模具鑄造加工的工藝

鑄造主要工藝過程包括:金屬熔煉、模型制造、澆注凝固和脫模清理等。鑄造用的主要材料是鑄鋼、鑄鐵、鑄造有色合金(銅、鋁、鋅、鉛等)等。

鑄造工藝可分為砂型鑄造工藝和特種鑄造工藝。

壓力鑄造

壓力鑄造是指金屬液在其他外力(不含重力)的作用入鑄型的工藝。廣義的壓力鑄造包括壓鑄機的壓力鑄造和真空鑄造、低壓鑄造、離心鑄造等;窄義的壓力鑄造專指壓鑄機的金屬型壓力鑄造，簡稱壓鑄。這幾種鑄造工藝是目前有色金屬鑄造中最常用的。。

金屬型鑄造

金屬型鑄造是用金屬(耐熱合金鋼，球墨鑄鐵，耐熱鑄鐵等)制作的鑄造用中空鑄型模具的現(xiàn)代工藝。

金屬型既可采用重力鑄造，也可采用壓力鑄造。金屬型的鑄型模具能反復多次使用，每澆注一次金屬液，就獲得一次鑄件，壽命很長，生產(chǎn)效率很高。金屬型的鑄件不但尺寸精度好，表面光潔，而且在澆注相同金屬液的情況下，其鑄件強度要比砂型的更高，更不容易損壞。因此，在大批量生產(chǎn)有色金屬的中、小鑄件時，只要鑄件材料的熔點不過高，一般都優(yōu)先選用金屬型鑄造。但是，金屬型鑄造也有一些不足之處:因為耐熱合金鋼和在它上面做出中空型腔的加工都比較昂貴，所以金屬型的模具費用不菲，不過總體和壓鑄模具費用比起來則便宜多了。對小批量生產(chǎn)而言，分攤到每件產(chǎn)品上的模具費用明顯過高，一般不易接受。又因為金屬型的模具受模具材料尺寸和型腔加工設(shè)備、鑄造設(shè)備能力的限制，所以對特別大的鑄件也顯得無能為力。因而在小批量及大件生產(chǎn)中，很少使用金屬型鑄造。此外，金屬型模具雖然采用了耐熱合金鋼，但耐熱能力仍有限，一般多用于鋁合金、鋅合金、鎂合金的鑄造，在銅合金鑄造中已較少應用，而用于黑色金屬鑄造就更少了。

壓鑄

壓鑄是在壓鑄機上進行的金屬型壓力鑄造，是目前生產(chǎn)效率高的鑄造工藝。

壓鑄機分為熱室壓鑄機和冷室壓鑄機兩類。熱室壓鑄機自動化程度高，材料損耗少，生產(chǎn)效率比冷室壓鑄機更高，但受機件耐熱能力的制約，目前還只能用于鋅合金、鎂合金等低熔點材料的鑄件生產(chǎn)。當今廣泛使用的鋁合金壓鑄件，由于熔點較高，只能在冷室壓鑄機上生產(chǎn)。壓鑄的主要特點是金屬液在高壓、高速下充填型腔，并在高壓下成形、凝固，壓鑄件的不足之處是:因為金屬液在高壓、高速下充填型腔的過程中，不可避免地把型腔中的空氣夾裹在鑄件內(nèi)部，形成皮下氣孔，所以鋁合金壓鑄件不宜熱處理，鋅合金壓鑄件不宜表面噴塑(但可噴漆)。否則，鑄件內(nèi)部氣孔在做上述處理加熱時，將遇熱膨脹而致使鑄件變形或鼓泡。此外，壓鑄件的機械切削加工余量也應取得小一些，一般在0.5mm左右，既可減輕鑄件重量、減少切削加工量以降低成本，又可避免穿透表面致密層，露出皮下氣孔，造成工件報廢。

