并不進行包模作業(yè)荔泳，而是反復(fù)多次地進行沾漿和淋砂蕉饼，直至獲得預(yù)定的外殼厚度。干燥换可、加熱椎椰、熔流出蠟質(zhì)，高溫加熱再行澆注沾鳄，這種方法為目前的脫蠟精密鑄造業(yè)者所廣泛采用慨飘，因其具有下列優(yōu)點：

　　(1)尺寸穩(wěn)定性較佳

　　(2)耐火材料使用量較少

　　(3)重量輕，易于搬運译荞、處理瓤的、制作大型鑄件

　　(4)制程可局部自動化，以節(jié)省人力吞歼，提高生產(chǎn)速率

　　(5)生產(chǎn)成本較低

　　(6)陶殼模較薄圈膏，澆注后鑄件的冷卻速率較高而均勻，故其機械性質(zhì)較佳篙骡。

　　(A)主模型(Master Pattern)

　　主模型的外形與最終制品的近似稽坤，制作時須將蠟的冷凝收縮，鑄模的加熱膨脹與鑄造金屬的冷凝收縮列入考慮掺昵。例如蠟型的冷縮率是1.2%土嚼，鑄模的熱脹率是0.7%，鑄造金屬的冷縮率是1.7%時，則主模型的尺寸增加率則為2.2%缓缝，常用的材質(zhì)有鋁合金钳葬、銅合金和不銹鋼等。

　　(B) 蠟型成形模

　　大量生產(chǎn)機械零件用之蠟型成形模一般均使用鋁合金以機械加工的方法制成赂品，此時系根據(jù)客戶所提供之藍(lán)圖加工翩腹，無須用到主模型。鋁合金模由數(shù)件組成誓豺，射蠟之前由手工組合刷裂、鎖定、射蠟完成之后再以手工拆卸唤鳍，取出蠟型麦回，部份成形模系利用主模型倒入或噴涂低熔點合金而作成，或?qū)⒅髂Ｐ蛿D壓入超塑性金屬板而成形恕刘。

　　(C)射蠟

　　常用的蠟質(zhì)系凝固溫度范圍大者缤谎，以半固狀態(tài)押入裝于射蠟機的模具內(nèi)部，押射壓力常為7~12kg/cm2褐着，有時為50 kg/cm2坷澡，制作蠟型時，須注意金屬模溫度含蓉，蠟的押入溫度频敛、押入壓力、離模時間馅扣、蠟型的溫度以獲得尺寸安定性斟赚。因此射蠟室須保持恒溫。

　　有時候使用塑料取代蠟差油，生產(chǎn)量大而不十分要求尺寸精度的小鑄件使用聚苯乙烯拗军，具有厚截面的大件則使用尿素樹脂（尿素粒85%，聚乙烯醇粉末10%蓄喇，水5%）但是押射壓力須高達(dá)140 kg/cm2

　　(D)心型

　　形狀簡單的中空制品发侵，有細(xì)長孔，狹深溝的制品或中空部份的形狀復(fù)雜而涂覆漿無法附著的制品均須使用心型(Core)偷真。心型的種類有金屬心型闲招，可溶蠟心型和陶心型。

　　金屬心型法是先將金屬心固定于金屬模中熙同，注入蠟后凝固蒿疲，將金屬心型從蠟型中抽出，這局限于中空部份形狀簡單的制品才能采用锻刹。中空部份形狀較為復(fù)雜或內(nèi)孔曲折者涕笛，可用可溶蠟作成心型燥箍，固定于金屬模內(nèi)都宅，注入蠟質(zhì)凝固后列汽，將蠟型浸泡水中，溶出心型愧橄。但是喳律，可溶蠟作成的心型強度不佳，易于折斷瘪期，因此赤朽，中空部份細(xì)長者，可使用氧化鋁粉昆码，尖晶石粉气忠、鈦酸鋇粉等與硅酸乙酯、膠硅土或樹脂等粘結(jié)劑混合作成陶心型赋咽，于成品澆注旧噪，疑固后，再以溶劑將陶心型溶出脓匿。渦輪葉片(turbine blade)之中空部份即使用這種方法作成淘钟。

