失蜡铸造法[教材]

失蜡铸造法[教材] 现代常用的失蜡铸造工艺是由古代铸造工艺发展而来的。距今5000多年前的新石器时代晚期，我国古代工匠就在青铜器的制造中广泛采用了失蜡铸造工艺。当时的工匠根据蜂蜡的可塑性和 热挥发性的特点，首先将蜂蜡雕刻成需要形状的蜡模，再在蜡模外包裹黏土并预留一个小洞，晾干后焙烧，使蜡模气化挥发，同时黏土则成为陶瓷壳体，壳体内壁留下了蜡模的阴模。这时再 将熔化的金属沿小孔注入壳体，冷却后打破壳体，即获得所需的金属铸坯。现代失蜡铸造技术的基本原理并无二致，只不过更加复杂精密。这主要体现在对蜡模的型位精确的要求更加严格。 现代工艺中蜡模的获得不只是对蜡的直接雕刻，还可以通过对金属原模(版)的硅胶模压得到阴模，再由硅胶阴模注蜡后得到蜡模。浇铸材料也不再是黏土，而代以铸造石膏。这样的产品比 古代的铸件精细得多。 夏、商、周三代创造了灿烂辉煌的青铜文化，大量造型复杂、纹饰繁缛、工艺高超的青铜铸件流传至今。春秋时期创造出失蜡法、叠铸法等先进技术， 铸成后的加工采用了镶嵌宝石、红铜 以及错金技术。到战国时又出现了鎏金工艺。在春秋晚期，中 国进入早期的铁器时代，及至战国，冶铁已非常盛行。 西汉时冶铁成为最大手工业部门，当时采用炒铁技术。到了南北朝时又 发明了灌钢法炼钢新技术，炼炉的鼓风设施亦有创造发明，汉代使用水力皮橐，宋代发明木风扇，明代改进为木风箱。在商朝时，我们的祖先对于冶铸青铜器的技术已经非常纯熟，到了春秋 时期则进入铁器时代，甚至到了战国中期以后，更发展出一整套的炼钢技术，包括了渗碳钢、百炼钢、炒钢、灌钢等等。因为中 国是世界上最早采用高炉炼铁的国家，所以在古时候炼铁技术 是属于高水平的。其次又在很早的时候就有了比较强的鼓风系统来加强炉子的温度，可以缩短冶炼的时间。 经历了渗碳钢、百炼钢、炒钢等过程，『灌钢法』的发明，是重要的里程碑。方 法是选出素质较高的铁矿，冶炼生铁后，再将液态生铁浇注在熟铁上，经过融炼使得铁渗碳而成为钢。这种方法不但加快了冶铁的时间，并减少锻打的次数，而且操作方法简便，同时对后来 的炼钢的技术产生深远的影响。 现代的失蜡铸造是目前首饰生产的主要手段。 失蜡浇铸实质是机械加工方法中的精密铸造。失蜡铸造的铸造方法有真空吸铸、离心铸造、真空加压铸造和真空离心铸造等。 失蜡铸造的过程是:将原模用生硅胶包围，经加温加压产生硫化，压制成硅胶模;用锋利的刀片按一定顺序割开胶模后，取出原模，得到中空的胶模;向中空的胶模注腊，待液态的蜡凝固后 打开胶模取出蜡模;对蜡模进行修整后将蜡模，放入钢制套筒中灌注高温石膏浆;石膏经抽真空、自然硬化、按一定升温时段烘干后，融化金属进行浇铸(可利用正压或负压的原理进行铸造 );金属冷却后将石膏模放入冷水炸洗，取出铸件后浸酸、清洗，剪下毛坯进行滚光;再进行执模和镶嵌、表面处理后即成为成品。上面提到的正压、负压铸造是指铸模内部在铸造过程中的 压力状态而言。正压铸造以离心铸造为代表，在铸造过程中，熔融金属进入铸模时，铸模内的压力为大气压，这样要使液态金属进入铸模就必须使金属克服大气压的作用——离心铸造就是将 液态金属坩埚与铸模安装在高速旋转的圆盘上，依靠离心力的作用使液态金属在圆盘的法向(径向)高速流动，产生注射作用进入铸模——也就是说，“正压铸造”过程中熔融金属进入铸模空 腔的瞬间，铸模内部压力大于铸模外部压力，两者的差值大于0，故而称为“正压铸造”;“负压铸造”以真空吸铸为典型，在铸造过程中，熔融金属进入铸模时，铸模内部的压力小于铸模外部 压力，两者的差值小于0，故而称为“负压铸造”——当然铸模内的负压必须通过与铸模连通的真空泵来完成，液态金属在大气压的作用下自然进入铸模。 