熔模鑄造

失蠟法鑄造現(xiàn)稱熔模精密鑄造，是一種少切削或無切削的鑄造工藝，是鑄造行業(yè)中的一項優(yōu)異的工藝技術(shù)，其應用非常廣泛。它不僅適用于各種類型、各種合金的鑄造，而且生產(chǎn)出的鑄件尺寸精度、表面質(zhì)量比其它鑄造方法要高，甚至其它鑄造方法難于鑄得的復雜、耐高溫、不易于加工的鑄件，均可采用熔模精密鑄造鑄得。

現(xiàn)代熔模鑄造方法在工業(yè)生產(chǎn)中得到實際應用是在二十世紀四十年代。當時航空噴氣發(fā)動機的發(fā)展，要求制造像葉片、葉輪、噴嘴等形狀復雜，尺寸以及表面光潔的耐熱合金零件。由于耐熱合金材料難于機械加工，零件形狀復雜，以致不能或難于用其它方法制造，因此，需要尋找一種新的精密的成型工藝，于是借鑒古代流傳下來的失蠟鑄造，經(jīng)過對材料和工藝的改進，現(xiàn)代熔模鑄造方法在古代工藝的基礎(chǔ)上獲得重要的發(fā)展。所以，航空工業(yè)的發(fā)展推動了熔模鑄造的應用，而熔模鑄造的不斷改進和完善，也為航空工業(yè)進一步提高性能創(chuàng)造了有利的條件。

我國是于上世紀五、六十年代開始將熔模鑄造應用于工業(yè)生產(chǎn)。其后這種先進的鑄造工藝得到巨大的發(fā)展，相繼在航空、汽車、機床、船舶、內(nèi)燃機、氣輪機、電訊儀器、武器、醫(yī)療器械以及刀具等制造工業(yè)中被廣泛采用，同時也用于工藝美術(shù)品的制造。

所謂熔模鑄造工藝，簡單說就是用易熔材料(例如蠟料或塑料)制成可熔性模型(簡稱熔模或模型)，在其上涂覆若干層特制的耐火涂料，經(jīng)過干燥和硬化形成一個整體型殼后，再用蒸汽或熱水從型殼中熔掉模型，然后把型殼置于砂箱中，在其四周填充干砂造型，最后將鑄型放入焙燒爐中經(jīng)過高溫焙燒(如采用高強度型殼時，可不必造型而將脫模后的型殼直接焙燒)，鑄型或型殼經(jīng)焙燒后，于其中澆注熔融金屬而得到鑄件。

熔模鑄件尺寸精度較高，一般可達CT4-6(砂型鑄造為CT10~13，壓鑄為CT5~7)，當然由于熔模鑄造的工藝過程復雜，影響鑄件尺寸精度的因素較多，例如模料的收縮、熔模的變形、型殼在加熱和冷卻過程中的線量變化、合金的收縮率以及在凝固過程中鑄件的變形等，所以普通熔模鑄件的尺寸精度雖然較高，但其一致性仍需提高(采用中、高溫蠟料的鑄件尺寸一致性要提高很多)。

壓制熔模時，采用型腔表面光潔度高的壓型，因此，熔模的表面光潔度也比較高。此外，型殼由耐高溫的特殊粘結(jié)劑和耐火材料配制成的耐火涂料涂掛在熔模上而制成，與熔融金屬直接接觸的型腔內(nèi)表面光潔度高。所以，熔模鑄件的表面光潔度比一般鑄造件的高，一般可達Ra.1.6~3.2μm.

熔模鑄造的優(yōu)點就是由于熔模鑄件有著很高的尺寸精度和表面光潔度，所以可減少機械加工工作，只是在零件上要求較高的部位留少許加工余量即可，甚至某些鑄件只留打磨、拋光余量，不必機械加工即可使用。由此可見，采用熔模鑄造方法可大量節(jié)省機床設(shè)備和加工工時，大幅度節(jié)約金屬原材料。