　　(E) 組樹

　　小工件的蠟型須以人工的方式逐件地焊粘于澆流導(dǎo)上面，組裝成蠟樹陪毡，這是脫蠟鑄造濧全工程中最耗費時間的一導(dǎo)步驟米母，組樹時系用平頭型的電烙鐵熱熔樹干或基板和蠟型，再予以粘合毡琉。裝配時應(yīng)注意的事項如下：

　　(1)盡量將多個蠟型組裝成一群

　　(2)組裝時應(yīng)使蠟型于熔融時易于沿著樹干或基座流出

　　(3)裝配成品部份應(yīng)最先凝固铁瞒，澆池最后凝固

　　(4)澆注、凝固后桅滋，工件易于從樹干或基座上切斷

　　(F) 沾漿與淋砂

　　組樹先以丙酮或酒精洗凈蠟型表面的離型劑慧耍、油脂等，接著箩晦，浸泡入粘結(jié)劑與微粉耐火材料泡成之漿液甫蹄，滴盡過剩的附著漿液，然后淋撒耐火物小粒淀甘，予以干燥缚粮，這項操作的重點在于均勻涂漿于蠟型表面，并且不使氣泡附著风镊、殘留囊叛。如此反復(fù)多次，直到獲得預(yù)定的厚度满颂，操作的次數(shù)及陶殼的厚度系視工件的尺寸與重量而定学蟀，其厚度須能支撐澆注時金屬熔液的重量與掙壓力而不致破裂射愧。

　　漿體的主要成份業(yè)界多使用硅酸膠(colloidal silica)，填充劑則使用鋯粉户虐，其重量比約為1:35卓俱，漿體須添加適量的潤濕劑（使?jié){液易于附著在蠟型表面）和消泡劑泡漿后須經(jīng)十二小時的攪拌才可使用，漿體的管理項目有粘度紊荞，比重和PH值庶艾。第一層之面漿使用填充劑添加量較多的高粘度者，第二層以后的背漿使用低粘度而滲透性較佳者擎勘，漿桶附近須保持22~25℃咱揍，以防止?jié){液迅速老化。

　　在漿液滴畢未干之前棚饵，撒布粗大的耐火物粒煤裙，撒布的方法一般使用簡易而效果較佳的凈砂桶，少數(shù)使用淋砂機噪漾，涂覆層內(nèi)側(cè)部份使用50~100目的細(xì)粒硼砰，往外側(cè)則增粗為20~40目，干燥于輸送帶式怪与，控制溫夺刑、濕度的強制送風(fēng)干燥室內(nèi)進行。

　　(G)脫蠟與燒成

　　工業(yè)上使用的方法是將涂覆的蠟型組樹放入高壓容器內(nèi)鎖緊分别，通入150℃的蒸汽加熱遍愿，使蠟質(zhì)訊速地熔化、流出耘斩，燒成的目的在于使殘附鑄模表面的少量蠟質(zhì)完全燃燒淌影，去除，并提高鑄模的強度圈喻，鑄模的燒成溫度在700~1100℃之間脾韧，視澆注金屬的材質(zhì)而定，時間為20~60分鐘爸见，鑄模取出加熱爐之聂突，隨即進行澆注，以使鑄件具有良好的金相組織应攘。

　　3 石膏模法

　　石膏之化學(xué)成份以硫酸鈣為主體言刨，依結(jié)晶水的方式而分成無水石膏(CaSO4)，半水石膏(CaSO4 轧翘，1/2H2O焦伸，燒石膏)和二水石膏(CaSO4，2H2O)三種曙辑，石膏模法限用于生產(chǎn)非鐵合金鑄件服筋，具有下述特色：

