硅溶膠鑄造工藝控制淺析

章慧春 毛靜

摘 要：硅溶膠鑄造通過蠟料等易溶材料將模樣制作完成，將若干層耐火材料涂覆于模樣之上，制作完成型殼，利用熔鑄工作形成模樣，再歷經(jīng)高溫焙燒達(dá)到更好應(yīng)用效果。硅溶膠鑄造屬于近凈形技術(shù)的范疇，能夠?qū)?yōu)質(zhì)精密鑄件進(jìn)行生產(chǎn)，普遍應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)工作之中。本文就硅溶膠鑄造工藝控制進(jìn)行分析，希望可以為硅溶膠鑄造工藝更好應(yīng)用提供借鑒。

關(guān)鍵詞：硅溶膠鑄造;工藝控制;模具制造

中圖分類號(hào)：TG249.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2020）01-0049-02

1 制造模具

為了更好通過模具能夠?qū)ぜ拥男瓦M(jìn)行壓制，模具應(yīng)當(dāng)具備尺寸高精度，且表面粗糙度值應(yīng)當(dāng)較低，只有這樣才能使蠟?zāi)Ｙ|(zhì)量得到保證。倘若鑄件精確度比較低，亦或是生產(chǎn)批量比較小的情況下，可以在母模上直接澆筑易熔合金、環(huán)氧樹脂與石膏，確保模具的制作完成。倘若鑄件要求精度交稿，亦或是需要開展大批量生產(chǎn)工作，在進(jìn)行模具壓型時(shí)候可以通過鋼、鋁合金與銅合金切削加工制作完成，這樣可以滿足大多數(shù)企業(yè)對(duì)鋁合金模具的應(yīng)用需要。

2 壓制蠟?zāi)?/p>

在模具型腔內(nèi)部，將處理完成的蠟膏壓入進(jìn)來，通過冰水機(jī)的冰水進(jìn)行冷凝處理，冷凝結(jié)束之后將其取出，并放置于水池之中，經(jīng)過一段時(shí)間之后對(duì)其進(jìn)行修整檢驗(yàn)，這樣就可以對(duì)單個(gè)蠟?zāi)Ｓ枰垣@取，將蠟?zāi)７Q之為壓力鑄造零件。其中主要工作內(nèi)容包括以下幾點(diǎn)：

2.1 壓蠟工藝參數(shù)

為了更好進(jìn)行壓蠟工藝制作，室內(nèi)溫度盡量控制在25℃左右，蠟缸溫度盡量保持在56～60℃的范圍中，射蠟嘴溫度盡量控制在50～60℃的范圍中，射蠟壓力盡量保持在5～15MPa的范圍內(nèi)[1]。對(duì)于壓蠟工藝的實(shí)際壓力應(yīng)當(dāng)依據(jù)工件大小與壁厚對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，保壓時(shí)間為數(shù)秒至幾十秒不等，同樣需要依據(jù)工件大小與壁厚對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，冷卻水溫度盡量保持在9℃左右。

2.2 操作注意事項(xiàng)

壓蠟工作開展之前應(yīng)當(dāng)對(duì)模具型號(hào)進(jìn)行認(rèn)真檢查，將模具打開并認(rèn)真清洗模具型腔，將模具中的殘留蠟清洗干凈，為了避免對(duì)模具表面造成損傷，在開展相關(guān)清洗工作的過程中，不可以對(duì)金屬物品進(jìn)行使用，只能運(yùn)用竹刀完成此工作。通過壓縮空氣，將模具型腔吹凈，并對(duì)脫模劑進(jìn)行噴灑，確保合模工作的順利完成。

針對(duì)蠟?zāi)ＫM(jìn)行的壓制，不可隨意對(duì)壓制參數(shù)作出更改，盡量保持參數(shù)的一致和統(tǒng)一。對(duì)于壓制完成的蠟?zāi)?，倘若局部出現(xiàn)鼓起情況，蠟?zāi)４嬖谌苯菃栴}，變形問題無可修復(fù)，亦或是尺寸不符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)當(dāng)針對(duì)蠟?zāi)＿M(jìn)行報(bào)廢處理。

