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1、 本科毕业设计（论文）题目： 摇臂座铸造工艺与模具设计 作者： 二级学院： 机械工程学院 专业班级： 11材料成型及控制工程（2）班 指导教师： 职称： 高级工程师 2015 年 6 月10 日摇臂座铸造工艺及模具设计摘 要模具制造作为一个国家经济建设中的一项举足轻重的产业，模具行业的逐渐成长和强盛，越来越受到广大人民群众的注重与关心。“模具是工业生产的基础工艺装备”，这句话早已印刻在行业内人士的心里。本次摇臂座的铸造工艺，将采用特种铸造方法即熔模铸造。熔模铸造又称失蜡模铸造，压型，也就是失蜡模具。本次的设计主要使用Solidworks制图软件，结合生活生产实践来设计模具的整体结构，通过对铸件
2、形状、尺寸等方面的测量分析来确定工艺。用solidworks完成设计与装配，然后能直接导出相关CAD零件图和装配图，为本次设计省了大量功夫与时间。关键词：熔模铸造，Solidworks软件，设计模具，零件Rocker seat casting process and die designAbstractAs one of the most important industries in the economic construction of a country, the mold manufacturing industry is gradually growing and becoming
3、 stronger and more popular. The mold is the basic technological equipment of industrial production, this sentence already engraved in the industry insiders.Casting process of the rocker base, we will use a special casting method in investment casting. Investment casting, also known as lost wax casti
4、ng. The main use of Solidworks software design,production practice to design the overall structure of the mold, by casting the shape, size and other aspects of analysis to determine their craft.SolidWorks complete the design and assembly, and then directly export the relevant CAD parts and assembly
5、drawings, for this design province a lot of effort and time.Keyword:mould,parts,Investment casting，Solidworks目 录第一章 绪论11.1模具的概论11.1.1模具的定义及应用11.1.2模具分类11.2国内外熔模铸造发展情况综述21.2.1熔模铸造源头研究21.2.2中国熔模铸造现状调查与发展研究21.2.3国外熔模铸造研究趋势31.3本次论文的主要内容3第二章 熔模铸件工艺设计52.1零件的主要说明52.2铸件的结构工艺性分析52.2.1铸件壁厚52.2.2铸件结构62.3确定工艺方案