　　(1)適于非量產(chǎn)之精密鑄造跌褂，鑄模費用高。

　　(2)鑄件表面平滑午磁，尺寸精度高尝抖，形狀復(fù)雜，表面有微細(xì)凹凸（例如12μm）也能鑄出漓踢。

　　(3)由于冷卻速率小牵署，可鑄出薄壁鑄件，如0.6~1.5mm喧半。

　　(4)鑄造應(yīng)變小，組織與機械性質(zhì)均勻青责。

　　(5)制造成本高挺据，為砂模鑄件的5~10倍，從造模干燥到澆注脖隶，需時2~3日扁耐。

　　(6)石膏模之熱傳導(dǎo)性不佳，鑄件易生收縮缺陷产阱，良品率較低婉称。

　　(7)石膏模的透氣性不良，澆注時需加壓或減壓构蹬。

　　鑄模用石膏系以石膏為粘結(jié)劑甩幔，配合多種添加劑，以提高其耐火度祠喻，降低干燥時之收縮應(yīng)力和加熱燒成時之膨脹應(yīng)力栽乘。

　　1 作業(yè)工程

　　(1)模型與離型劑

　　模型的材質(zhì)可使用金屬、橡膠藤瞪、木材等挚粱，使用木制模型須先加以涂裝以防止產(chǎn)生滲粘現(xiàn)象，離型劑有溶解于燈油之硬脂酸媳把，凡士林惊柱、硅利康滑脂等。

　　(2)混水與攪拌

　　水使用純水或性質(zhì)相近者俏妆，半水石膏粉的混水量30~35%之間樱凄，以螺旋狀葉片于容器內(nèi)攪拌均勻，成奶油狀漿體僻绸，在漿體有充分流動性的期間倒入裝有模型的成形框內(nèi)巾甲，略為施以振動或施以10~10-1 torr之減壓以脫泡，避免氣泡沾附于模型表面蛀醉，此時半水石膏產(chǎn)生水和反應(yīng)悬襟，漿體的粘性上升衅码，失去流動性，凝結(jié)而硬化脊岳，形成二水石膏逝段，隨結(jié)晶成長發(fā)熱，引起凝結(jié)膨脹割捅，歷數(shù)十小時才結(jié)束膨脹奶躯。

　　(3)干燥

　　干燥石膏模法全工程中最耗費時間，也是最重要的步驟亿驾，急熱會造成鑄模破裂嘹黔，因此應(yīng)設(shè)定數(shù)段干燥溫度，緩緩升溫莫瞬、加熱儡蔓，最終干燥溫度為200~230℃，鑄模反應(yīng)疼邀，去水而成無水石膏喂江。干燥裝置最好使用溫度自動控制的熱風(fēng)強制循環(huán)排風(fēng)式電氣干燥爐，爐內(nèi)溫度分布均勻沛野，以縮短干燥時間莱腾，即直接設(shè)定最終干燥溫度，鑄模也很少產(chǎn)生破裂的情形含话。

　　2 利用石膏模的脫蠟鑄造法

　　牙科用途陵、戒指、首飾认平、裝飾品和小型工藝品均應(yīng)用這種方法作成抒崖，石膏作為粘結(jié)劑用，主體為白硅石等耐火材料弃净。

　　將金屬制作之成品原模型婉烈，放在兩片橡膠之間，放于熱壓機上加熱加壓绩罩，使橡膠產(chǎn)生永久變形巩蕊，而形成模型物之空模穴。將兩片橡膠對合咽娃、鎖緊塑验，使注入口緊靠于注蠟機之注出口，以0.2~0.5 kg/cm2 之力力將熔蠟注滿橡膠模彤敛。

　　冷凝之后打開橡膠模与帆，取出蠟型，使用低功率之烙鐵局部熔化蠟型墨榄，將之焊接于充當(dāng)流道之蠟干上玄糟，進行組樹作業(yè)勿她，將組樹放入不銹鋼環(huán)內(nèi)，倒入石膏漿阵翎，然后振動和真空脫泡逢并。