3 蠟?zāi)ば拚?/p>

3.1 操作程序

在開展蠟?zāi)＿M(jìn)行修整之前，應(yīng)當(dāng)對(duì)其外觀進(jìn)行認(rèn)真檢查，確保其具備清晰的棱角，表面位置比較平整，不存在任何缺陷，蠟?zāi)こ叽鐟?yīng)當(dāng)滿足相應(yīng)要求與規(guī)定，不存在變形問題。在進(jìn)行蠟?zāi)ば拚ぷ鬟^程中，應(yīng)當(dāng)順著蠟?zāi)１砻妫ㄟ^刀片刃口將飛邊或分模線刮除，不可以對(duì)蠟?zāi)Ｔ斐蓳p傷。也可以直接通過抹布擦除小飛邊。針對(duì)蠟?zāi)０枷菸恢锰帲瑧?yīng)當(dāng)通過修補(bǔ)蠟的方式來進(jìn)行修復(fù)，完成修復(fù)之后需要對(duì)其表面的平整度進(jìn)行檢查，確保其表面平整無凹陷。同時(shí)要挑破蠟?zāi)Ｖ兴嬖诘臍馀?，依托于修?fù)工作確保其能夠恢復(fù)原本面貌。倘若部分鑄件的工藝要求比較高，針對(duì)蠟?zāi)０櫦y則需要進(jìn)行再次修補(bǔ)，確保其表面的平整度與光滑度。壓縮空氣氣嘴是不可忽視的重要部分，需要將蠟屑清理干凈，并存儲(chǔ)于盤中[2]。在結(jié)束修磨工作之后，還需要對(duì)蠟?zāi)＿M(jìn)行再次檢查，確保其完整度并不存在變形，表面整潔平滑，字跡符合要求和規(guī)定，同時(shí)做好現(xiàn)場(chǎng)清理。

3.2 注意事項(xiàng)

針對(duì)完成修光的蠟?zāi)＃瑧?yīng)當(dāng)與檢驗(yàn)要求和規(guī)定進(jìn)行核對(duì)符合。為了防止蠟?zāi)Ｗ冃螁栴}的產(chǎn)生，針對(duì)休整完成的蠟?zāi)Ｐ枰M(jìn)行要求核對(duì)，并存放于盤中進(jìn)行保存存放。除此之外，還需要做好安全防火等安全防護(hù)工作。

4 模組焊接

4.1 工藝要求

為更好進(jìn)行模組焊接，室內(nèi)溫度盡量控制在24℃左右。完成焊接之后，蠟?zāi)１砻媾c澆口杯上緣的距離要保持最小距離應(yīng)等于或大于60mm，蠟?zāi)Ｅc蠟?zāi)ｉg的距離應(yīng)當(dāng)保持在6～8mm范圍內(nèi)，最小距離應(yīng)當(dāng)為4mm，帶孔、槽間距應(yīng)保持在10～12mm范圍內(nèi)，澆口長度方面應(yīng)保持在8～12mm范圍內(nèi)。

4.2 操作程序

針對(duì)各個(gè)蠟?zāi)?，?yīng)當(dāng)重新開展目視檢查工作，確保其都處于合格狀態(tài)之中。在對(duì)澆道種類進(jìn)行選擇的過程中，應(yīng)當(dāng)依據(jù)鑄件工藝技術(shù)的要求與規(guī)定來進(jìn)行。針對(duì)模頭做好檢查，確保其合格，并將干凈的蓋板安裝于合格蠟澆道的澆杯口上部，確保其平整不存在縫隙。倘若產(chǎn)生縫隙，應(yīng)當(dāng)使用電烙鐵將其燙平，避免漿料流入問題的出現(xiàn)。借助粘結(jié)蠟或者電烙鐵也可以進(jìn)行模組焊接，將蠟澆道放置整齊，依據(jù)工藝技術(shù)的要求與規(guī)定，確保地焊工作的牢固性。已焊接完成蠟?zāi)＝M的交口杯，還需要對(duì)照工藝規(guī)定的金屬材料要求進(jìn)行辨認(rèn)與標(biāo)識(shí)。通過壓縮空氣將蠟屑吹掉。在完成上述工作之后做好現(xiàn)場(chǎng)處理。

