河南科技大学《特种铸造》考试重点.doc

熔模铸造一定义 通常是在可熔模样的表面涂覆多层耐火材料，待其硬化干燥后，加热将其中模样熔去，而获得具有与模样形状相应空腔的型壳，再经过焙烧，然后在型壳温度很高的情况下进行浇注，从而获得铸件的一种方法二优点1.铸件尺寸精确，一般其精度可达ct4~72. 可铸造形状复杂的铸件3.不受铸件材料的限制4.批量生产缺点 1.铸件尺寸受限，不可生产大型铸件2.铸件冷却速度慢，晶粒粗大力学性能下降3. 工艺过程复杂，工序繁多，生产周期长三、 应用 形状复杂难以用其它方法加工成形的精密铸造生产★熔模铸造的模料主要有蜡基模料、松香基模料、系列模料、其他模料★模料一般用蜡料、天然树脂（松香）和高分子聚合物组成★模料的熔点在60~70℃的为低温模料，熔点在70~120℃的模料为中温模料；熔点在120℃以上的模料为高温模料 模样的性能要求1. 磨料的熔化温度在60~100度2.模料熔化始终温度区间不易太窄或太宽5~10°3. 模料的软化点高于40° 4.在工作温度下有良好的流动性5. 收缩率要小而稳定，使尺寸稳定，6.凝固后有高的强度、韧性和表面强度7. 模料应能被涂料很好的湿润和附着8.高温灼烧后，遗留的灰分要少9.化学活性要低10.好的焊接性，便于组合模组.模料的配制目的 将组成模料的原材料按规定的配比混成均匀的一体，并使模料的状态符合压注熔模的要求蜡基模料的回收蜡基模料每使用一次，其性能就恶化一些，经多次反复使用，模料的强度会降低，脆性增大，收缩率增大，流动性和涂挂性变差，颜色由白变褐红硬脂酸的变质 原因：1硬脂酸呈酸性，且随着温度的升高而酸性增强，硬脂酸能与比氢强的金属元素Fe、Al等起置换反应 2.与碱起中和反应，如型壳用水玻璃做粘结剂，会与Na2O生成硬质酸钠和水 3.脱模时与硬水中的钙、镁金属盐起复分解反应上述统称皂化反应，生成的硬脂酸盐称为皂盐或皂化物，大多不溶于水，混在模料中使性能变坏处理方法1.酸处理法 盐酸和硫酸都可以使处硬脂酸以外的硬脂酸盐还原为硬脂酸（硬脂酸铁与酸的反应是可逆反应，故模料中的硬脂酸铁不能去除干净）2.活性白土处理法 又称漂白土，有天然和粘土经酸处理后所得的两种 有大量孔隙孔隙率60%~70% 高的吸附性 能吸附模料中的硬脂酸盐。

