铸造工艺总汇-石膏型铸造与设计

取出母模（不可敲动），起模后应立即进行点火喷烧，否则易产生裂纹。（五）喷烧起模后应立刻点火并吹压缩空气进行喷烧，而使陶瓷型的表面有一定的强度和硬度。（六）焙烧焙烧的目的是使陶瓷型内残存的乙醇、水分和少量的有机物烧去，并使陶瓷层的强度增加。全部由陶瓷浆料灌制的陶瓷型，焙烧温度可高达800oC，焙烧时间2~3h，出炉温度应在2500C以下，以防止产生裂纹。带有水玻璃套的陶瓷型，焙烧温度（烘干）在350~550oC。（七）浇注与清理陶瓷型浇注时定要注意挡渣。浇注温度与浇注速度可比同类型的砂型铸件稍高。陶瓷型铸件昀好待冷却至室温时再打箱，这样可防止铸件裂纹与变形。7.石膏型铸造7.1概述7.1.1工艺过程石膏型精密铸造是用世纪70年代发展起来的一种精密铸造新技术其工艺过程见图1。图1石膏型精密铸造工艺过程它是将熔模组装，并固定在专供灌浆用的砂箱平板上，在真空下把石膏浆料灌入，待浆料凝结后经干燥即可脱除熔模，再经烘干、焙烧成为石膏型，在真空下浇注获得铸件。7.1.2工艺特点1.石膏浆料的流动性很好，又在真空下灌注成型，其充型性优良，复模性优异，型精确、光洁。该工艺不像一般熔模精密铸造受到涂挂工艺的限制，可灌注大型复杂铸件用型。2.石膏型的热导率很低，充型时合金液流动保持时间长，适宜生产薄壁复杂件。但铸型激冷作用差，当铸件壁厚差异大时，厚大处容易出现缩松、缩孔等缺陷。3.石膏型透气性极差，铸件易形成气孔、浇不足等缺陷，应注意合理设置浇注及排气系统。7.2.3应用范围石膏型精密铸造适于生产尺寸精确，表面光洁的精密铸件，特别适宜生产大型复杂薄壁铝合金铸件，也可用于锌、铜、金、银等合金铸件。铸件昀大尺寸达1000×2000mm、重量0.03～908kg，壁厚0.8～1.5mm（局部0.5mm）。石膏型精密铸造己被广泛应用于航空、宇航、兵器、电子、船舶、仪器、计算机等行业的零件制造上。7.2石膏型精密铸件工艺设计7.2.1石膏型精密铸件工艺参数选择1）造斜度同熔模铸造。2）加工余量（表1）。表1石膏型精密铸件的加工余量（mm）加工面昀大尺寸加工余量1000.8100～3001.0300～5001.53）收缩率熔模收缩率0.4～0.6％、石膏型脱水收缩率0～0.5％、当金属收缩率1.1～1.3％时，综合线收缩率1.5～2.0％。7.2.2浇注系统及冒口设计1.石膏型精密铸造的浇冒系统应满足下列要求：（1）有良好的排气能力，能顺利排出型腔中气体，在顶部和易憋气处要开设出气口。（2）要保证合金液在型腔中流动平稳，顺利充满型胶，避免出现涡流，卷气现象。（3）合理设置冒口，保证补缩。（4）脱模时浇注系统应先蒋先，减小熔模对石膏型的膨胀力。（5）浇注系统在铸件凝固过程中应尽可能不阻碍铸件收缩，以防止件变形和开裂。2.浇注系统类型选择一般浇注系统可分顶注、中间注、底注和阶梯注几种。对高度大的薄壁筒形、箱形件也可用缝隙式或阶梯式浇注系统。对某些铸件亦可采用平注和斜注。3.内浇口位置选择石膏型表面硬度不够高、热导率小，因此内浇口一般不应直对型壁和型芯，防止冲刷型壁和型芯，而应沿着型壁和型芯设内浇口。对复杂的薄壁件为防止件变形及裂纹，内浇口应均匀分布，避免局部过热及浇不足缺陷。内浇口应尽可能设在铸件热节处，利于补缩。7.3石膏型精铸工艺7.3.1模样石膏型精密铸造用的模样主要是熔模，也可使用气化模、水溶性模（芯）。1.熔模模料对一般中小型铸件也可使用熔模铸造通用模料，而大中型复杂铸件、尺寸精度和表面粗糙度要求高的件则应使用石膏型精铸专用模料。2.水溶性模（芯）料制作复杂内腔，无法用金属芯形成时，就得使用水溶芯或水溶石膏芯来形成内腔。常用的水溶性模料有尿素模料、无机盐模料、羰芯等。3.模样制作熔模压制工艺同熔模铸造。一般水溶尿素模料、无机盐模料及水溶石膏芯都是灌注成形的。水溶性陶瓷芯一般是将各组分先混制成可塑配料，再加压成型，经700℃左右烧结后待用。