各行各業(yè)對(duì)精密鑄件有著不同的要求, 為滿足需要, 精密鑄造技術(shù)展示出它廣泛的適應(yīng)性, 例如表現(xiàn)在材料的多樣性、形狀的復(fù)雜性、生產(chǎn)的成批性、尺寸的精確性、均一性、穩(wěn)定性及表面精度等方面, 在這些特性里, 今天都有著新的進(jìn)展和提高。例如材質(zhì)為不銹鋼重量40g , 外廓尺寸為長(zhǎng)55mm、寬3216mm、厚13mm 的精密鑄件, 對(duì)它的要求是: ①鑄態(tài)直接使用, 全免機(jī)加工; ②鑄件上軸孔的圓度和表面粗糙度必須滿足日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(J IS)的規(guī)定; ③軸孔周?chē)? 個(gè)孔與另一部件配合, 其相關(guān)尺寸除滿足J IS 的規(guī)定外, 并要求鑄件不能撓曲變形; ④鑄件的最小尺寸公差為±012mm ⑤鑄出的文字、符號(hào)等的深度為013mm , 要求線條清晰; ⑥平面間的最小尺寸公差為011mm ⑦毛翅、圓角、表面粗糙度、縮陷、變形等末特殊指定的, 均按生產(chǎn)單位標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。作為精密鑄件的一個(gè)例子, 從中可感到當(dāng)今工業(yè)生產(chǎn)對(duì)精密鑄件的要求和生產(chǎn)者可以達(dá)到的水平。從現(xiàn)代熔模鑄造工藝流程可以知道, 要做到上述的要求并不是一件很容易的事。因此, 如果不從每個(gè)工序、每個(gè)環(huán)節(jié)、每個(gè)崗位進(jìn)行嚴(yán)格管理、正確操作、前后配合的話, 要達(dá)到上述目的是很困難的。本文僅就蠟?zāi)Ｖ圃斓挠嘘P(guān)問(wèn)題作概要的討論。
一、蠟料
蠟料是精鑄生產(chǎn)中的第一個(gè)環(huán)節(jié)。眾所周知, 由于鑄件生產(chǎn)的發(fā)展, 相應(yīng)地對(duì)蠟料的要求也是多種多樣的。生產(chǎn)者最簡(jiǎn)便的方法是從市售的蠟料中選用，也可以自己配制，還可以委托專(zhuān)業(yè)工廠按要求生產(chǎn)。但無(wú)論何種蠟料其要求的性質(zhì)是相同的, 即: 熔點(diǎn)、凝固點(diǎn)、軟化點(diǎn)、導(dǎo)熱性、流動(dòng)性、收縮性、縮陷性、強(qiáng)度、硬度、韌性、離型性、涂掛性、回用性、尺寸穩(wěn)定性及高溫灼燒后的殘留灰分量等。我們?cè)诰唧w鑄件生產(chǎn)的基礎(chǔ)上,選用一種蠟料, 要求蠟料在某些方面具有的特點(diǎn)、有主有次;同時(shí)從成本上加以考慮也是重要因素。為了滿足各種鑄件的具體要求，蠟料分為液態(tài)、半液態(tài)、半固態(tài)、固態(tài); 有填充料的和無(wú)填充料的;水溶性的和非水溶性的;再生的和非再生的; 蠟?zāi)Ｓ玫�、澆注系統(tǒng)用的、粘接用的、修補(bǔ)用的、密封用的, 樹(shù)脂類(lèi)蠟料等。單從蠟?zāi)Ｓ孟灹蟻?lái)說(shuō), 其品種也極多, 并且在繼續(xù)發(fā)展中。有填充料的蠟料( FILLER WAX) 應(yīng)用得比較廣泛，常用的填充料是粉狀聚乙烯、聚苯乙烯、有機(jī)酸、脂肪酸及淀粉等。其加入量為總量的30 %～45 % , 這類(lèi)蠟料有很好的保溫性, 即在較低溫度下能成形, 其流動(dòng)性好, 蠟?zāi)＜?xì)部可清晰再現(xiàn), 例如加有熱硬性苯乙烯、加有異苯二甲酸及加有商品名為P2 FILLER 的三種蠟料, 從104 ℃降到49 ℃的時(shí)間各為59 秒、62 秒及99 秒, 這說(shuō)明填充料的種類(lèi)對(duì)蠟料性能的影響是較大的。這類(lèi)蠟料的收縮率比無(wú)填充料的要小5 %以上。與蠟料性能密切相關(guān)的問(wèn)題是蠟料的制備、使用及處理方法對(duì)蠟料性能的影響。
