精密鑄造法(脫蠟法石膏模法和陶瓷模)

1、精密鑄造（PrecisionCasting）1前言精密鑄造法是指使用非金屬鑄模，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(LostWaxCasting或InvestmentCasting)，石膏模法(PlasterMoldCasting)和陶瓷模(CeramicMoldCasting)法三大類。2脫蠟法精密鑄造21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。鑄件之最大重量約100公斤，一般常

2、為10公斤以下。(2)鑄件之尺寸公差20mm0.13mm，100mm0.30mm，200mm0.43mm，而小件之尺寸精度不易達到0.10mm以內。角度公差為0.5~2.0度，鑄件最小厚度0.5~1.5mm。鑄件表面粗度約Rmax4S~12S。(3)鑄件材質幾無任何限制，如鋁合金、鎂合金、鈦合金、銅合金，各種鋼材、鈷基和鎳基耐熱合金，硬材料。(4)制作形狀復雜之工件，尺寸精度良好，切削加工少。(5)節(jié)省材料浪費，并可大量生產(chǎn)。脫蠟精密鑄

3、件廣用于噴射引擎、燃氣渦輪、蒸汽渦輪、飛機零件、內燃機、車輛、食品機械、印刷機械、制紙機械、壓縮機、閥件、幫浦、計測儀、縫紉機、武器、事務機器、及其它機器零件。22制程脫蠟鑄造法有兩大類：實心模(SolidMold)法和陶殼模(CeramicShellMold)法，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，制作與最終鑄件尺寸近似的模具。將融化的蠟質押灌注入此以金屬或硅膠做成之模具內

4、，取出蠟型后，浸入微粉耐火材料與粘結劑混泡而成之漿液。滴凈之后，撒布粗粒耐火材料，使之干燥。放入鑄框，將混練有粘結劑的耐火物粒填滿之，然后干燥。接著加熱使蠟質熔化流出來，作成鑄模。以高溫加熱鑄模，燒除少量殘余之蠟質并提高其強度，接著注入金屬熔液。陶殼模法直到蠟型的制作都跟實心模法相同，只是在一次沾漿和淋砂（或浮砂）之后，并不進行包模作業(yè)，而是反復多次地進行沾漿和淋砂，直至獲得預定的外殼厚度。干燥、加熱、熔流出蠟質，高溫加熱再行澆注，這種

5、方法為目前的脫蠟精密鑄造業(yè)者所廣泛采用，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、處理、制作大型鑄件(4)制程可局部自動化，以節(jié)省人力，提高生產(chǎn)速率(5)生產(chǎn)成本較低(6)陶殼模較薄，澆注后鑄件的冷卻速率較高而均勻，故其機械性質較佳。(A)主模型(MasterPattern)主模型的外形與最終制品的近似，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。例如蠟型的冷縮率是1.

6、2%，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%，常用的材質有鋁合金、銅合金和不銹鋼等。(B)蠟型成形模工業(yè)上使用的方法是將涂覆的蠟型組樹放入高壓容器內鎖緊，通入150℃的蒸汽加熱，使蠟質訊速地熔化、流出，燒成的目的在于使殘附鑄模表面的少量蠟質完全燃燒，去除，并提高鑄模的強度，鑄模的燒成溫度在700~1100℃之間，視澆注金屬的材質而定，時間為20~60分鐘，鑄模取出加熱爐之，隨即進行澆注，以

7、使鑄件具有良好的金相組織。3石膏模法石膏之化學成份以硫酸鈣為主體，依結晶水的方式而分成無水石膏(CaSO4)，半水石膏(CaSO4，12H2O，燒石膏)和二水石膏(CaSO4，2H2O)三種，石膏模法限用于生產(chǎn)非鐵合金鑄件，具有下述特色：(1)適于非量產(chǎn)之精密鑄造，鑄模費用高。(2)鑄件表面平滑，尺寸精度高，形狀復雜，表面有微細凹凸（例如12μm）也能鑄出。(3)由于冷卻速率小，可鑄出薄壁鑄件，如0.6~1.5mm。(4)鑄造應變小，組

8、織與機械性質均勻。(5)制造成本高，為砂模鑄件的5~10倍，從造模干燥到澆注，需時2~3日。(6)石膏模之熱傳導性不佳，鑄件易生收縮缺陷，良品率較低。(7)石膏模的透氣性不良，澆注時需加壓或減壓，。鑄模用石膏系以石膏為粘結劑，配合多種添加劑，以提高其耐火度，降低干燥時之收縮應力和加熱燒成時之膨脹應力。1作業(yè)工程(1)模型與離型劑模型的材質可使用金屬、橡膠、木材等，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，凡

9、士林、硅利康滑脂等。(2)混水與攪拌水使用純水或性質相近者，半水石膏粉的混水量30~35%之間，以螺旋狀葉片于容器內攪拌均勻，成奶油狀漿體，在漿體有充分流動性的期間倒入裝有模型的成形框內，略為施以振動或施以10~101tr之減壓以脫泡，避免氣泡沾附于模型表面，此時半水石膏產(chǎn)生水和反應，漿體的粘性上升，失去流動性，凝結而硬化，形成二水石膏，隨結晶成長發(fā)熱，引起凝結膨脹，歷數(shù)十小時才結束膨脹。(3)干燥干燥石膏模法全工程中最耗費時間，也是最

10、重要的步驟，急熱會造成鑄模破裂，因此應設定數(shù)段干燥溫度，緩緩升溫、加熱，最終干燥溫度為200~230℃，鑄模反應，去水而成無水石膏。干燥裝置最好使用溫度自動控制的熱風強制循環(huán)排風式電氣干燥爐，爐內溫度分布均勻，以縮短干燥時間，即直接設定最終干燥溫度，鑄模也很少產(chǎn)生破裂的情形。2利用石膏模的脫蠟鑄造法牙科用、戒指、首飾、裝飾品和小型工藝品均應用這種方法作成，石膏作為粘結劑用，主體為白硅石等耐火材料。將金屬制作之成品原模型，放在兩片橡膠之間