內容簡介
熔模精密鑄造是一種少切削、無切削的鑄造工藝，是鑄造行業中的一項優異的工藝技術。
本書緊密結合當前鑄造技術的發展和套用情況，深入淺出地介紹了熔模精密鑄造過程中涉及的原輔材料計算方法、熔煉澆注工藝，給出了提高精鑄件質量的新工藝、新材料、操作細則和專項技術。
本書既有原理的敘述、工藝參數的給出，也有工廠的套用實例，可供鑄造領域的技術人員、管理人員以及企業技術工人在實踐中參考。
前言
熔模鑄造技術發源於西亞和古代中國，繁榮於現代的歐美，現今又在我國得到迅速的發展， 並形成了專門的產業。現在無論在歐美，還是在中國都非常重視熔模鑄造技術的套用和開發，生產的熔模精密鑄造件已向結構複雜化、精密化、大型化和整體化方向發展，生產過程也向機械化、自動化的方向發展，已能鑄出直徑大於15m和重達900kg以上的超大合金鋼鑄件，鑄出的鋁合金件尺寸已達850mm×500mm×500mm，壁厚不到2mm。航空、航天、燃氣輪機、渦輪增壓器等高溫合金、鈦合金、鋁合金的高質量要求的精密鑄件生產已經離不開熔模鑄造技術。
北美和歐洲以航空航天鑄件為支撐，擁有占全球25%的精鑄廠，占全球總產值的63%，鑄件的附加值很高。
我國熔模精密鑄造通過半個世紀的發展，取得可喜的、長足的進步。據最新行業統計資料顯示，採用第一類矽溶膠黏結劑工藝方法，生產航空、航天、燃氣輪機、渦輪增壓器等高溫合金、鈦合金、鋁合金的高端精鑄件的生產廠點70個，產值32億元；採用第一類精鑄工藝方法，生產出口商用精鑄件為主的不鏽鋼、低合金鋼的各類機械和日用五金的商用精密鑄件，生產廠630個，產量23萬噸，產值164億元。採用第二類水玻璃黏結劑精鑄工藝方法，生產各類機械和閥門的碳鋼和低合金鋼形狀複雜的中小型毛坯鑄件，生產廠1700個，產量126萬噸，產值164億元。
由此可見，高附加值的高質量精鑄件，主要集中在航空、航天和船艇製造業領域，其中以航空發動機的渦輪葉片及熱端部件和燃氣輪機的壓氣機、燃燒室及渦輪為主。目前，中國熔模精密鑄造水準與日俱進，體現在採用CAD計算機輔助設計，壓型製造採用CAM計算機數值控制，三坐標、加工中心已經得到廣泛套用，真空熔煉爐、光譜儀、力學性能檢測、螢光檢測、X射線檢測已經十分普遍，CAE計算機靜態和動態結構分析、鑄件充型凝固過程數值模擬發展已進入工程實用階段，鑄造生產正在由憑經驗走向科學理論指導，雷射快速成型技術迅速發展，50t高壓注蠟機、50kg三室等軸晶真空爐、陶芯壓製成型機、高壓脫芯釜等先進設備不斷湧現，相信我國從精鑄大國到精鑄強國的進程會日益加快。
本書是筆者在《熔模鑄造論文集》的基礎上進行系統整理編寫而成，目的是將熔模精密鑄造的實踐和體會介紹給同行，使之更好地為精鑄生產服務。
本書編寫得到朱錦倫、溫耀信先生的大力支持，謹表示衷心的感謝。魏兵教授為本書撰寫序，謹致以深切的謝意。
目錄
第1章熔模鑄造工藝1
1.1熔模鑄造發展概況1
1.1.1發展歷史1
1.1.2現代熔模鑄造1
1.2熔模鑄造的工藝過程2
1.3熔模鑄造工藝的特點2
1.4熔模製造對模料的要求3
1.5模料3
1.5.1蠟基模料3
1.5.2石蠟低分子聚乙烯模料4
1.5.3樹脂基模料5
1.5.4填料模料5
1.6制殼耐火材料6
1.7熔模鑄造用黏結劑8
1.7.1水玻璃黏結劑8
1.7.2矽溶膠黏結劑8
1.7.3矽酸乙酯黏結劑9
1.8熔模鑄造用硬化劑9
1.9熔模鑄造用塗料10
第2章熔模鑄造型殼製造11
2.1型殼鑄造的基本情況11
2.2水玻璃型殼的鑄造實踐11
2.2.1正辛醇能改善塗掛性13
2.2.2磷酸氫二鈉能提高型殼強度16
2.2.3水玻璃工藝的改進及質量控制17
2.2.4水玻璃黏結劑工藝的嚴細操作19
2.2.5水玻璃型殼新型硬化劑22
2.2.6水玻璃工藝的新開發26
2.3矽溶膠型殼的鑄造28
2.3.1對型殼性能的要求28
2.3.2校正插塊的套用30
2.3.3大平面上設定工藝釘31
2.3.4支撐架鑄件的鑄造工藝32
2.3.5調節臂鑄件的工藝改善33
2.3.6狹槽灌漿工藝35
2.3.7大平面鑄件的表面塗層強化處理36
2.3.8熔模鑄造麻點麻坑缺陷的持續工藝改善37
2.3.9熔模鑄造表面層制殼工藝的研究40
2.3.10鋯英粉+熔融石英粉混合漿料的套用45
2.3.11帶狹窄內腔葉輪的灌砂51
2.3.12渦輪熔模鑄造生產過程的工藝控制51
2.3.13矽溶膠熔模鑄造工藝的改進措施55