1、防止蠟料在熔化過(guò)程中過(guò)熱
(1) 使用間接加熱的油浴爐并使導(dǎo)熱油強(qiáng)制循環(huán), 熔化溫度控制在84～98 ℃范圍內(nèi), 并使其始終處于攪動(dòng)狀態(tài),目的除了使溫度均勻以外, 對(duì)含填充料的蠟料還有防止沉淀的作用。過(guò)高的溫度及局部過(guò)熱均會(huì)因蠟料氧化、炭化等問(wèn)題而使蠟料的性能變壞。過(guò)熱的表現(xiàn)是蠟的顏色發(fā)生變化, 盛蠟桶內(nèi)壁產(chǎn)生黑斑, 因填充料的分離而呈半透明狀, 盛蠟桶內(nèi)產(chǎn)生煙霧或蒸發(fā)物。
(2) 蠟在回用處理時(shí), 為了去除雜質(zhì)和水分, 必須加熱到蠟的熔點(diǎn)以上, 通�？刂圃�120 ℃以下, 在保證蠟料有一定的流動(dòng)能力以去除雜質(zhì)外, 其所含水分也會(huì)因攪拌器的攪動(dòng)而得以蒸發(fā)。
(3) 對(duì)于在保溫筒保溫下使用的壓蠟棒, 其加熱溫度只需比射出溫度高2～3 ℃就可以了。
(4) 蠟料在高壓釜(壓力罐) 內(nèi)脫除時(shí), 蒸氣溫度可高達(dá)150 ℃以上, 這種條件是造成蠟料性能變壞的主要環(huán)節(jié),所以設(shè)法降低脫蠟溫度、降低脫蠟壓力以保持蠟料的性能。
2、保持環(huán)境溫度
在蠟?zāi)Ｖ圃焓覂?nèi), 無(wú)論是冬季或夏季, 室內(nèi)溫度都應(yīng)保持在20～25 內(nèi), 使蠟?zāi)５某叽缣幱谝粋�(gè)穩(wěn)定的環(huán)境中, 同時(shí)與沾漿制殼工序的環(huán)境條件相配合,以保證型殼的質(zhì)量。
(1)、 蠟料的加熱保溫
蠟料在壓力下從盛蠟桶進(jìn)入壓型, 在型中冷卻凝固。在這一過(guò)程中, 溫度差是影響蠟?zāi)５男螤�、尺寸及穩(wěn)定性的主要因素。因此, 在用蠟桶保溫蠟料而進(jìn)行壓蠟時(shí), 蠟桶溫度的均勻性是極為重要的, 同于蠟料的導(dǎo)熱性差,借助蠟桶的熱量使蠟料均勻是困難的, 溫度不均勻的蠟桶是生產(chǎn)不出健全的蠟?zāi)５摹榇? 通常用保溫槽對(duì)蠟桶進(jìn)行加熱保溫, 保溫槽通�？稍O(shè)定在58～62 ℃內(nèi), 略高于射出溫度。在較長(zhǎng)時(shí)間, 至少8 小時(shí)以上加熱均勻化以后才能使用。保溫槽是一個(gè)油浴加熱裝置, 導(dǎo)熱油在油泵壓力下循環(huán)流動(dòng), 使蠟桶在均勻溫度下加熱保溫, 保溫槽的溫度控制器可按需要設(shè)定所要求的溫度。溫度不均勻的蠟桶在壓蠟時(shí), 蠟?zāi)?huì)產(chǎn)生充不滿、冷隔、粒狀表面、流紋及網(wǎng)狀紋等缺陷。
(2)、 蠟?zāi)５某尚畏椒?/span>