从实际的生产效果上看，正压铸造与负压铸造本没有明显的差异，只是在一般情况下，正压铸造适用于产量较高的场合，而负压铸造适用于中等或产量较小的场合。 真空离心铸造是结合了正压铸造和负压铸造的优点的一种铸造方法，就其本质而言，真空离心铸造是属于负压铸造。虽然这里的“真空”不只是指铸模内部，熔融金属及其容器——坩埚也是处 于真空状态，但按照我们上面对“负压铸造”的定义，在铸造过程中，铸模内部的压力小于大气压，因此将“真空离心铸造”归于“负压铸造”一类是合理的。 真空加压铸造也是结合了正压和负压铸造优点的铸造方法。这种铸造方法的“真空”位置在石膏模一侧，而“加压”在盛放融化金属的坩埚一侧。按照我们上面定义的分类方法，由于这种铸造方 法的铸模(石膏模)内部压力在铸造过程中是小于大气压的因此也应该归于“负压铸造”一类。 典型的失蜡浇铸(失蜡铸造)过程如上图所示。由图示可以看出，失蜡浇铸是经过了阳模— —阴模——阳模——阴模——阳模的转换而完成的，也就是说，阳模经过了银版——蜡模——成品毛 坯的三次转换。在这三次转换中，产生一定的误差和变形是难免的。但是合理的失蜡浇铸 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 可以使这些误差和变形降低到最低限度。 失蜡浇铸的工序流程是:压制胶模——开胶模——注蜡(模)——修整蜡模(焊蜡模)——灌石膏筒——石膏抽真空——石膏自然凝固——烘焙石膏——熔金、浇铸——炸石膏——冲洗、酸洗 、清洗(——称重)——剪毛坯(——滚光)。下面分别讲述各个工序。 压制胶模 制作胶模使用的胶是两面带沾胶的生橡胶片。一般使用进口胶片，以Castaldo牌为多。其中一种价格相对低一些，由于所含天然橡胶的成分较少，硫化后的硬度稍大，但压模时间较短，适合 于经验比较丰富的开模师进行操作;另一种价格稍高，所含天然橡胶的充分较多，质地柔软，韧性十足，适合于花型较为复杂、轮廓尺寸细小、凸凹明显的银版压模，在取出蜡模时不易折断 蜡模。 生胶片的保存必须注意控制其存放温度，在20?以下一般可保存一年，在0~5?保存时间可达到2~3年。 另外，也有一种预先制成一系列大小和厚度的橡胶模，其内壁有凸凹的连接脚，使用比较方便。 压制胶模的设备是(硫化)压模机，其主要部件由两块内带电阻丝和感温器件的加热板、定温器、定时器(有些型号没有此装置)等组成。压模机上面还配有升降丝杠，用于压模及取出。 配套使用的还有压模框，根据其开孔的数量可以分为单板、双板、四板等型号，制造压模框的材料通常是铝合金。一般压模框的尺寸为48mm×73mm，有时使用加厚的压模框压制较大的原 版，尺寸通常为64mm×95mm。 压胶模看似简单，其实其中也有许多细节必须讲究。首先必须保证压模框和生胶片的清洁，压模之前应该尽可能地将压模框清洗干净，操作者清洗双手和工作台;其次要保证原版与橡胶之间 不会粘连，要做到这一点，就应该优先使用银版，如果是铜版则应该将铜版镀银后再进行压模，因为铜版很容易与橡胶粘连在一起;再次就是要注意根据具体情况确定适当的硫化温度和时间 ——这两者不但基本符合某一个函数关系，而且还与胶模的厚度、长宽、原版的复杂程度有关，通常将压模温度定为150?