2.3.14對熔模鑄造現行制殼工藝的改進和討論60
2.3.15熔模鑄造負壓充型加壓凝固工藝生產發動機葉輪62
2.3.16面層噴漿65
2.3.17複合型殼工藝66
2.3.18矽溶膠塗料的質量控制及管理66
2.3.19有氣密性要求的精鑄件工藝68
第3章熔模鑄造表面層耐火材料73
3.1精鑄專用砂（粉）替代鋯英砂（粉）的套用實踐73
3.1.1迎接挑戰挖潛降成本73
3.1.2精鑄專用粉漿料的配製73
3.1.3精鑄專用粉漿料的特性與維護74
3.1.4精鑄專用砂（粉）的生產套用74
3.1.5結果與討論77
3.1.6經濟效益分析78
3.2改性剛玉粉脫殼性改善的套用研究79
3.2.1剛玉粉面層脫殼性差的緣由79
3.2.2利用面層材料內部相變機理降低殘留強度的方法探討79
3.2.3鋯砂不鏽鋼面層及熔融石英碳鋼面層脫殼性良好的原因及啟示80
3.2.4嚴格按防粘砂理論對剛玉粉進行改性處理80
3.2.5試驗結論80
3.3降低燒結溫度及玻璃相對剛玉面層脫殼性的影響81
3.3.1剛玉面層脫殼性差的機理81
3.3.2材料內部相變微裂紋機制解決剛玉與面層脫殼性81
3.3.3仿照鋯砂面層高溫形成玻璃相解決剛玉面層脫殼性82
3.3.4外加物質生成足量玻璃相解決剛玉面層脫殼性82
3.3.5結論84
3.4鈦合金熔模鑄造耐火材料的研究84
3.4.1早期的研究——以石墨材料為主的階段84
3.4.2中期的研究——以鎢面層為主的多種材料和工藝階段84
3.4.3近期的研究——以Y2O3為主的熔模陶瓷型階段84
3.4.4耐火材料的發展85
第4章熔模鑄造的型芯86
4.1熔模鑄造對型芯的要求86
4.2熔模鑄造用型芯的分類86
4.3熔模鑄造型芯的套用實踐86
4.3.1自製型芯86
4.3.2採用處理後一般型砂工藝生產精鑄件88
4.3.3自硬型芯工藝在異型鑄件生產中的套用89
4.3.4熔模鑄造工藝套用樹脂砂型芯92
4.3.5精鑄覆膜砂型芯的開發套用93
4.3.6熱壓成型型芯95
4.3.7二元複合型芯96
4.3.8砂漿自硬型芯工藝97
4.3.9填料中氧化鈉含量對陶瓷型芯質量的影響99
第5章熔模鑄造的熔煉100
5.1鑄鋼的分類100
5.1.1按化學成分來分100
5.1.2鑄件的牌號100
5.1.3鑄鋼的力學性能100
5.2鑄鋼的熔煉101
5.2.1金屬材料101
5.2.2氣體和非金屬夾雜物對碳素鋼力學性能的影響102
5.3鑄鋼熔煉的套用實踐105
5.3.1爐底吹氬氣精煉105
5.3.2對中頻感應電爐脫氧的再認識107
5.4真空熔煉110
5.5鈦合金熔煉111
5.5.1水冷銅坩堝凝殼熔煉111
5.5.2熱源種類111
5.5.3感應凝殼熔煉112
5.5.4鈦合金真空熔煉研究112
第6章澆注補縮系統的設計114
6.1澆注補縮系統設計要點114
6.2熔模鑄造澆注補縮系統設計套用實踐114
6.2.1有氣密性要求的精鑄件工藝114
6.2.2抗氧化鋼鑄件的熔模鑄造工藝118
6.2.3閥門精鑄件澆注系統設計實踐122
6.2.4冒口的設計與計算124
6.2.5航空件澆注系統設計和實踐131
6.2.6叉形鑄件環形內澆道的套用135
6.2.7發動機用鈦合金部件精密鑄造工藝136
6.2.8CAE技術在熔模鑄造上的套用138
6.3澆注系統設計經驗小結138
第7章熔模鑄造生產套用實例140
7.1模料處理140
7.1.1問題的提出140
7.1.2實驗與機理140
7.1.3紅蠟處理工藝參數142
7.1.4操作程式142
7.1.5驗證和結果142
7.1.6模料酸值測定方法143
7.1.7分析方法143
7.2全自動低溫蠟壓蠟機的套用體會143
7.2.1結構原理及工藝參數144
7.2.2生產實例及工藝參數144
7.2.3套用體會145
7.3低溫蠟六工位全自動射蠟機的研製及套用145
7.3.1設計布局146
7.3.2套用效果147
7.4精鑄設備的節能改進148
7.5第三代脫模劑和清洗劑的研發和套用149
7.6二苯基碳醯二肼顯色劑穩定性的改進152
7.7熔模鑄鋼2Cr13的熱處理155
7.8覆膜砂型芯在熔模鑄造中的套用157
附錄一數理統計在化學實驗室的套用161
附錄二金相法測試鍍層165
附錄三用光譜儀檢測材料元素時的注意事項168
附錄四熔煉工上崗技能培訓169參考文獻175
讀者
鑄造領域技術人員，工人
