熔模鑄(zhù)件現稱熔模精密精密鑄造,是一種少切削或(huò)無切削的精密鑄(zhù)造工藝,是精(jīng)密鑄造(zào)行(háng)業中(zhōng)的一項(xiàng)優(yōu)異的工藝(yì)技術,其應用非常廣泛。它不僅適用(yòng)於各種類型、各種合金的精密(mì)鑄造,而且生產出的鑄件尺寸(cùn)精度、表麵質量比其它精密鑄造方法要高,甚至其它精密鑄(zhù)造方法難於鑄得的複雜、耐高溫、不易於加工的鑄件(jiàn),均可采用熔模精密精密鑄造(zào)鑄得。
熔模精(jīng)密精密(mì)鑄造是在古(gǔ)代(dài)蠟模精密鑄造的基礎上發展(zhǎn)起(qǐ)來的。作為文明(míng)古國,中國是使用這一技術較早的國家之一,遠在公元前數百(bǎi)年(nián),我國古代(dài)勞動人民就創造了這種失蠟精密鑄造技術,用來精(jīng)密鑄造帶有各(gè)種精(jīng)細花紋和文字的鍾鼎及器(qì)皿等(děng)製品,如春秋時的(de)曾侯乙墓尊盤等。曾侯乙墓尊盤底座(zuò)為多條相(xiàng)互(hù)纏繞的龍,它們首尾相連,上下交錯,形成中(zhōng)間鏤空的多(duō)層雲紋狀圖(tú)案,這些圖案用普通精密鑄造工藝很難製造出來,而(ér)用失蠟法精密鑄造工藝,可(kě)以利用石蠟沒有強度、易於雕刻的特點,用普通工具就可以雕(diāo)刻出與(yǔ)所要得(dé)到的曾侯乙墓尊盤一(yī)樣的石蠟材質的工藝品(pǐn),然後(hòu)再(zài)附(fù)加(jiā)澆注係統,塗料、脫蠟、澆注,就可以得到精(jīng)美的曾侯乙墓尊盤(pán)。
現代熔模精密鑄造(zào)方法在工業生產中得到實際應用(yòng)是在二(èr)十世紀四十(shí)年代(dài)。當時(shí)航空(kōng)噴氣發動機的發展,要求(qiú)製造(zào)象(xiàng)葉片(piàn)、葉輪、噴嘴等形狀複雜(zá),尺寸精確以及(jí)表麵光潔的耐熱合金零件。由(yóu)於(yú)耐熱合金材(cái)料難於(yú)機械加工,零件形(xíng)狀複雜,以(yǐ)致不能或難於用(yòng)其它方法製造,因(yīn)此,需要尋(xún)找一種(zhǒng)新的精密的成型工藝,於是借鑒古代流傳下來的失蠟精密鑄造,經過對材料和工藝的改進,現代熔模精密鑄造方法在古代工(gōng)藝的基礎上獲得重要的發展。所以,航空工業(yè)的發展推動了熔模精密鑄造的應用,而熔模精(jīng)密鑄造的不斷改進和完善,也為航空工業進(jìn)一(yī)步提高性(xìng)能創造了有利的條件。
我國是於上世紀五、六十年代開始將熔模精密鑄造應用於工業生產。其後這種先進的精密鑄造工藝得到巨(jù)大的發展,相繼(jì)在航空、汽車、機床、船(chuán)舶、內燃機、氣輪(lún)機、電訊儀器、武器、醫療器械(xiè)以及刀具等製造工業中被廣泛采用,同時也用於工藝(yì)美術品的製造(zào)。
所謂熔模精密鑄造工藝,簡單說就是用易熔材料(例如蠟(là)料或塑料)製成可熔性(xìng)模型(簡(jiǎn)稱(chēng)熔(róng)模或(huò)模型),在(zài)其上塗覆若幹層特製的耐火塗料,經過幹燥和硬化形成一個整體型殼後,再(zài)用蒸(zhēng)汽或熱水從型殼中熔掉模型,然(rán)後把型殼置於(yú)砂(shā)箱中,在其四周填充(chōng)幹砂(shā)造型,最後將(jiāng)鑄(zhù)型放入焙燒爐中經過高(gāo)溫焙燒(如采用高強度型殼時,可不必造型而將脫模後的型殼(ké)直接焙燒),鑄型或型殼(ké)經焙燒後,於其中澆注熔融金屬而得到鑄件。
熔模鑄件尺寸精度較高,一般可達CT4-6(砂型精密(mì)鑄造為CT10~13,壓鑄(zhù)為CT5~7),當然由於熔模(mó)精密(mì)鑄造的工藝過程複雜,影響(xiǎng)鑄件尺寸精度的因素較(jiào)多,例如模料的收縮、熔模的變形、型(xíng)殼(ké)在加熱和冷卻過程中的線量變化(huà)、合金的收縮率以及在凝固過程中鑄件的(de)變形(xíng)等,所以普通(tōng)熔模鑄件的尺寸精(jīng)度雖然較(jiào)高,但其一致性仍需提高(采用中(zhōng)、高溫蠟料的鑄件尺寸一致性要提高很多)。
壓製熔模時,采用型腔表麵光潔(jié)度高的壓型,因此,熔模的表麵光潔度(dù)也比較高。此外,型殼由耐高溫(wēn)的特殊粘結劑和耐火材料配製成的耐火塗料塗掛在熔模上而製成,與熔(róng)融金(jīn)屬直接(jiē)接觸的(de)型腔內(nèi)表麵光潔度高。所以,熔(róng)模鑄件的(de)表麵光潔度比一般精密鑄造(zào)件的高,一般可達(dá)Ra.1.6~3.2μm。
熔模精密鑄造(zào)最大的優點就是由於熔模鑄件有著很高的尺寸精度和表麵光潔度,所以可減少機械加工工(gōng)作,隻是(shì)在零件上要求較高的部位(wèi)留少許加工餘量即可,甚至某些鑄件隻留打磨、拋光餘量,不必機械加工(gōng)即可使用。由此可見,采用熔模精密(mì)鑄造方法可大量節省機床設備和加工工時,大幅度節約(yuē)金屬原材料。
熔模精密鑄造方法的(de)另一優(yōu)點是,它可以精密鑄造各種合金的複雜的(de)鑄件,特別可以精密鑄造高溫合金鑄件。如噴氣式發(fā)動機的葉片,其流線型外廓與冷卻用內腔,用機械加工(gōng)工藝幾乎無法形成。用熔模精(jīng)密鑄造工藝生產不僅(jǐn)可以做到批(pī)量生產,保證了鑄件(jiàn)的一致性,而且避免了機械加(jiā)工後殘留刀紋的應(yīng)力集(jí)中。