左右，如果胶模厚度在3层(约10mm)，一般硫化时间为20~25 分钟，如果是4层(约13mm)则硫化时间可为30~35分钟„„依次类推，同时硫化温度与 原版的复杂程度也有关系:如果原版是复杂、细小的款式，则应该降低硫化温度，延长硫化时间( 如采用降低温度10?，延长时间一倍的方法)，反之如果温度过高，反而会影响压模的效果。 压模质量的好坏还取决于压埋模版的质量。总的来说，首先应该使生胶片能够牢固紧密地粘接在一起，必须首先保证生胶片的清洁，不要用手直接接触生胶片的表面，而应该将生胶片粘上后 再撕去生胶片表面的保护膜。要保证生胶与原版之间没有缝隙。在填埋生胶时就应该仔细，尤其对某些细小的花型等细微孔隙，必须用碎小的胶粒填满，用尖锐物(如镊子尖)压牢。为了避 免压出的胶模过于坚硬，填埋生胶时应该按照同一方向进行压埋。 为了保证胶模在相当时期内可以使用，应该使胶模具有足够的厚度，因此一个胶模最少也应该使用3层生胶压制。将生胶叠压好原版后应该使胶模整体略大于压模框，即长宽略大(能够用力 压入压模框)，胶模厚度在压入压模框后略高于框体平面约2mm。 压模还必须注意要首先预热，再放入已装压好生胶的压模框，旋紧手柄使加热板压紧压模框，硫化初期可以检查一下加热板是否压紧，硫化时间到了以后迅速取出胶模，最好使其自然冷却( 当然也可以用冷水冲凉)到不烫手时，就可以趁热用锋利的手术刀进行开胶模的操作了。 开胶模 开胶模是一项要求很高的技术，因为开胶模的好坏直接影响蜡模以及金属毛坯的质量，而且还直接影响胶模的寿命。技术高超的开出的胶模，在注蜡后基本没有变形、断裂、披风的现象，基 本不需要修蜡、焊蜡，能够节省大量修整工时，得到较高的生产效率。 开胶模使用的工具比较简单，有手术刀及刀片、镊子、剪刀、尖嘴钳等。注意初学者使用手术刀时必须使用新刀片，这样反而不容易划伤手指。切割过程中为保证刀片与生胶片胶模之间的润 滑，可以在刀片上蘸水或洗涤剂(但是千万不能蘸油，因为油会使胶模变硬、变脆)。胶模通常采用四脚定位法，也就是说，开出的胶模有四个脚相互吻合固定，四脚之间的部分有采用直线 切割的，也有采用曲线切割的。一般胶模的使用寿命在2~3年之间。 注蜡 胶模开好后就可以进行注蜡操作了。注蜡操作应该注意对蜡温、压力以及胶模的压紧等因素。 制作蜡模使用的蜡一般是兰色的模型石蜡，其融化温度在60?左右，注蜡温度在65?左右。还有一些其他颜色的石蜡，性质略有不同。蜡温及注射压力是由注蜡机决定的。注蜡机的类别通 常有风压式和真空式两种。这两种注蜡机的注蜡原理基本相似，就是利用气压将熔融状态的蜡注入胶模。两者的区别在于真空式注蜡机能够先将胶模抽真空，在向胶模注蜡;而风压式注蜡机 只能直接向胶模注蜡。所以通常操作以真空式注蜡机比较容易掌握，而风压式注蜡机则需要具有一定的经验。 注蜡机中的加热器和感温器能够使蜡液达到并保持一定的温度。通常注蜡机中蜡的温度应该保持在70~75?之间，这样的温度能够保证蜡液的流动性。如果温度过低，蜡液不易注满蜡模， 造成蜡模的残缺;反之蜡液温度过高，又会导致蜡液从胶模缝隙处溢出或从注蜡口溢出，容易形成飞边或烫伤手指。 注蜡机蜡筒内的压力是由外接气泵提供的，一般应该保持在0.5~0.7at(或kgf/cm2)即0.051~0.071Bar之间，也可以根据蜡模的体积和复杂程度进行适当的调整。 注蜡之前，首先应该打开胶模，检查胶模的完好性和清洁性。如果是使用过的胶模，就应该向胶模中尤其是形状比较细小复杂的位置喷洒脱蜡剂(也可撒上少量滑石粉)，以利于取出蜡模; 其次应该预热注蜡机，打开气泵，调整好压力和温度。 