6、及工艺参数62.3.1铸孔62.3.2基准面的选择72.3.3铸件精度和表面粗糙度，72.3.4加工余量82.3.5铸造圆角82.4浇注系统82.4.1浇注系统的作用和要求82.4.2浇注系统的结构形式8第三章 压型设计93.1装配图93.2压型的分类93.2.1常用压型的分类93.2.2机械加工压型特点如下93.2.3机械加工压型整体设计需要保证做到的条件103.2.4机械加工压型的结构103.3分型面的选择103.4型体的设计113.4.1型体壁厚113.4.2型体定位123.4.3型体锁紧123.4.4型芯设计123.5压型排气133.6压型冷却143.7压型工作图设计143.7.1型腔
7、尺寸的计算143.8注蜡孔的设计15第四章 熔模的制造174.1熔模174.2模料的选取和配置174.3模料的选取和配制184.4制熔模184.4.1分型剂选取184.4.2模料设备的选择184.4.3型壳模样制备184.4.4压制熔模方法19第五章 型壳的制作195.1型壳服役性能的要求195.2制造型壳的耐火材料与黏结剂195.3型壳用涂料及配制205.3.1型壳的分类205.3.2硅溶胶涂料的配制205.3.3 水玻璃涂料的配制215.4制壳工艺235.4.1涂挂涂料及撒砂235.4.2型壳的干燥和硬化235.4.3模料的回收方法24第六章 脱料与焙烧256.1脱蜡256.1.1常用的方
8、法256.1.2脱蜡的工艺过程256.2焙烧256.2.1焙烧的目的256.2.2复合型壳的焙烧温度26第七章 熔炼与浇注277.1 熔炼准备277.1.1炉料和辅助材料的准备277.1.2工具277.2浇注方法27第八章 件的后处理288.1型壳的清理288.2切割浇冒口29第九章 结束语30参考文献31致谢32第一章 绪论1.1模具的概论1.1.1模具的定义及应用模具作为制造业的核心部件，作为一个制造业工程师或生产工程师，首要要了解模具的基本概念。模具是能制造出具有固定外形以及有尺寸需求零件的一类型腔工具，也就是通常来说的模子。通常是和与模具相关的各种系统以及辅助机构一起工作，把高温液态的
9、材料填充到模具型腔内，冷却后即可生产出具有特定的形状、尺寸、功用和质量的需求零件。模具是指在坯料受到外界力量的作用变成指定外形和大小的产品的工具。模具的应用面很广，可以用于型材冲裁、模具锻造、各种铸造，粉状金属件压制成形、还有工程用塑料、陶瓷、橡胶等产品的成形加工。1.1.2模具分类 模具的一般可以分成塑胶和非塑胶两种。 第一种：非塑胶模具有：铸造模、锻造模、冲裁模、压铸模等。 第二种：塑胶模具依照工艺性能与制品种类不一样分成： 注塑成型模、吹气模、压缩成型模、转移成型模、挤压成型模等。1.2国内外熔模铸造发展情况综述1.2.1熔模铸造源头研究二十世纪三十年代末，在国外的Austenal实验室
10、，有人找到一种叫做钴基合金的材料，它具有优良的耐高温性能，原本是为外科移植手术开发的，非常适用于制作涡轮。但由于这种合金难处理，失蜡铸造成为这类合金专业成形工艺方式，不仅在航空航天和国防工业等部门发展迅速，还延伸到其他工业领域。熔模精密铸造是一类近净成形技艺，适用于精度方面要求高、结构更为高级复杂的铸造零件，尤其是熔炼时温度较高、化学活性较强的金属成形中起着非常重要的功用。熔模铸造加工工艺要经过压制易熔模、组树、制型、脱蜡、焙烧等步骤，然后浇铸成固件，工艺类型复杂而且需要的时间长，但正因为这种加工过程造就了熔模铸造的与众不同，其特点如下。特点一，尺寸精度高。模样是利用金属模具制作出来的，然后为
11、了形成平滑的型腔表面我们要涂上涂料，运用特殊方法熔出里面的蜡模，从而最大限度减少了其它铸造工艺中拿出模具和闭合型腔时对精度的影响。特点二，铸件结构复杂。蜡模能直接赋予铸件的形状，尤其要制作具有复杂内腔的铸件时，陶瓷型芯的使用能轻松实现。特点三，适用合金广。可以选用分层壳，在涂料层采用惰性强的材料完成活性高金属的浇注。特点四，批量灵活。整体过程是属于通用性强的，易熔模有许多种类的制成方法，可以选用像快速成形技术，进而使单件小批量铸件模样更合理。1.2.2中国熔模铸造现状调查与发展研究在中国，熔模铸造技术方面的发展以及进步是与很多航空业联系十分密切。1951年4月新中国的航空工业正式成立，经过几年