根據(jù)鑄件的大小、形狀和技術(shù)要求產(chǎn)生不同的成形方法。而不同的成形方法又有不同的蠟料相配合。從壓蠟的動(dòng)力分, 有手動(dòng)、電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓等; 從壓力分, 有低壓、中壓、高壓等; 從蠟料狀態(tài)分, 有液態(tài)、半液態(tài)、半固態(tài)、固態(tài)等; 從壓型分, 有金屬型、橡膠型、石膏型等, 從鑄件分, 有工業(yè)品、藝術(shù)品等等。
二、壓蠟成型機(jī)(壓蠟機(jī))
蠟料在壓蠟機(jī)中被壓成蠟?zāi)? 也就是蠟?zāi)５男再|(zhì)在很大程度上受壓蠟機(jī)參數(shù)的制約, 這直接關(guān)系到壓蠟機(jī)的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)和性能。例如對(duì)一臺(tái)直立式高壓半固態(tài)壓蠟機(jī)來(lái)說(shuō), 在進(jìn)行壓蠟操作以前, 必須先檢查蠟料溫度、射出壓力、壓射時(shí)間、冷卻時(shí)間、壓型溫度。然后根據(jù)工藝卡的規(guī)定進(jìn)行操作。壓蠟成形機(jī)的性能主要表現(xiàn)在它所能調(diào)節(jié)的工藝參數(shù), 其中包括, 手動(dòng)式、自動(dòng)式; 蠟桶溫度調(diào)節(jié)、注蠟口溫度調(diào)節(jié); 合型力調(diào)節(jié)、合型行程調(diào)節(jié); 壓射壓力調(diào)節(jié)、壓射速度調(diào)節(jié)、壓射時(shí)間調(diào)節(jié); 回程速度調(diào)節(jié)等。例如有的鑄件, 其蠟?zāi)啥烁饔袃蓚�(gè)孔環(huán),由于孔環(huán)與本體的連接比較薄弱, 所以在連接處易發(fā)生肉眼可見(jiàn)的微裂紋, 后來(lái)通過(guò)調(diào)節(jié)射出速度和保持時(shí)間, 這種缺陷就消除了。由此可知, 壓蠟機(jī)所能調(diào)節(jié)的工藝參數(shù)及其調(diào)節(jié)范圍、調(diào)節(jié)方法及正確控制對(duì)制造合格蠟?zāi)Ｊ菢O為重要的。壓蠟機(jī)的中心部分是蠟筒。其尺寸為<100mm ×400mm , 用來(lái)放置蠟棒, 經(jīng)充分預(yù)熱的蠟棒放入蠟筒中, 而蠟筒用電加熱, 溫度保持在射出溫度上, 當(dāng)壓型的注入口放到蠟筒的注蠟口(射出口) 后(注蠟口有獨(dú)立的加熱保溫系統(tǒng)) , 即可啟動(dòng)油泵, 驅(qū)使上部活塞向下移動(dòng), 把蠟料壓入型中; 保壓一定時(shí)間后, 折開(kāi)壓型, 取出蠟?zāi)�。全過(guò)程的主要參數(shù)是: ①半固態(tài)蠟料的溫度控制在稍高于射出溫度, 通常取55～60 ℃, 為使蠟筒溫度均勻, 表里一致, 蠟筒必須在保溫槽內(nèi)停留8 小時(shí)以上; ②射出壓力是可調(diào)節(jié)的, 通常為214～218MPa ③壓蠟機(jī)給壓型的緊固力是可調(diào)的, 通常為310～315MPa ④射出速度是用射出時(shí)間來(lái)實(shí)施的, 它因蠟?zāi)Ｐ螤畈煌煌? 它與蠟?zāi)Ｊ湛s情況有很大關(guān)系, 從而影響蠟?zāi)Ｙ|(zhì)量。
三、蠟?zāi)Ｈ毕?/span>
由于種種原因, 壓蠟成形機(jī)所制造的蠟?zāi)?huì)產(chǎn)生 一些缺陷, 主要有下列幾種: 1、充不滿
主要原因是蠟料的溫度較低, 射出速度慢、壓型溫度較低, 造成蠟料在流動(dòng)過(guò)程中冷卻快, 表現(xiàn)在角和邊的部分或蠟?zāi)５谋”诓糠殖洳粷M, 棱角的地方出現(xiàn)圓角, 與金屬鑄件的澆不足相似。