4.3 注意事項(xiàng)

在焊接蠟?zāi)Ｅc澆道的過程中，應(yīng)當(dāng)確保焊接工作的牢固性，不可以存在任何縫隙。針對(duì)同一組蠟?zāi)＝M中的蠟?zāi)＃瑧?yīng)當(dāng)運(yùn)用同一材料進(jìn)行焊接。倘若在蠟?zāi)Ｉ系稳牖蛘叽嬖谙炓?，?yīng)將蠟滴修刮干凈。結(jié)束此工作之后切斷電源，并做好安全防護(hù)工作。

5 蠟?zāi)で逑?/p>

5.1 工藝要求

蠟?zāi)で逑磩┛梢赃x用ZF-301，清洗室溫盡量控制在24℃左右。

5.2 操作過程

蠟?zāi)で逑葱枰勒毡壤M(jìn)行，此過程中，把控好攪拌時(shí)間。從運(yùn)送車上取下蠟?zāi)＝M之后，將其全部浸泡于清洗液中，持續(xù)重復(fù)三次，每次花費(fèi)的時(shí)間為5s，之后將模組提起，并將液體滴凈。待將蠟?zāi)＝M取出之后，通過壓縮空氣將其吹干，亦或是晾干，并將其以吊掛形式運(yùn)輸至運(yùn)送小車中。為了更好保證蠟?zāi)そM的清洗效果，必要情況下還需要進(jìn)行抽查。在同一批清洗的模組中，可以對(duì)兩組浸入硅溶膠的模組進(jìn)行選取，通過壓縮空氣清理出其中的水分，將其吊掛至運(yùn)送校車中。倘若模組全部潤濕，還需要重新清洗整體模組。

5.3 注意事項(xiàng)

蠟?zāi)さ那逑葱枰ＷC其質(zhì)量，如果液面出現(xiàn)降低，應(yīng)當(dāng)在第一時(shí)間內(nèi)，對(duì)新液進(jìn)行補(bǔ)充。倘若存在白色片狀物污染問題，需要對(duì)其進(jìn)行靜置，時(shí)間為24h，并吸出三分之二干凈溶液，將剩余臟液倒出，對(duì)新液進(jìn)行補(bǔ)充。通常情況下，每配一次清洗液，可以使用的時(shí)間大約為40天，可以清洗的模具超過6000至8000組。在對(duì)清洗液進(jìn)行應(yīng)用的過程中，應(yīng)當(dāng)在第一時(shí)間取出掉落的模具等物品，避免清洗液污染。結(jié)束清洗之后，需要將各個(gè)外來物清除，并做好密封存儲(chǔ)，如果存在換氣設(shè)備，還需要保證空氣的流通性。

6 型殼制造

6.1 配比

由于產(chǎn)品不同，所選用的涂料粘度值有所不同。倘若產(chǎn)品形狀結(jié)構(gòu)比較繁瑣復(fù)雜，應(yīng)當(dāng)選用粘度值較低的涂料。倘若產(chǎn)品形狀比較簡單，并且屬于大面積平面類，可以選用粘度值較高的涂料。配比表如表1所示。

6.2 控制要求

為了更好進(jìn)行型殼制作，制殼間的溫度控制在25攝氏度左右，面層間的濕度控制在55%至70%范圍內(nèi)。過渡層的濕度盡量控制在50%至65%的范圍內(nèi)。背層濕度盡量控制在40%至60%范圍內(nèi)。面層涂料倘若不是新料，其攪拌時(shí)間不得低于24h，倘若部分屬于新料，其攪拌時(shí)間不得低于12h。如過渡層與背層均為新料，在進(jìn)行攪拌的過程中，其攪拌時(shí)間不得低于12h，倘若部分為新料，其攪拌時(shí)間不得低于6h。[3]