此外，活性白土中的阳离子，特别是Al离子，能和模料中带负电荷的胶状杂质结成中性质点凝聚下沉，从而使模料净化3. 电解处理法 去除模料中的硬脂酸铁 阳极上析出氧化能力很强的初生态氯，从硬脂酸中夺取三价铁离子形成三氯化铁 阴极上析出还原性初生态氢还原成二价铁离子，二氯化铁在水中溶解度很大型壳的制造 制作过程：先将模组除油，在模组上浸涂一层耐火涂料，然后在涂料外表面上撒上粒状耐火材料，经干燥硬化后，再涂挂下一层，如此反复多次，直至耐火材料层达到所需厚度为止待其充分干燥硬化后，脱去耐火材料层中的熔模，便得到壳状的铸型性能要求 1.强度 应有足够的常温和高温强度，低的残余强度 2.热震稳定性 抵抗急冷急热的性能 在焙烧和浇注时经受住温度剧烈变化而不开裂 3 透气性 取决于型壳的孔隙度 砂子粒度分布有关 4.高温下的稳定性耐火度要高，与高温金属液不发生反应，热膨胀系数小 5.导热性 6.脱壳性 制壳型用耐火材料 首先应有高的耐火度和熔点即在焙烧和浇注温度下，耐火材料应不出现液相与浇注金属表面熔合或使型壳软化、变形粘结剂 一 要求 1.能很好润湿模组，且不与模料互溶或起化学反应，使其能准确地复制熔模的外形，并获得表面光洁的型腔2.在室温、焙烧和浇注的温度下，用粘结剂起加固作用的型壳应有足够的强度3.粘结剂在焙烧后能形成耐火的物质、具有较高的高温化学稳定性，与浇注的合金不发生化学作用4.用粘结剂配制的涂料应有好的流变性能，使涂料在制型壳时有好的涂挂性5.粘结剂应有好的贮存性，来源丰富，廉价常用的粘结剂有 硅酸乙酯水解液、 水玻璃、硅溶胶 硅酸乙酯水解液 硅酸乙酯水解后的液体 用其制造的型壳耐火度高、强度大，制得铸件的尺寸精度和表面粗糙度都好，但硅酸乙酯价高，硅酸乙酯涂料的使用期不能超过两周硅酸乙酯的化学通式（C2H5O）2n+2SinOn-1 n为聚合度 n=1时正硅酸乙酯由SiCl4和乙醇反应硅酸乙酯的水解模组-涂料-撒砂-干燥硬化（通入NH3，形成NH4+、OH-）-脱模-焙烧-浇注-清理Si(OC2H5)4+HOH→HOSi(C2H5O)3+C5H5OH 缩聚反应的产物就是硅酸乙酯水解液 (C2H5O)3SiOH+HOSi(C2H5O)3=(C2H5O)3SiOSi(C2H5O)3+H2O聚乙氧基硅氧烷的分子聚合形式可为线性和体型两类，制备涂料时希望是以线性为主，结壳硬化时硅酸乙酯的水解工艺对水解液性能影响极大1.一次水解法2.二次水解法3.综合水解法4.强化剂的水解 水玻璃模组-涂料-撒砂-干燥硬化（加25%NH4Cl水溶液为硬化剂，在30℃用0~20min，不加0~24h）重复 脱模-焙烧-浇注-清理价廉，所做的型壳残留有Na2O，会使型壳工作表面和整体的耐火度降低，故所得铸件表面不够光洁，铸件尺寸精度也低，且在脱模操作时型壳易酥烂，故在生产精度要求较低，表面粗糙度要求不高的铸件时大量使用基本组成是硅酸钠和水 当SiO2质量含量为32.6%、49.2%、66%时，硅酸钠才能是单一的化合物水玻璃的模数M=1.032a/b SiO2的质量含量/Na2O的质量含量，M=3.0~3.6为佳，其中不超过25%的SiO2以胶体存在，其余的SiO2以硅酸根离子存在模数越高，胶体粒子所占比例大，水玻璃的交替性能也强，过高粘度大市场上的水玻璃模数低、密度较高 处理只需加水即可提高模数：加NH4C、盐酸 降低模数 加NaOHl硅溶胶价格适中，所制壳型的服役性能好，制型壳操作时不会放出有害物质，处理和配制涂料工艺简单，单是制型壳时所需干燥时间太长模组-涂料（硅溶胶+糊状耐火材料）-撒砂-干燥硬化（10-20h）-涂料...重复-脱模-焙烧（900°-1000°）且保温2h-浇注-清理是带有无定形二氧化硅微小颗粒的水基胶体溶液水玻璃中的钠除去国内，大多数的硅溶胶是用离子交换法获得：将水玻璃先稀释至密度为1.04~1.045g/cm3,过滤澄清后，对它进行阳离子交换。