12、的发展，航空发动机的发展推动着铸造工艺工业化的发展。通过进品，借鉴，利用和再改变，航空精密铸造系统更加完备，真正做到了模料、型壳材料等国产化以及工艺技能水准的提高，同一时间也对国内航空发动机生产作出了的重要贡献。紧接着我们国家建造大型飞机规划的执行，面对不间断高涨的对航空发动机在性能方面的需求，在技术方面熔模铸造行业将迎来崭新局面，形状更为繁琐、精度要求高，并要求可靠性，非凡的尺寸，特别的合金铸件已经供不应求，扩大技术研发的投资提高技术转化为生产力系统成为行业当前的问题需要特殊的解决方案。航空件精密铸造工艺是铸造行业的一个重要组成结构，仅管现在在中国的整体份额仍然较小，但它是技术进步的重要源头
13、和动力来源。铸造高温合金，钛合金，铝合金的技术已经于其他领域使用中，相对商业投资铸件铸造，技能水平要求高，增值，分为高附加值的铸件，也叫高端铸件。据统计，这种在中国内地企业约有60，产量保持稳定，近年来较快增长。1.2.3国外熔模铸造研究趋势美国密歇根会议与AFS2002会议体现出了国外在熔模铸造上崭新成果，德国帕德博恩会议体现了新世纪以来德国、新加坡等国外熔模铸造的总体水准。美国，德国和意大利等发达国家与部分汽车企业通力合作，全身心投入研究EPC，经过长期技术累积后，批量生产铝和各种合金铸件的技术逐渐成熟。熔模铸造市场面很大，西方国家主要在军事产品、高新技术产品和服务上进行运用。失蜡铸造业在
14、美国和欧洲的军工和航空方面占有一定的市场，航天方面占销售额的50%到70%。1.3本次论文的主要内容本次毕业设计的课题是摇臂座的模具设计及工艺，本课题中的零件，如图1-1所示。给定摇臂座零件，画出零件CADSolidworks图，确定其铸造工艺，并分析设计其铸造压型模具。图1-1零件图紧跟着着科学技术发展，并且对熔模铸造的材料部分，类型结构与所具备性能的进一步探索，经济价值高，利用价值高，高新技术产品的高技术含量的失蜡铸造层不会做。然而，由于认识不足，失蜡铸造材料，工艺条件，工艺粗糙，产品的性能和更大的用户的要求。第二章 熔模铸件工艺设计2.1零件的主要说明此次设计的摇臂座零件，查得所用材料为
15、灰口铸铁，其牌号为HT200，优点是铸造性能优异，如图2-1所示。 图21 铸件图2.2铸件的结构工艺性分析熔模铸造的结构工艺，要从投资的角度出发，铸造，生产，零部件的要求。即在达到工件的完整性的条件下，期望部分结构也可以考虑投资铸造特点，熔模铸造工艺条件尽可能符合。促使铸件结构合理性达不到要求的因素多种多样，有最终质量、选择的生产工艺和难易程度以及生产资本。我们需要做的是充分利用熔模铸造的生产优势进行设计熔模铸件的结构。2.2.1铸件壁厚因为在熔模铸造中，型壳表层光滑，而且工业上通常采用热型壳浇注的方法，所以更薄一点的熔模铸件壁厚可以实现。针对零件部分细小突起的部分，能够接受铸出再薄一点的壁
16、厚，能够极限值小40,具体数值见表2-1。表2-1 熔模铸件壁厚尺寸（单位mm）铸件外形尺寸105050100100200200300350壁厚一般2.02.52.54.03.05.03.56.05.07.0最小1.52.02.53.04.0此外，设计最好选取均匀的铸件壁厚，缩短热节；壁交界处做圆角，过渡不同的壁厚，以防止模具和铸件变形和开裂。由图2-1与表2-1结合可知，摇臂座的外形尺寸在100200之间，要求的最小壁厚为2.5mm，符合要求。由于大平面上比较易发夹砂，凹陷等缺陷。熔模精铸件要尽可能避免大平面，平面长宽一般都不大于200mm。2.2.2铸件结构对孔和槽的要求：熔模精铸法可铸出