6.3 操作要點(diǎn)

針對(duì)清洗完成的模具，需要在涂料桶中慢慢浸入，浸入過程中應(yīng)當(dāng)保持一定角度，同時(shí)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)浸入，并利用較快速度將其取出，將多余涂料滴除，通過壓縮空氣將附著于面上的氣泡吹破，針對(duì)模組進(jìn)行持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，并將其放入淋砂機(jī)之中，將砂均勻覆蓋于模組表面位置處，通過周轉(zhuǎn)小車對(duì)其進(jìn)行干燥處理。利用同樣形式對(duì)過渡層與背層進(jìn)行上砂，在完成全部干燥工作之后，對(duì)其進(jìn)行封漿干燥處理。

7 脫蠟及蠟處理

在蒸汽脫蠟斧中，將型殼倒入進(jìn)來，促使蠟?zāi)Ｈ刍?，并從下方位置處流出，通過水分離器應(yīng)用對(duì)蠟液進(jìn)行收取，并使用除水桶做好蠟水分離，將蠟中的雜質(zhì)清除，12小時(shí)之后，利用過濾網(wǎng)將蠟液放入靜止桶中進(jìn)行6～8小時(shí)的靜置，在完成此工作之后，將蠟液放入保溫箱中進(jìn)行保溫存儲(chǔ)。流出蠟?zāi)Ｖ蟮男蜌ぞ褪氰T型。

型殼由制殼間至脫蠟斧的時(shí)間應(yīng)當(dāng)不超過1.5分鐘，最為適宜時(shí)間應(yīng)低于1分鐘。一旦進(jìn)入脫蠟斧，13秒之內(nèi)保證其最小壓力須到達(dá)0.6MPa。除水桶的攪拌溫度應(yīng)控制在110至120℃范圍內(nèi)。靜置桶溫度不得超過90℃，倘若溫度過高，蠟液容易引發(fā)老化。保溫箱溫度應(yīng)當(dāng)處于54至62℃范圍內(nèi)。

8 型殼焙燒、澆注、落砂和清理

澆筑型殼的過程中，應(yīng)當(dāng)做好焙燒工作。在1100℃的燃油爐或者電熱爐中，對(duì)型殼進(jìn)行焙燒，時(shí)間為50分鐘，這樣能夠?qū)⒚撓灪蟮臍堄嘞炓呵宄?，?shí)現(xiàn)型殼強(qiáng)度與透氣性能的提升，以免型殼出現(xiàn)變形或者破裂。為了減少工件縮孔問題的出現(xiàn)，需要注重降低可澆注鋼液與型殼的溫差。待冷凝鑄件之后，可以將鑄型毀掉，將澆注系統(tǒng)去除，并將毛刺清理干凈，這樣就可以獲得目標(biāo)鑄件。一般情況下，針對(duì)不銹鋼鑄件表面位置需要做好酸洗與鈍化處理。

9 結(jié)語

要想確保硅溶膠鑄造工作的順利完成，其基礎(chǔ)工作就是科學(xué)工藝參數(shù)的設(shè)定，并做好生產(chǎn)過程中溫度的嚴(yán)格控制。依據(jù)具體情況，針對(duì)不同的產(chǎn)品，做好數(shù)據(jù)調(diào)整。不同的產(chǎn)品其大小、復(fù)雜程度不同，這都需要進(jìn)行細(xì)微的、細(xì)致的數(shù)據(jù)調(diào)整，并選用最為適宜的工藝來進(jìn)行處理。為了提升硅溶膠鑄造工藝控制工作的科學(xué)性、合理性與高效性，還需要做好工藝人員的選用，具備一定經(jīng)驗(yàn)的人員應(yīng)為首選，這是進(jìn)行硅溶膠鑄造工藝開展的重要人為因素。

參考文獻(xiàn)

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[3] 陳合芝.熔模鑄造硅溶膠型殼的研究進(jìn)展[J].金屬加工（熱加工），2016（11）：67-69.