此时水玻璃中钠离子被交换掉，同时获得当量的氢离子，与硅酸根离子结合成聚硅酸溶液熔模铸造常见缺陷1表面缺陷a粘砂b夹砂（鼠尾、凹陷）c结疤2. 孔洞类a气孔b气泡c渣气孔d缩孔缩松3. 热应力产生的变形、裂纹4. 浇不足、冷隔、炮火、表面脱碳 陶瓷型铸造 应用于大型厚壁精密铸件生产定义：在砂型铸造和熔模铸造基础上发展，在硅酸乙酯水解液和耐火粉料的陶瓷浆料中加入破坏硅酸乙酯水解液稳定性的催化剂，用浇灌浆料代替捣实型砂的方法制造铸型，浇注金属液生产铸件优点A铸件尺寸精度高b.适用于精度要求高的大型精密铸件c铸造过程相对简单d与金属型铸型材料相比，任何材料都可以用于铸造生产，即不受合金材料限制缺点A原材料为耐火材料，成本高b不适于批量大、结构复杂、重量轻铸件的生产c生产工艺过程难于实现机械化、自动化工艺流程准备模具，制造砂套-配置浆料灌浆-结胶-起模-喷烧（加快反应速度，保证尺寸稳定，使型腔表面强度硬度一致）-高温焙烧-合箱浇注陶瓷浆料的主要组成为硅酸乙酯水解液、耐火材料、催化剂和一些附加剂常用的耐火材料有 硅石、刚玉、铝矾石、锆英石、碳化硅要求1. 小的膨胀系数2化学稳定性好3..纯度、耐火度高，以保证表面光洁度脱模剂：石蜡、机油、凡士林制造工艺及合箱浇注1模具a金属b塑料c木头模2浆料配置及灌浆 浆料稀，强度低，会收缩 配置原则 固固混合、液液混合、固液混合边搅拌边灌浆有利于充满铸型和气体排出3起模（灌浆到起模称结胶时间，为5~15min）4喷烧（缩聚、水解可能继续反应，使尺寸达到稳定状态）5. 焙烧（将型腔中水分和溶剂排除）6. 浇注、清理 金属型铸造定义 指将金属液用重力浇注法浇入金属型，以获得铸件的一中铸造方法 永久型铸造半金属型铸造：当型芯用砂芯时与砂型铸造相比，金属型铸造的优缺点1表面质量好，逐渐的质量尺寸稳定，尺寸精度高，铸件的铸造斜度、加工余量可相应的减少，废品率较低2. 冷却速度快，晶粒来不及长大，较细小，铸件对热节的敏感性相应的降低，液态金属中过饱和的气体不易析出，使铸件组织致密度提高，铸件材质的力学性比砂型铸件高3. 金属型上可以方便的采取较多工艺措施4铸造生产中可不用砂或很少量的芯砂4. 工艺获得率高缺点1金属型制造成本高，不能生产大型铸件，铸件外形不能太复杂2冷却较快，金属型铸件的最小壁厚受一定限制，易出现浇不足、冷隔，灰铸铁上易形成白口三注意1铸件在铸型中停留的时间2.浇注温度3.涂料层厚度 金属型铸件成型特点中间层 由铸型内表面上的涂料层和因铸件表面冷却收缩、铸型膨胀以及由涂料析出、铸型表面吸附气体遇热膨胀而形成的气体层所组成1. 导热性 成型特点a物理性能 热扩散系数越大，铸件的凝固速度越大，增加金属型的壁厚（超过20mm，效果不明显），金属型有高的导热性和热扩散性，凝固速度比砂型中要快得多。

2. 透气性a形成气阻（冷隔、浇不足）b针孔c高温气体影响产生氧化夹杂， 措施a建立排气系统，b气体引出（涂料层采用砂芯）c针对针孔的预处理3. 无退让性 当金属凝固至固相枝晶形成连续骨架时，铸件上某些部位产生的线收缩便会受到金属铸型和金属型芯的阻碍，再此情况下，铸件上收缩受阻的部位内出现拉应力，不能收缩部位呈现拉伸变形，甚至裂纹，有时还会造成取型困难措施a今早取出铸型和金属型中的型芯b设计写相对简单，可平稳取出铸型机构C采用砂芯金属型的浇注先慢（排气防飞溅）后快（尽可能短时间充满型腔）再慢（防止缩孔缩松排气补渣） 金属型的结构形式A整体金属型b水平分型金属型c垂直分型金属型d综合分型金属型金属型的破坏原因①应力的叠加；②热应力疲劳；③铸铁生长；④氧气侵蚀；⑤金属液的冲刷；⑥铸件的摩擦破坏形式1. 内裂纹a交变的热应力（根本原因）b局部剧烈受热c应力集中d操作工艺不合理2. 外裂纹a无/低预热b应力集中处（砂眼，冷隔、夹杂） c金属型材强度刚度低d相变应力，没有热处理3变形4烧伤 a长时间高温部位涂料脱落b涂料耐火度差c铸件和铸型反应5摩擦磨损延长金属型寿命应采取的措施a选材b正确的设计金属型c预热d采取合理的铸造工艺e浇注系统f涂料 常用的金属型材料a铸铁b铸钢（力学性能好，机加工性能不好）铝合金★金属型涂料的作用是：①保护金属型；②调节冷却速度；③改善铸件表面质量；④排气。

★对金属型涂料的要求为：①涂料中不应该含有与金属液起化学作用和耐火度小于金属液温度的物质；②对型壁应该有一定的黏着强度，不会被浇注的金属液冲刷掉落，能抵抗铸件自型中取出时的磨损，不会因温度变化而开裂或自型上剥落；③涂料应该有好的流变性；④挥发的成分应尽可能少，应在浇注之前挥发干净，浇注时最好是无气挥发；⑤浇注镁合金铸件时，涂料应能起到防氧化的作用；⑥易于自型上清除 基准面。