注蜡时，应该用双手将夹板(可以是有机玻璃板或木板、铝板等)中的胶模夹紧，注意手指的分布应该使胶模受压均匀;将胶模水口对准注蜡嘴平行推进，顶牢注蜡嘴后双手不动，用脚轻轻 踏合注蜡开关并随即松开，双手停留1~2秒后，将胶模放置片刻，即可打开胶模(如果胶模有底，应该首先将模底拉出)，取出蜡模。蜡模取出后仔细检查，如果出现比较严重的缺边、断脚 等问题，这样的蜡模就属于废品。如果是一些比较细小的**，则应该进行蜡模的修整。 修整蜡模 一般而言，注蜡后取出的蜡模都会或多或少地存在一些问题，如飞边、多重边、断爪、肉眼可见的砂眼、部分或整体结构变形、小孔不通。对于飞边、多重边、等**可以用手术刀片修光; 对于砂眼、断爪可以用焊蜡器进行焊补;小孔不通的可以用焊针穿透;对于蜡模的变形可以在40~50?的热水中进行校正. 灌石膏、抽真空 将蜡树连底盘一起套上不锈钢筒(钢铃)，在钢铃外面上包裹单面胶纸(胶纸最后应该高出钢铃上沿20cm左右)备用。 1) 拌石膏浆:按钢铃的具体容积备好相应重量的石膏粉和水(若无蒸馏水，自来水也可)，一般石膏粉和水的比例为2~2.5:1(这时的石膏浆比重约为2)，可以根据气候的干湿、冷暖， 以及铸模的大小、复杂程度进行调整，水温在20~25?之间比较适宜。先将水放入搅拌容器中，开动搅拌器，逐步放入石膏粉，搅拌10分钟左右，即可进行第一次抽真空(1~2分钟)。 2) 灌石膏:抽真空后的石膏浆马上沿钢铃的内壁缓缓注入，切忌将石膏浆直接倒在蜡模上，直至石膏浆没过蜡模约1cm，立即进行第二次抽真空。抽真空2分钟完毕，自然放置6~12小时进 行以保证石膏的凝固。 烘焙石膏 石膏模的烘焙是保证浇铸正常进行的重要工序。一般而言铸模烘焙时间为6~12小时。烘焙的作用主要有:脱蜡、干燥和浇铸保温。以18K金的烘焙为例，脱蜡温度为0~350?，保温时间2小 时;干燥温度为350~700?，保温时间2~3小时;浇铸保温温度为600~500?，保温时间1~2小时。 一般的烘焙过程是:首先将电阻炉预热到起始温度，将石膏模水口向下放入炉中，以便使蜡液流出蒸发;在起始温区恒温1小时后，再以1~2小时的间隔逐步升/降温和恒温。注意升温(或降 温)速度应该保持在100~200?/小时，否则升温过快容易形成石膏模的裂纹，严重的可能造成石膏模损坏或报废，升温过慢又容易造成遗蜡或石膏模干燥不彻底，影响铸件的质量。石膏模 的烘焙时间主要取决于腊模的大小和复杂程度，可以根据具体情况进行调整。 熔金、浇铸 真空吸铸机浇铸:石膏模烘焙接近尾声时，开始熔化已配好的金属并保持熔融状态。石膏模待保温完毕，在吸铸机口部垫好石棉垫圈，将钢铃迅速从电炉中取出，水口向上放入待铸的真空吸 铸机口部，注入金水的同时轻踏吸铸板，即可完成浇铸。浇铸完成后，注意打开放气开关进行放气。 真空感应离心浇铸机浇铸:首先打开机盖，在熔金坩埚中加入已配好的金属块，盖上机盖，设定预加热温度，开始熔金属。待达到接近熔融状态，放入已保温完全的石膏模，盖好机盖，首先 抽真空，再加热到设定温度，并设定好离心加速度和稳定转速;达到设定温度后机器自动进入离心浇铸状态，约1~2分钟完成。浇铸完成后，注意打开放气开关进行放气。 以上是比较常见的两种浇铸方式，其它方法与上述方法大同小异，这里就不作阐述了。 九. 石膏模的炸洗、清洗及剪毛坯 浇铸后的石膏模处于高温状态，从浇铸机中取出后需要自然放置10~30分钟(根据室温具体掌握)，再放入冷水桶中进行炸洗。石膏由于收缩作用炸裂后，取出金树，用钢刷刷去大块的石