蠟模精密鑄造持術原理
蠟模精密鑄造失蠟法也稱“熔模法”,是一種青銅等金屬器物的精密鑄造方法。做法是,用蜂蠟做成鑄件的模型,再用別的耐火材料填充泥芯和敷成外范。加熱烘烤后,蠟模全部熔化流失,使整個鑄件模型變成空殼。再往內澆灌熔液,便鑄成器物。以失蠟法鑄造的器物可以玲瓏剔透,有鏤空的效果。
中國失蠟鑄造技術原理起源于焚失法,焚失法最早見于商代中晚期,這種技術在無范線失蠟法出現之后逐漸消亡。湖北隨縣曾侯乙墓,出土的青銅尊、盤,是中國所知最早的失蠟鑄件,時代是在公元前五世紀。
用蠟制成鑄模,外敷造型材料,成為整體鑄型。加熱鑄模將蠟化去,形成空腔鑄范,澆入液態金屬,冷卻后得到成型鑄件。古代多用于鑄造具有復雜形狀的鑄件。中國已知最早的失蠟鑄件是河南淅川出土的春秋晚期銅盞部件和銅禁。戰國以后,失蠟法的應用范圍逐漸擴大,除鼎、彝外,還用于鑄造印璽、樂鐘、佛像和少數民族地區的貯貝器、飾件等。現代,失蠟法仍用于鑄造金屬鑄件,稱熔模鑄造。
蠟模鑄造快速成型蠟模尺寸控制、蠟模變形控制、表面質量控制是精密鑄造過程的的要點。通過精密鑄件生產過程質量問題分析,快速成型機制出蠟模原型后,首先要把附在原型上未燒結的粉末清理干凈,然后浸蠟,把蠟模原型放入65~70℃的蠟液中,浸透,待無氣泡溢出后,再把蠟模取出,靜置,使多余蠟析出。待蠟模冷卻至室溫,再進行精整處理后就能得到表面光滑的蠟模。
蠟模的組焊:快速成型機制出的蠟模原型要求無形變,尺寸準確,通過精整處理后表面光潔,可以進行組焊、粘漿、制殼、脫蠟。澆注系統選用性能相近的中溫蠟,以便于粘結牢固,滿足制殼的強度要求,其尺寸按熔模鑄造工藝設計選取。組焊工藝與傳統蠟模相似,保證內澆口長度和間距,便于冒口補縮,模殼放置平穩。
蠟模是用來形成鑄件型腔的模樣,要獲得尺寸精度和表面光潔度高的精密鑄造件,首先蠟模本身就應該具有高的尺寸精度和表面光潔度。而蠟模制造過程中影響蠟模尺寸精度的因素比較復雜,工藝參數較多,所以蠟模尺寸精度變化范圍比較大。此外,蠟模本身的性能還應盡可能使隨后的制殼等工序簡單易行。為得到高質量的蠟模,除了應有好的壓型(壓制蠟模的模具)外,還必須選擇合適的制模材料(簡稱模料)和合理的制模工藝。
射蠟溫度對蠟模凝固收縮的影響 :當射蠟溫度高于58℃時,壓制的蠟模表面光滑, 而當射蠟溫度低于51℃時,蠟模收縮較小,但表面明顯變粗糙,甚至在蠟模表面產生流痕。當射蠟溫度較高時,處于糊狀的模料中的固體析出相是微晶相,因此,模料能夠反映模具內表面的粗糙度,蠟模表面很光滑。隨射蠟溫度降低,模料中有較粗大的晶相析出,導致蠟模表面變粗糙,同時由于模料的流動性及充填性顯著下降,模料在流動過程中的流平能力下降,從而在蠟模上產生以注蠟口為中心的弧狀形式向外擴展的流場波紋缺陷,顯著降低了蠟模的表面質量。
蠟模模具提高射蠟溫度,蠟模表面逐漸光滑,但是相應的收縮率也增大。模料射入模具以后,緊靠模具的表面首先形成一層凝固層,射蠟溫度高,凝固層內壓力消失時的模料溫度就高,收縮率增大,從而降低蠟模尺寸精度,同時在蠟模轉角處,由于折算厚度大,出現了明顯的蠟模收縮變薄缺陷,因此射蠟溫度不宜過高。根據上述分析,壓制蠟模時的合適射蠟溫度為 56~58℃。熔模精密鑄造主要由模具制造、蠟模制造、殼型制造及隨后的干燥、焙燒、澆注、凝固等工序組成。
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