什么是熔模铸造?

介绍了熔模铸造工艺

熔模铸造, 又称精密铸造或失蜡铸造, 是一种使用蜡模来塑造一次性陶瓷模具的制造工艺吗. 蜡像是按照要铸造的物品的形状制作的. 这个图案涂上了一层耐火陶瓷材料. 一旦陶瓷材料硬化, 将它倒过来加热,直到蜡融化并流出. 硬化的陶瓷外壳成为一种可消耗的投资模具. 将熔化的金属倒入模具中,让其冷却. 然后将金属铸件从用过的模具上断开.

熔模铸造一词来源于用耐火材料“熔模”(围绕)图案的过程. 熔模铸造通常优于其他成型方法,因为所得到的铸件具有精细的细节和优良的铸态表面光洁度. 他们也可以浇铸薄墙和复杂的内部通道. 与砂型铸造不同,熔模铸造不需要模具.

这些工艺质量可以提供净形或近净形铸件, 为客户节省了大量的材料成本, 劳动, 和加工. 它可以利用最常见的金属, 包括铝, 青铜, 镁, 碳钢, 和不锈钢. 用熔模铸造制造的部件包括涡轮叶片, 医疗设备, 武器组件, 齿轮, 珠宝, 高尔夫俱乐部头部, 以及许多其他具有复杂几何形状的机械部件.

纽约的雕塑由熔模铸造制成
纽约的“抬头”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.

精铸工艺

熔模铸造工艺包括几个步骤:金属模的构造, 蜡模生产, 陶瓷模具创造, 倒, 凝固, 落砂, 和清理.

1. 金属压模构造

在熔模铸造过程中,蜡模和陶瓷模被破坏, 所以每次铸造都需要一个新的蜡模. 除非用熔模铸造来生产非常小的体积(这在艺术作品或原创珠宝中很常见), 蜡模:需要用来制造蜡模的模具或模具.

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

2. 蜡模生产

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

将热蜡注入模具中,使其凝固. 可能需要核心来形成任何内部特征. 最终的蜡模是要生产的部件的精确复制品. 这种方法类似于压铸,但使用的是蜡而不是熔化的金属.

蜡制的车轮图案
将热蜡注入模具中,使其凝固, 产生的蜡模是要生产的部分的精确复制品.

3. 模具创造

浇注系统(浇口,浇道和冒口)附在蜡模上. 对于较小的铸件, 几个蜡模式附加到一个中央蜡浇注系统,形成一个树状组件. 倒杯, 通常安装在跑杆的末端, 用于将熔化的金属引入模具.

将组装好的“图案树”浸入细粒度二氧化硅浆中. 反复浸渍,每次浸渍都涂上越来越难熔的浆料. 一旦耐火涂层达到所需厚度, 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被铸造零件的尺寸和重量, 以及被铸造金属的浇注温度. 平均壁厚约为0.375 in. (9.525 mm). 硬化的陶瓷模具颠倒, 放入烤箱, 加热到蜡融化并蒸发. 其结果是一个中空的陶瓷外壳.

熔模铸造中使用的大量陶瓷模具
一旦涂层的浆液达到所需的厚度, 让它变干变硬, 在图案周围形成陶瓷外壳的.

4. 倒

陶瓷模具加热到大约1000 - 2000°F(550 - 1100°C). 加热过程进一步强化了模具, 清除任何剩余的蜡或污染物, 并从模具材料中蒸发水分.

熔化的金属在模具还是热的时候被注入模具——液态金属流进了浇注杯, 通过中央浇注系统, 然后放进树的每个模腔里. 预热的模具可以让金属很容易地流过薄而细的部分. 它还创建了提高尺寸精度的铸件, 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,陶瓷模具就会破裂,铸件就可以被移除. 陶瓷模具通常是用人工或水射流破碎的. 一旦删除, 单个铸件通过人工冲击与浇注系统树分离, 锯, 切割, 燃烧, 或者用液氮冷碎.

7. 完成

抛光操作,如打磨或喷砂,通常被用来使闸口处的零件光滑并去除缺陷. 这取决于铸造金属的材质, 热处理可用于硬化最后的零件.

金属喷砂
喷砂通常用于清洁和平滑金属部件以去除缺陷.

何时使用熔模铸造

因为它的复杂性和劳动要求, 熔模铸造是一个相对昂贵的过程——然而,收益往往超过成本. 几乎任何金属都可以熔模铸造. 用熔模铸造制造的零件通常都很小, 但该工艺可以有效地用于重量为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. 精铸件不需要内建锥度来从模具中取出零件,因为陶瓷外壳在冷却后会脱离零件. 这种生产特性使铸件具有90度角的设计,没有内置式收缩, 并且不需要额外的加工来获得这些角度.

精铸工艺 creates parts with superior dimensional accuracy; net-shape parts are easily achievable, 成品通常不需要二次加工. 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, 加工成本在1000美元到10美元之间,000.

对于大批量订单, 通过消除或减少二次加工所节省的时间和劳动力,很容易弥补新工具的成本. 小的浇注量不太可能弥补投资. 一般来说,对于25个或更多的零件,熔模铸造是一个合理的选择.

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强度不仅影响成本. 铸造厂的设备和生产能力有限, 因此,熔模铸造的交货期较长是常见的.

车轮精铸
熔模铸造用于制造具有卓越尺寸精度的零件, 成品通常不需要二次加工.

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