7.3.2石膏浆料的原材料1.石膏天然石膏为CaSO4·2H20，又称二水石膏。二水石膏有七种变体。α型半水石膏做石膏型更为合适。除石膏种类外，影响石膏强度的因素还有石膏的细度、水固比、水温、搅拌时间等。2.填料为使石膏型具有良好的强度，减小其收缩和裂纹倾向，需要在石膏中加入填料。填料应有合适的熔点、耐火度，良好的化学稳定性、合适的线膨胀率、发气量少，吸湿性小等性能，常用作填料的材料及其性能见表2。表2石膏型用填料及性能加入填料后石膏混合料强度(Mpa)名称熔点(℃)密度(g/cm3)线膨胀系数(1/℃)7h烘干90℃,4h后焙烧700℃,1h后硅砂17132.6512.5X10-60.51.30.2石英玻璃1700-18002.1-2.20.5X10-6硅线石18003.253.1-4.3X10-61.52.80.65莫来石18103.08-3.155.3X10-62.33.40.80煤矸石2.43.80.86铝矾土≈18003.2-3.45.0X10-62.64.60.85刚玉20453.95-4.028.4X10-62.03.50.65氧化锆26905.737.2-10X10-6锆英24304.7-4.95.1X10-6滑石粉波特兰水泥石棉无碱玻璃纤维石膏：填料（W／W）40:603.添加剂为提高石膏型焙烧后强度、改变石膏型凝结时间和清理性，改变其线膨胀率等需在石膏浆料中加人添加物。7.3.3石膏浆料石膏浆料的配比及制备对石膏型及铸件质量影响很大，为此应严格加以控制。1.生产中常用的几种石膏浆科的成分配比见表3。表3几种石膏浆料成分配比（质量分数，%）半水石膏序号α型β型硅石粉200/300硅砂70/140高岭土基料200/300石英玻璃200/300滑石粉硅藻土水泥添加剂(外加)水(外加)130701～5023050201～403303535454406055535554063070387652852若干842507.50.5542.石膏浆料的制备设备简图见图2，操作要点见表4。图2浆料制备设备简图1－电动机2一动密封装置3一搅拌室4－搅拌浆叶5－二通阀6－灌浆室7－真空表表4石膏浆料的制备和操作要点工序名称操作要点加料在浆料搅拌器中现加入适量水,再边搅拌边加份料真空搅拌待份料加完后,立即合上搅拌器顶盖抽真空,并继续搅拌.真空度再30s达到规定值0.05～0.06MPa,搅拌时间2～3min,搅拌机转速250～350r/min.备注石膏浆料的初凝时间一般为5～75min,搅拌必须在初凝前结束,开始灌注.4．真空灌浆为提高浆料的充填能力，应在真空条件下灌浆。5．熔模脱除和石膏型烘干6.石膏型焙烧石膏型焙烧的主要目的是去除残留于石膏型中的模料、结晶水以及其它发气物，同时完成石膏型中一些组成物的相变过程，使其体积稳定。常见的焙烧工艺见图3。焙烧炉可用天然气炉、电阻炉。图3石膏型焙烧工艺7．合金熔炼及浇注(1)合金熔炼石膏型精密铸造以铝合金为主，一般适用于砂型铸造的铝合金亦能用于石膏型精铸，其中以铝硅类合金用得昀多。为获得优质的铝铸件，一定要采用昀有效的精炼除气工艺和变质处理方法。(2)浇注工艺参数金属液的浇注温度和石膏型温度两者应合理配合，以取得优良铸件质量，石膏型温度可控制在150～300℃之间，铝合金浇注温度一般可低于其它铸造方法，控制在700℃左右，对大型薄壁铸件浇注温度可适当提高。8.铸件清整对大型复杂薄壁铝精铸件必须进行大量细致的清理、修补和校正等工作。8.低压铸造8.1概述低压铸造是便液体金属在压力作用下充填型腔，以形成铸件的一种方法。由于所用的压力较低，所以叫做低压铸造。其工艺过程（见图1）是：在密封的坩埚（或密封罐）中，通入干燥的压缩空气，金属液2在气体压力的作用下，沿升液管4上升，通过浇口5平稳地进入型腔8，并保持坩埚内液面上的气体压力，一直到铸件完全凝固为止。然后解除液面上的气体压力，使开液管中未凝固的金属液流坩埚，再由气缸12开型并推出铸件。