2、氣泡
一種是表面氣泡, 即用肉眼可見(jiàn)的皮下氣泡, 有個(gè)別分布, 有
密集分布; 另一種是蠟?zāi)Ｉ顚拥臍馀?通常是集中性的較大的氣泡, 肉眼無(wú)法看到, 但從蠟?zāi)５木植抗钠? 出現(xiàn)于蠟?zāi)５闹行牟糠趾妥詈罄鋮s的部分, 這是內(nèi)壓力的釋放, 氣體膨脹的結(jié)果。
3、表面皺紋
由于蠟料溫度不夠, 壓射速度較低, 蠟料運(yùn)動(dòng)與壓型溫度的配合不當(dāng); 或由于壓型內(nèi)表面受損或不清潔; 激冷金屬塊放置不當(dāng)?shù)? 在蠟?zāi)１砻媪粝逻\(yùn)動(dòng)的痕跡。紋路較深的, 類(lèi)似金屬鑄件的冷隔缺陷; 輕微的皺紋可以打磨除去。還有就是在型芯周?chē)⒖锥吹闹車(chē)? 有時(shí)可見(jiàn)到接縫, 略呈凹陷, 實(shí)際是二股蠟流的會(huì)合處未能很好熔合,這是蠟料的溫度不夠、壓力不足的結(jié)果。
4、表面粗糙
由于射出壓力過(guò)小、或射出速度不夠, 蠟料與壓型內(nèi)表面的接觸密度不夠, 不能如實(shí)地反映壓型的表面狀態(tài), 嚴(yán)重的還伴有皺紋。
5、縮凹
蠟?zāi)１砻姘枷? 主要是射出壓力及時(shí)間不夠, 或是蠟料溫度較高, 冷卻時(shí)間不夠有時(shí)離型脫模劑太多, 也可能使蠟料性質(zhì)下降。表面縮凹涉及較大面積, 修理比較困難。
6、變形
蠟?zāi)膲盒椭腥〕龊? 除了尺寸發(fā)生縮小變化外, 因取出時(shí)手法不妥而人為造成變形; 由于蠟?zāi)Ｈ栽诶鋮s而使溫度場(chǎng)發(fā)生變化而撓曲變形是常見(jiàn)的。所以剛從壓型中取出的蠟?zāi)Ｈ砸⌒陌卜? 通常以較大平面為基準(zhǔn)放平,必要時(shí)使用與變形部位相適應(yīng)的形狀, 做成金屬塊嵌入蠟?zāi)７乐棺冃? 也即使其充分冷卻。也可能蠟料太軟, 壓型的組成部件不合適等。
7、毛翅(披縫)
這是最常見(jiàn)的一種缺陷, 即在壓型合型處, 壓型組合塊的接合處, 型芯與芯座的連接處等地方有很薄的蠟片逸出。其產(chǎn)生的原因主要是壓型精度不夠, 壓型分型面或型內(nèi)部件接合面受到損傷或附著不潔物,或合型力不夠,射出壓力過(guò)高�；蛘呦灥臏囟冗^(guò)高。毛翅必須徹底清除掉, 蠟?zāi)２拍苁褂谩?/span>
8、粘著
蠟?zāi)Ｅc壓型粘著是因?yàn)闆](méi)有使用離型劑, 或是蠟與壓型的溫度均太高, 或是壓型受損害、壓型不清潔所造成。
四、結(jié)語(yǔ)
蠟?zāi)Ｖ圃炫c隨后的組裝、制殼、脫蠟、澆注、清整一樣, 要強(qiáng)調(diào)的是操作工藝的重要性, 各個(gè)環(huán)節(jié)之間的配合,必須執(zhí)行各個(gè)工序的工藝卡及相關(guān)的技術(shù)管理文件。并要在貫徹執(zhí)行中不斷完善有關(guān)文件以適應(yīng)正常生產(chǎn)的需要。每個(gè)崗位上的工作人員必須對(duì)有關(guān)的工藝卡中的內(nèi)容和要求有充分的理解和切實(shí)的執(zhí)行, 否則盡管有各類(lèi)技術(shù)文件, 其結(jié)果形同虛設(shè)。在缺陷的防止、材料利用、設(shè)備維修, 工夾具制造和檢驗(yàn)、廢品分析、修補(bǔ)、報(bào)廢等方面都要有章可循, 有人負(fù)責(zé), 將工藝制度切實(shí)地貫徹在整個(gè)生產(chǎn)活動(dòng)中。