17、比其他任何铸造法都复杂的孔和内腔，如弯管，管接头等零件，但应避免盲孔，以防涂料，撒沙不便。对于铸槽的宽度与深度两者都相互有一定的限制。通常对黑色金属：槽宽： 2.5、4、6、8、10、16、20、24最大深度： 5、8、20、32、46、80、120、1502.3确定工艺方案及工艺参数2.3.1铸孔熔模铸件将会有很长的，又细的孔时，由于对内部壳体孔的油漆和打磨是很困难的，所以一般不铸孔径d小于2.63.2mm、h/d大于2.63.2 的不通孔。设计上我们常会遇到小孔且多层次的特别加工要求，选择使用陶瓷或石英玻璃管芯铸造。在正常工艺操作下允许铸出孔的孔径以及孔深，见表2-2。表2-2 最小铸出孔
18、的孔径与深度（mm）孔的直径最大的孔深通孔不通孔35510551010305151020306015252040601202550406012020050806010020030080100100300350100120本次铸件设计的铸孔：直径37mm，孔深12mm与直径10mm，孔深为18mm 的叠加孔。2.3.2基准面的选择此摇臂座零件形状比较规则，外形简单，只是内孔比较复杂。综合考虑，以零件的上平面和孔的中心线作为基准平面。2.3.3铸件精度和表面粗糙度，有许多因素会对铸件的尺寸造成影响，大致是熔模、型壳和铸件的尺寸发生改变，这些改变相对是固定的，少数是变动的，导致铸件尺寸上下起伏在一段
19、区间里，起伏差值越小，尺寸就越精准。成批和大量生产铸件的尺寸公差按表2-3进行选用。表2-3 成批和大量生产铸件的尺寸公差等级CT铸造种类灰铸铁锌合金铜合金铸钢型砂手工造型111310121113金属型797979低压铸造797979压力铸造4668熔模铸造46572.3.4加工余量表2-4铸件单面加工余量 （单位：mm）铸件最大尺寸5050120120250250400400630单面加工余量0.50.51.01.01.51.52.02.03.0浇口面加工余量2.04.0整个铸件基本是不需要磨削的，留处理余量3mm。2.3.5铸造圆角铸件的铸造圆角可根据公式： （2-1）可取R 为5mm，出
20、现在此公式上的S、都表示铸件恰接处的壁厚。2.4浇注系统2.4.1浇注系统的作用和要求把液体金属引入型腔；金属液在热胀冷缩的原理下形成的；将融化的蜡液流出通道模具材料；结构应该尽可能的浇注系统和模具结构更简化；装配和焊接，外壳，切削过程易操作；保证零件品质的前提之下，尽最大努力提高产量。2.4.2浇注系统的结构形式依照本零件结构上的特点，选择使用直浇道内浇道式，如图2-2所示。图2-2综合考虑铸件外形、材料及质量特点，决定采用顶注法，其特点是浇口杯能够补偿收缩。第三章 压型设计3.1装配图零件的装配图，如图3-1所示。图3-1铸型装配图3.2压型的分类（1）常用压型的分类：机械加工压型、铸造压
21、型、塑料压型、石膏压型。（2）机械加工压型特点材料：钢、铜合金、铝合金；能够尽最大努力满足设计所要求能达到的尺寸精度；使用寿命可达十万次以上。本次摇臂座我们选择采用的材料是灰口铸铁，选择使用铝合金压型。（3）机械加工压型整体设计需要保证做到的条件便于拆装，使用期限长，开模简易；这种压型各种部件都有必要满足加工处理的需求，操作要简易，成本合适；使用一型多腔，提高小件产品的生产效率；（4）机械加工压型的结构常用压型的结构不外乎由五个部分组成：成型部分包括上、下压型、型芯等构件，定位机构、锁紧机构、起模装置、注蜡口与封蜡板。压型的形式很多，观察铸件，可以看得出零件形体是上下对称的，经过考虑采用二开型