　　石膏模硬化后在室溫放置12小時以上，使用電爐(120~150℃)或壓力鈉蒸汽脫蠟郭卫，脫蠟后的鑄模緩緩升溫到650~800℃燒成砍聊，將滲附于石膏表面的蠟質(zhì)完全燒除。殘余蠟質(zhì)燃燒不完全時贰军，成為碳?xì)埩魰阼T件表面形成缺陷玻蝌。

　　在燒成溫度保持一段時間，使鑄模內(nèi)外溫度均勻谓形，在爐內(nèi)徐徐冷邿到適于澆注的溫度荸速，然后取出石膏模放入真空鑄造機或離心鑄造機內(nèi)進行澆注。首飾如戒指柒谈、胸針等形狀十分復(fù)雜，具有細(xì)微凹凸紋路之成品均以離心鑄造法制成咖自。鑄造機附設(shè)有高周波加熱裝置以熔化坩堝內(nèi)之貴金屬胖辨，再藉離心力(400~1000rpm)使熔融金屬注滿石膏模，冷凝后錘打不銹鋼環(huán)逼渤，取出石膏模讹毁，再以水槍沖散石膏，取出鑄件處理之焙厂。

　　如佛像花瓶或其它較大件之工藝品則使用真空鑄造機制成让多。

　　4 陶殼模法

　　陶殼模鑄件大都是少量生產(chǎn)，不易機械化扫钝、自動化顶食、成本高，因而刁祸，其適用范圍頗受限制熄阻，主要對像有：

　　(1)本為焊接而成者可一體鑄成

　　(2)切削性不良的材料可大減細(xì)加工量

　　(3)美術(shù)工藝品形狀復(fù)雜者

　　跟脫蠟鑄造比較，可作成大鑄件或厚肉件或者在數(shù)量上脫蠟鑄造法嫌太少者倔约。適用制品有：

　　(1)各種金屬模具：壓鑄用秃殉、塑料成形用（射出成形、熱壓成形）玻璃制品用浸剩、橡膠制品用钾军、鍛造用。

　　(2)葉片：大型蒸汽渦輪绢要，各種動葉輪

　　(3)零件：電子導(dǎo)波管吏恭、飛機用安定器拗小、閥體等

　　陶殼模法系以硅酸膠溶體為結(jié)合劑，混合耐火材料粉末填充劑及膠凝體化促進劑砸泛，作成漿體十籍。將有充分流動性的漿體澆覆于模型表面，待漿體凝結(jié)唇礁，后脫模勾栗，以700℃脫水，干燥盏筐，以1000℃燒成以提高強度幌侧，做成陶殼模。陶殼模的厚度為3~20mm规学，澆注大型鑄件時整栏，其背面須襯墊，以托撐材料以承體金屬熔液之重量橡周。

　　模型材料在量少時使用表面處理過的材料碗昭，大量生產(chǎn)時使用金屬或樹脂，填充劑使用高純度膊向、高熔點的耐火材料以防止與熔融金屬產(chǎn)生反應(yīng)体笨，其材質(zhì)依澆鑄金屬的種類而定，耐火材料的粒度分布是大粒子混以小粒子粉粒糙娃，可獲得適度的強度與表面度烧啊，膠凝體化促進劑使用的目的在于加速結(jié)合劑的固化，一般使用堿性物如碳酸銨等憎抡。

　　調(diào)整填充劑與結(jié)合劑之重量百分比端杂，可控制漿體之流動性，陶殼模之強度與透氣性性湿。填充劑之使用量使泡成漿體之體積為結(jié)劑體積的1.5~2.5倍纬傲。

　　陶殼模之背托撐模可以使用干燥模窘奏、油砂模嘹锁、二氧化碳模，也可以使用永久性的金屬模着裹。陶殼模在澆鑄前須預(yù)熱领猾，澆鑄鋼鐵材料為500℃，低熔點金屬則為200℃骇扇，澆鑄中或澆鑄后摔竿，最好是于惰性氣體中進行以防止氧化或脫碳之發(fā)生。

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