什么是熔模铸造?

介绍熔模铸造工艺

熔模铸造, 又称精密铸造或失蜡铸造, 一种制造工艺是用蜡图案来塑造一次性陶瓷模具吗. 蜡像是按照要铸造的物品的确切形状制作的. 这个图案涂有一种耐火陶瓷材料. 一旦陶瓷材料硬化, 把它倒过来加热,直到蜡融化并排出. 硬化后的陶瓷外壳成为消耗性投资模具. 熔化的金属被倒入模具中冷却. 然后将金属铸件从废模中分离出来.

熔模铸造一词源于用耐火材料在图案上“投资”(包围)的过程. 熔模铸造通常比其他成型方法更容易被选择,因为所得到的铸件具有精细的细节和优异的铸态表面光洁度. 它们也可以铸造薄壁和复杂的内部通道. 与砂型铸造不同,熔模铸造不需要打模.

这些工艺质量可以提供净形或近净形铸件, 哪些为客户节省了大量的材料成本, 劳动, 和加工. 它可以利用大多数常见的金属, 包括铝, 青铜, 镁, 碳钢, 还有不锈钢. 精铸铸件制造的零件包括涡轮叶片, 医疗设备, 武器组件, 齿轮, 珠宝, 高尔夫球杆头, 以及许多其他具有复杂几何结构的机器部件.

纽约用熔模铸造制成的雕塑
纽约的“向上看”雕塑使用熔模铸造技术创造了一个有影响力的不锈钢人物.

熔模铸造工艺

熔模铸造工艺包括以下几个步骤:金属模具施工, 蜡模制作, 陶瓷模具制作, 倒, 凝固, 落砂, 和清理.

1. 金属模具结构

熔模铸造过程中蜡模和陶瓷模被破坏, 所以每次铸造都需要一个新的蜡模. 除非熔模铸造用于生产非常小的数量(通常用于艺术作品或原始珠宝), 需要一个模具或模具来制造蜡的图案.

The size of the master die must be carefully calculated; it must take into consideration expected shrinkage of the wax pattern, 涂在蜡模上的陶瓷材料的预期收缩率, 以及金属铸件本身的预期收缩率.

2. 蜡模制作

The number of wax patterns always equals the number of castings to be produced; each individual casting requires a new wax pattern.

将热蜡注入模具或模具中,使其凝固. 内核可能需要形成任何内部特征. 得到的蜡图案是要生产的零件的精确复制品. 这种方法类似于压铸,但用蜡代替熔化的金属.

车轮的蜡状图案
将热蜡注入模具或模具中,使其凝固, 结果是一个蜡的模式,是一个精确的复制品的部分被生产.

3. 模具创造

浇注系统(浇口、流道和隔水管)连接到蜡模上. 对于较小的铸件, 几个蜡图案附加到一个中央蜡门系统,形成一个树状的组件. 倒杯, 通常安装在滚子杆的末端, 用于将熔化的金属引入模具.

将组装好的“模式树”浸入细粒二氧化硅泥浆中. 反复浸渍,每次浸渍都涂上越来越多的耐火浆料. 一旦耐火涂料达到所需的厚度, it is allowed to dry and harden; the dried coating forms a ceramic shell around the patterns and gating system.

陶瓷外壳的厚度取决于铸件的尺寸和重量, 以及被铸造金属的浇注温度. 平均壁厚约为0.375 in. (9.525 mm). 把硬化的陶瓷模具倒过来, 放在烤箱里, 然后加热,直到蜡融化并流走. 结果是一个中空的陶瓷外壳.

熔模铸造中使用的众多陶瓷模具
一旦浆液的涂层达到所需的厚度, 让它晾干变硬, 在图案周围形成陶瓷外壳.

4. 倒

陶瓷模具加热到大约1000 - 2000°F(550 - 1100°C). 加热过程进一步加强了模具的强度, 清除任何残留的蜡或污染物, 并从模具材料中蒸发水分.

熔化的金属在它还热的时候就被倒入模具——液态金属流入浇注杯, 通过中央闸门系统, 进入树的每个模腔. 预热的模具可以让金属很容易地通过薄的,详细的部分. 它还可以创建具有改进尺寸精度的铸件, 因为模具和铸件会一起冷却和收缩.

5. 冷却

浇铸模具后,金属冷却并凝固. 模具冷却成固态所需的时间取决于铸造的材料和铸造的厚度.

6. 落砂

一旦铸件凝固,陶瓷模具就会分解,铸件就可以被移除. 陶瓷模具通常是人工或水射流破碎. 一旦删除, 使用手动冲击将单个铸件从浇注系统树中分离出来, 锯, 切割, 燃烧, 或者用液氮冷裂解.

7. 完成

通常采用磨削或喷砂等精加工操作来打磨闸门处的零件并去除缺陷. 这取决于浇铸材料的金属, 热处理可以使最后的零件变硬.

金属喷砂
喷砂通常用于清洁和打磨金属零件,以消除缺陷.

何时使用熔模铸造

由于其复杂性和人工需求, 熔模铸造是一种相对昂贵的工艺,但其收益往往超过成本. 几乎任何金属都可以熔模铸造. 熔模铸造制造的零件通常很小, 但该工艺可以有效地用于重达75磅或更多的零件.

熔模铸造能够生产具有优良铸态表面光洁度的复杂零件. 精铸件不需要有锥度内建,以从他们的模具的组件,因为陶瓷壳脱离了部分冷却. 这种生产特性允许90度角的铸件设计,没有内置的收缩允许, 而且不需要额外的加工来获得这些角度.

熔模铸造工艺 creates parts with superior dimensional accuracy; net-shape parts are easily achievable, 成品通常不经过二次加工. 每一个独特的铸造工序都需要一个新的模具来生产蜡模. Tooling for investment casting can be quite expensive; depending on the complexity, 工具成本在1000美元到10美元之间,000.

对于大批量的订单, 取消或减少二次加工所节省的时间和人力很容易弥补新工具的成本. 小型铸造作业不太可能弥补投资. 一般来说,对于25个或更多的零件来说,熔模铸造是一个合乎逻辑的选择.

It usually takes 7 days to go from a fresh wax pattern to a complete casting; the majority of that time is taken up by creating and drying the ceramic shell mold. 一些铸造厂具有快干能力,以更快地生产铸件. 熔模铸造的时间和劳动密集型不仅影响成本. 铸造厂的设备和生产能力有限, 因此,较长的熔模铸造交货期是很常见的.

车轮精铸件
熔模铸造用于制造具有优越尺寸精度的零件, 在没有二次加工的情况下生产成品.

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