22、。3.3分型面的选择为使熔模能从压型中顺利得取出，将封闭的压型分成若干个型块，这些型块的接合面称为分型面。决定采用的分型面不同将引起压型结构不同，也较直接影响压型加工是否方便、是否好用以及生产效率，因此涉及压型设计的一个主要问题就是分型面的选择。经过对摇臂座铸件的简单分析，可以选定铸件分型面，观察铸件可以发现铸件外形是上下对称的。本次分型面为铸件纵向视图的中心线，如图3-2 所示。图3-2分型面3.4型体的设计3.4.1型体壁厚在保证强度和刚度的前提下，我们首要的任务是完成铸件的外型，根据铸件采用上下对称的压型，简单，易取模。如图3-3、3-4 所示。图3-3上压型图3-4下压型3.4.2型体
23、定位上下压型肯定是要在相对固定的情况相爱才能使用，因此我们需要设置定位销，一个定位销不能固定模具，最少要使用两个，但同时也要注意采用过多的定位销会导致过定位。本次摇臂座压型设计，使用M6 的定位销，如图3-3、3-4，两个定位销在上下压型中对称。3.4.3型体锁紧型体锁紧机构，压蜡前会把所有压型组块整合锁紧成一个整体，确保压蜡时压型不会错位，不会涨开。型体锁紧分为固定式与活动式，通常比较常用的还是活节螺栓锁紧。本次采用碟形螺母与M10 的活节螺栓，螺栓长35mm，螺纹长14mm。设计图如图3-5所示，整个模具中用到了2副这种锁紧机构。需要将螺栓底部固定到下型体，采用直径为3mm 的圆柱销，并且
24、与凸槽需要形成过盈配合。图3-53.4.4型芯设计型芯是构成熔模内部结构的构件，熔模内部结构样子决定了型芯成型部位的结构样子，型芯需要定位，定位部分需尽量有规则，本次设计多采用圆形。在冷却过程中蜡模容易产生收缩现象，会紧密的扣住型芯，为尽量避免破坏易熔模，开型前先拔出型芯。本设计采用金属型芯。型芯一和型芯二都是铸造通孔芯，只是型芯二较为复杂，如图3-6 ，3-7所示。图3-6型芯一图3-7型芯二其中型芯的定位：由于型芯与型体之间会有空隙，为反止出现弹出、扭动，要将型芯进行固定，其方法多种多样，我们采取芯销定位，其形状结构，如图3-8 所示。图3-8型销3.5压型排气在压注时，如果不及时排出型腔
25、内的气体通常会造成蜡模外形完整度不高，这就需要压型具备良好的排气效果。本次铸件小，通过型芯间隙便可以进行排气，也就是通过型芯与型体的贴合处进行排气。3.6压型冷却因为熔模铸造蜡模材料的散热性较差，致使蜡模冷却成坚固体的过程是较缓慢，所以会将取出的压型投入恒温水中加快冷却的速度，然后取出晾干。3.7压型工作图设计3.7.1型腔尺寸的计算综合线收缩率K 的确定：压型尺寸的总收缩率，包括合金收的凝固收缩率、模料收缩、型壳体积膨胀率，然后叠加并用下式表示： （3-1） 总收缩率； 合金的凝固收缩率；模料的收缩率；型壳的膨胀率；在本摇臂座设计中，选择水玻璃硅石粉作为涂料，同时还有多层型壳。对于本铸件，蜡
26、模的收缩为1%，铸铁的收缩为1.8%。设计中要涉及补偿量，其计算： （3-2）其中：补偿量 L内腔尺寸 (2)压型表面精度和粗糙度压型表面精度与粗糙度，见表3-1 和3-2。表3-1压型加工精度压型部位尺寸定位型腔和型芯成形部位IT6IT10配合部位IT6IT9自有尺寸IT12IT14表3-2各部分表面粗糙度压型部位表面粗糙度（）型腔表面0.20.8芯销、活块、镶块的配合面、定位面0.83.2分型面0.81.6浇注系统表面1.66.3不用工作部位表面6.313.1（3）组与件的配合压型是有许多部分合成的，我们依照易熔模操作需求，来决定组合部件间的配合度，详情请看装配图。（4）压型材料表3-3压
27、型常用材料零件名称材料热处理型体、型芯ZL102定位销45钢淬火3445HRC浇注系统模具ZL1023.8注蜡孔的设计在蜡模成型过程中，注蜡孔所处的位置不同会在很大程度上影响蜡模品质。这次设计，我们把注料口做在上下形体重合处。注蜡孔的形状结构，如图3-9 所示。图3-9注模料口第四章 熔模的制造4.1熔模熔模的制造：熔模表示耐火型壳中内部型腔的模子，从某种程度上理解就是所谓蜡模。因此熔模的质量对铸件尺寸精度和表面粗糙度影响很大，熔模铸造工艺操作流程，如图4-1所示。4-1熔模铸造工艺流程4.2模料的选取和配置压制模具材料的性能不仅要确保熔模具有要求的大的尺寸精度以及小的表面粗糙度，还要有利于型
