熔模失蠟鑄造法系列介紹之——蠟模工藝
古代失蠟鑄造采用的是密蠟,用來(lái)制作結構復雜的青銅器,其中最典型、經(jīng)典的代表就是湖北隨州曾侯乙墓出土的曾侯乙樽。
現代的熔模鑄造工藝大多采用合成蠟,一般由幾種以上的天然蠟和合成蠟配合而成,對于一般工業(yè),非填料蠟就足夠用了,但是對于航空業(yè)而言,要保證蠟件的表面收縮率、脫模性、強度等特性,所以一般采用加了有機酸、聚苯乙烯、脂肪酸酰胺等材料的填料蠟。
一、蠟模工藝的基本流程
壓蠟>蠟件表面質(zhì)量檢查>蠟件矯正>組模
簡(jiǎn)單描述一下,首先利用模具把想要造成的形狀用蠟壓注成型,然后檢查蠟件表面質(zhì)量是否達標,如果合格就進(jìn)行蠟件矯正,為什么要矯正后面會(huì )講到,如果不合格就會(huì )交給組模人員進(jìn)行表面修補,如果不適合修補的地方就會(huì )直接報廢,再次就會(huì )對成型一段時(shí)間的蠟件進(jìn)行組裝、液封,最后就會(huì )把蠟模輸送到下一道型殼工藝去。
二、各流程的技術(shù)介紹
a.壓蠟
一個(gè)壓蠟周期的合型、壓射、開(kāi)型的時(shí)間大約在一比一比一(沒(méi)錯,金x魚(yú)調和油的比例),但是也不一定,像我接觸的航空發(fā)動(dòng)機葉片模,因為單片鍵塊太多了,所以合型時(shí)間更長(cháng)。
要想開(kāi)型之后容易把蠟件取出來(lái),一般在3-4組零件壓完之后會(huì )在模具上噴上脫模劑,不過(guò)脫模劑首先要選擇不含親水基的溶劑,這樣不容易導致模具腐蝕,其次一定要控制脫模劑的噴射量,有時(shí)候操作員為了方便取件,會(huì )把脫模劑噴的過(guò)多、過(guò)勤,會(huì )影響產(chǎn)品質(zhì)量,容易造成流線(xiàn)和影響蠟料穩定性。
在壓注過(guò)程中,溫度、流量、流速、壓注壓力、壓注時(shí)間、合模力等重要參數都會(huì )影響蠟件質(zhì)量。
壓注壓力可以避免澆不足、表面粗糙、流線(xiàn)、縮孔等缺陷,但是壓注壓力過(guò)高會(huì )導致飛邊嚴重,不過(guò)也可以通過(guò)加大合模力的方式來(lái)應對飛邊問(wèn)題。但是,合模力一般不得超過(guò)模具設計最大承載強度,否則容易降低模具壽命。
溫度與壓力對蠟件的影響類(lèi)似,除了對縮凹的影響相反以外。溫度越高,蠟件縮凹越嚴重。為什么?因為蠟件內部還沒(méi)完全凝固,內心不穩,蠟件是沒(méi)有辦法堅固的,做人也是,做事先修心。另外,溫度過(guò)高容易卷入氣泡,這主要跟蠟件性質(zhì)有關(guān)。
流速和流量可以說(shuō)是一組卵生參數,Q=mv,流速與流量成正比關(guān)系。所以下面就只說(shuō)流速了。適當降低流速可以改善澆不足,為什么了,與蠟件凝固有關(guān),但是流速太低就會(huì )導致蠟件凝固過(guò)早,影響后面流道的蠟的流動(dòng)性從而造成表面粗糙、流線(xiàn)缺陷。同樣的,流速太快,會(huì )卷入太多氣泡。
b.蠟件表面質(zhì)量檢查
這一步一般由壓蠟人員完成目視判定,可以把葉片放在高照度的led燈下進(jìn)行缺陷觀(guān)察。對于澆不足、表面粗糙、氣泡群這類(lèi)缺陷來(lái)說(shuō),一般直接報廢。其它缺陷可以適當修補處理,比如大氣泡,可以用針捅破氣泡后填充蠟進(jìn)行修補。
不過(guò)遵循成本前控原則——寧愿把缺陷暴露在工序前端,也不要暴露在后端。所以通常采用雞蛋里挑骨頭的方式,盡量保證蠟模這邊出件事完美無(wú)瑕的。
c.蠟型矯正
我們來(lái)考慮下蠟件變形是從什么地方產(chǎn)生的?
可能是設計過(guò)程中帶來(lái)的蠟件公差累積;可能是取件過(guò)程中蠟件被拉扯變形;可能是蠟料凝固不足,重力影響變形;還可能是零件形狀導致材料的內部張力擴大。
這四個(gè)原因都是不太可控的,或者控制成本很高的。與其控制變形,不如加一道矯正工序,彌補形變。
所以引入以尼龍、鋁合金等軟質(zhì)材料為接觸面的矯正工裝。保證蠟件從取出到組裝這段過(guò)程中,蠟件形狀不至于變形嚴重。
d.組模
組模主要包括產(chǎn)品蠟件與澆道之間的組裝,脫蠟銷(xiāo)的組裝,澆口杯的組裝與液封。
蠟件與澆道組裝時(shí)應保證模組沒(méi)有扭曲變形,澆道沒(méi)有拉扯到產(chǎn)品。
澆道與澆口杯組裝過(guò)程中也要保證水平與對稱(chēng)性,否則會(huì )影響后序工序,比如制殼、切割。
在組裝過(guò)程中,還需要利用黏度較大的粘接蠟對模組進(jìn)行連接,要求就是保證粘接處牢固同時(shí)不影響表面質(zhì)量。另外,對于有缺陷的部位,要利用普通蠟料再進(jìn)行二次修補。在整體蠟模與澆口杯連接處需要澆灌進(jìn)一定高度的蠟料,保證蠟模與澆口杯之間緊密連接。
組裝完成之后,要用液封蠟對澆道連接部位進(jìn)行二次封裝,一是保證強度,二是保證表面質(zhì)量。在進(jìn)行液封的過(guò)程中需要操作人員從斜向45度插入液封通內,緩慢進(jìn)入并逐漸讓模組與地面保持垂直,液封完成后采用相反流程緩慢取出模組,避免模組表面產(chǎn)生過(guò)多氣泡。
氫氧焰蠟模修補設備:氫氧氣體經(jīng)過(guò)過(guò)濾溶液后會(huì )增加濕度,從而極大的降低氣體在燃燒時(shí)火焰溫度且溫度更加穩定:焊接設備裝配氣體穩壓器,方便控制氣休流量,進(jìn)而控制火焰大小與火焰長(cháng)度,整套裝置適應小型復雜形狀中溫蠟的焊接,焊接質(zhì)量好,作業(yè)時(shí)針管不和蠟模直接接觸,不帶入雜質(zhì),而且安全可靠,產(chǎn)生的氫氧氣體無(wú)污染,綠色環(huán)保。
氫氧火焰精細、火焰穩定不跳躍,適用于蠟模精密鑄造焊接。
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