28、壳制造和得到优良的最终铸件。按照原材料组合不一样，可将模料分为：蜡基模料、松香基模料、系列模料、其它模料。模料分类及应用：因为这次设计的摇臂座是普通小件，其工艺要求不是很高，即表面粗糙度与尺寸精度都不严格，于是我们选取蜡基模料。蜡基模料的特点符合我们这次设计的要求，同时模料购买方便，价格也合理。4.3模料的选取和配制配制模料的目的：在配制模料的时候，放入的原料需要被混匀成为一体，模料状态对应压制熔模的需求。蜡模原料选用准则以及性能条件：熔点适宜，收缩率达到最小，优良热稳定性。具有良好的流动性。具有一定的强度和塑性。具备优良的涂挂性和稳定性。资源丰富，价格便宜。选用的原材料：石蜡：在模料中加入，
29、强度和塑性都会变好，蜡基模料主要组成部分。硬脂酸：和石蜡一起用，可以改善模料的流动，方便进行涂挂，同时也会更加软化。模料的配比见表4-1。表4-1蜡模原料的配比表模料名称硬脂酸石蜡质量分数（）50504.4制熔模4.4.1分型剂选取在准备压制时，通常会在表面涂上一层薄的分型剂，为了方便打开压型拿出熔模。为了熔模能完整得呈现压型定下来的表面，分型剂层的厚度越薄越好，这样能提高熔模的外形光洁度，减小熔模外形粗糙度，操作取出也会更方便。本次分型剂配比：蓖麻油和酒精各一半。4.4.2模料设备的选择模料的制备装置：适合用在熔化蜡基模料，转变为液态时的温度需要小于100，最好调控在一定范围之内。4.4.3
30、型壳模样制备两种通常使模料进入压型的方法：自由浇注和加压注入。本次选用加压注入法，在进行压制前，同样要在压型壁上涂一层分型剂，方便操作人员拿出熔模。4.4.4压制熔模方法气压加压法；活塞加压法；柱塞加压法本次选取第一种气压加压法，特点是机器装备简单，方便使用，产量较高。第五章 型壳的制作5.1型壳服役性能的要求我们把模组浸入装满耐火涂料的水池中，涂抹均匀后取出，均匀铺上颗粒状耐火材料，接着晾干、硬化处理。重复进行几次，直到达到工艺所需厚度，依照这种方法在模组上就可以得到多层型壳，一般将它静放适宜时段，让它硬化完全，最后熔失模组，就能获得需要的多层型壳。焙烧时，型壳各个部分会互相牵制但存在不均匀
31、膨胀或者收缩，所以，在高温下，金属将会和型壳材料生成化学反应。因此争对型壳会有一些必要的性能上要求：小的膨胀率和收缩率；强度要高、有抗热震性、耐火度和在高温下能保持化学性能稳定；还要具备适当的透气性，方便浇注时排出型壳里的气体；所以所选用的耐火材料、粘结剂都必须达到要求；5.2制造型壳的耐火材料与黏结剂型壳材料有两种类型：其一是直接来制成成型壳的，包括耐火材料、粘结剂；还有一种是为了取得优等质量的型壳，减少员工工作难度、提高材料的性能，包括硬化剂、熔剂、表面活性剂。选取耐火材料有必要含有下面性能：要有足够的耐火特性；化学性能稳定，加热时膨胀性能低；强度特性好，抗热冲击性好。此次我选择使用硅砂，
32、硅砂中杂质的含量较低，耐火性能好，获得途径广。5.3型壳用涂料及配制5.3.1型壳的分类根据涂料的不同，所以型壳的分类有： 水玻璃型壳：比较于其它涂料，外形面较高粗糙度，精度低。硅酸乙脂型壳：外形面高粗糙度，尺寸精度高，比较容易出现白霜，同时还有标价比较高，费用成本就提高了。硅溶胶型壳：外形面低粗糙度，标价也贵，成本费用高。硅溶胶水玻璃型壳：外形面高粗糙度，尺寸精度高，价格费用处于上面三种材料之间。根据上面材料的分析比较，选择涂料为：面层硅溶胶，加固层水玻璃。5.3.2硅溶胶涂料的配制硅溶胶涂料的选用：硅溶胶涂料的特性为强度较高，能够在常温存放很久，性能相对稳定。配制硅溶胶涂料工序，以及制壳工
33、艺流程：硅溶胶的稀释处理 D=G(ab)1 （5-1） D:需加入水量（kg）G：硅溶胶用量（kg）a：原来硅溶胶中SiO2 的质量分数b：在稀释后要求硅溶胶中SiO2 的质量分数表5-1硅溶胶涂料的配比粉料种类涂料密度硅溶胶（ml）润湿剂用途石英玻璃粉1.71.8kg1.71.810000.3表面涂料层 表5-2 硅溶胶制壳工艺的参数涂料层次涂料密度(gc)撒砂粒度干燥时间（h）相对湿度(%)风速（mmin）温度（）1层，2层2.12.15212350518275.3.3 水玻璃涂料的配制水玻璃涂料的特点：可以根据水玻璃特性来制壳，会使得形成湿强度速度快，表面抗水性能很好，在进行脱模时，只会
34、少量损失型壳强度。通常情况下与其他黏结剂相混合，组成为加固层的涂料。水玻璃预处理方法： W=G(-)/ (-1) 单位：g （5-2）W，G加入水的质量，原始水玻璃的质量:原水玻璃的密度:所要求水玻璃的密度水玻璃涂料的技术指标，见表5-3。表5-3水玻璃涂料技术指标密度（20）Be39.041.0氧化钠（%）8.2二氧化硅（%）26.0模数（M）0.05铁（%）0.3水玻璃涂料的具体配制如下原材料的准备：通常熔模铸造中会用到水玻璃基本为GB-4209-84 中的1-3 类，其化学成分及技术标准，见表5-4。表5-4 水玻璃技术指标级别项目一类二类三类121212密度（20）Be35373941
35、4446氧化钠（%）78.210.2二氧化硅（%）24.626.025.7模数（M）3.63.73.03.42.72.9铁（%）0.020.050.020.050.020.05水不溶物（%）0.20.40.20.40.20.06 消泡剂：正辛醇。3）涂料的配制制备涂料有专门的涂料桶，在桶中添加工艺要求用量的水玻璃，尽量匀速搅拌，过程中撒入粉料，添加完毕后还要均匀持续搅拌半小时以及更多时间，最后投入一定用量的表面活性剂和消泡剂，各种配料见表5-5。表5-5水玻璃涂料的配比涂料名称成分kg粘合（S）耐火粉料kg水玻璃kg外加湿剂（%）水玻璃硅石粉粘土硅石粉0.50.6 粘土0.40.510.030
36、.052540水玻璃煤矸石粉粘土粉煤矸石粉0.70.8 粘土：0.20.312030水玻璃铝矾土铝矾土粉1.71.81农乳1.30.051820水玻璃匣钵粉匣钵粉1.151.201TX-10 0.051125对上面内容进行分析比较后，综合考虑本次摇臂座设计的要求，选用第一类涂料：水玻璃硅石粉粘土。采购进来的水玻璃需要根据表5-6进一步合理处理，才可以用来配制涂料。表5-6涂料中水玻璃制备的参数指标用途（%）（%）模数（M）密度（g/c）表面层涂料21276.57.53.03.41.271.31加固层涂料23277.59.03.03.41.291.34综合考虑，本次摇臂座设计依照加固层涂料完成处
37、理和改善。5.4制壳工艺5.4.1涂挂涂料及撒砂涂挂涂料的方法：（1）通常选用浸渍法，旋转着将型壳层模组放入准备好的涂料中，涂料均匀湿润模组内外面，除去也许会产生的大小气泡，接着取出。通常要求面层的涂层有2 层是硅溶胶涂料，有23 层是水玻璃涂料。（2）撒砂的工艺过程：撒砂的作用：为了促使外壳快速增厚，在所挂涂料层的外表面，均匀撒上一层耐火沙粒，这样的操作称为撒砂。同时让人担忧的是，紧跟着的下一工序中，分散型壳会产生应力。撒砂时在各个表层上的砂粒度是不相同的，在最里层是最细小的，大概在40100 目，外层叠加逐渐加粗，最后在加固层的粒度大概是640 目。撒砂的方法用雨式撒砂，顾名思义便是砂粒像
38、雨一样落到模组涂料层上并粘合，模组全身都应该旋转，以确保可以均匀粘上一层砂粒在涂料层的表面。常用的有：雨淋式和液态化两种。5.4.2型壳的干燥和硬化每次一旦涂撒好型壳层，紧跟着对型壳执行干燥、硬化处理，促进在内部的黏结剂转化为凝胶，为了让型壳层拥有适宜的湿度，要把耐火材料紧紧的连接起来。（1）硅溶胶型壳干燥处理以及硬化处理：放在箱中烘干处理，箱子必须吹着热风，风温保持在2030之间，箱内气流相对湿度保持在20%60%，保证风速要小于3ms。每一层涂料都要经过3 小时以上干燥处理。最后一层处理完成后，型壳必须进行一天时间以上的干燥处理。（2）水玻璃型壳干燥处理以及硬化处理:水玻璃型壳通常第一步是
39、自然式干燥，然后再进行化学硬化。干燥工艺：环境温度为1525；相对湿度为(4060 )%；干燥时间为224 小时。硬化工艺：在对型壳加固层硬化处理时，通常不选用撒砂和干燥涂挂涂料的方法。硬化剂的选择用氯化铵的水溶液。具体操作：将经过处理后的型壳涂挂通过之前的方法干燥完全，然后将它浸泡于氯化铵饱和溶液中，其温度保持在2832。它们会产生化学反应，从黏结剂中会析出硅胶，硅胶在外表面凝聚，使涂料硬化。最后将型壳放入硬化剂中浸泡几分钟，进行硬化处理。硬化处理后把型壳置放在案几上，进行一定时间的干燥处理，让型壳外表面更干燥，除净氨味，然后涂挂下一层。5.4.3模料的回收方法选用蜡基模料，通过脱模处理回收
40、的模料都能进行再利用，制作新一批熔模。此外，从旧模料中除去皂盐可以使旧模料恢复原来的性能的可能性加大。常用的回收处理方法有：（1）酸回收处理法（2）电解回收处理法选用酸回收进行处理可以减少成本，操作起来也比较方便。其具体的工艺过程：先计量倒入热水，模料与热水的比例大约为3:1，再倒入适当容量HCl ，进行匀速搅拌，这样再放入旧的模料，保持高温，大概在8090左右，持续搅拌，当看到模料上的白点消失时就可以停止了。放置于7080的环境中，再往7585热水中加入蜡液，再进行搅拌。操作中，如果水变黄就再加入水，如果蜡液变浑浊就加盐酸，最终要求水不黄，蜡液无色透明。第六章 脱料与焙烧6.1脱蜡完全硬化后
41、的型壳要放置在自型壳中将模组熔掉，通常采用加热的方法熔失熔模。6.1.1常用的方法热水脱蜡：适合低温蜡、中温蜡。设备价格较低，操作方便。水蒸气脱蜡：适合低温蜡、中温蜡。设备价格昂贵，速度快，制成的型壳品质好。低温烘烤脱蜡：适合一大个整体铸型，花费的时间长，消耗的能量大。本次设计选择热水脱蜡。6.1.2脱蜡的工艺过程清理浇口杯涂料和浮砂，脱蜡槽的水温要严格控制在90100之间。将模组装入框架内，利用升降机构，将模组沉没在热水中，等到模料熔尽之后，升起框架拿出下型壳。为了增强凝胶稳定性可以在进行脱蜡的热水中倒入1%4%的氯化铵，盐酸。6.2焙烧6.2.1焙烧的目的在高温浇注时，减少金属液对型壳产生
42、抵抗破坏的现象；能更好得去除型壳里残留的模料。水玻璃型壳的焙烧温度详见表6-1表6-1 型壳焙烧温度型壳种类铝矾土型壳硅砂粘土型壳硅砂型壳高岭石熟料型壳焙烧温度（）900950850900800850900950本次设计选用水玻璃型壳材料，即硅砂粘土型壳，焙烧时需保持温度在850900。6.2.2复合型壳的焙烧温度（1）焙烧温度见表6-2表6-2 复合型壳焙烧参数型壳类型硅溶胶型壳(面层)、水玻璃型壳（加固层）设备时间（h）温度（）硅溶胶-水玻璃复合型壳75KW 箱式电炉1.52.0850900综合考虑，此次设计焙烧设备选用750W 的箱式电炉。配制过程：制好的硅溶胶型壳放在箱室电炉里，进行1
43、.52h的焙烧处理，一直等到温度达到900。将焙烧好的硅溶胶壳冷却20 分钟，再制水玻璃型壳。将制好的水玻璃型壳装炉进行再焙烧，焙烧温度控制在850900。第七章 熔炼与浇注7.1 熔炼准备7.1.1炉料和辅助材料的准备金属炉料和回炉料都要保持干净，没有锈蚀、油污、沙土、水渍与其他杂物，当然有必要的话要对锈蚀的阴极铜块进行吹沙操作；根据熔炉的体积，把炉料处理成适宜的大小；装料前，炉料必须要预热处理，通常要置于炉旁加热到200300甚至更高温度。7.1.2工具熔化用工具: 包括钢杆、样勺、搅拌棒等。制造合金搅拌棒应该是采用石墨，同时钟罩与渣勺都要进行挂涂料处理。要预先准备好氮气吹扫钢管、风带，仔细检查注重氮气总线还有阀门、流量计，是否在正常状态，烘烤干燥氮气功用的硅
