熔模精密铸造技术及应用

熔模精密铸造是一种少切削、无切削的铸造工艺，是铸造行业中的一项优异的工艺技术。 《熔模精密铸造技术及应用 》一书紧密结合当前铸造技术的发展和应用情况，深入浅出地介绍了熔模精密铸造过程中涉及的原辅材料计算方法、熔炼浇注工艺，给出了提高精铸件质量的新工艺、新材料、操作细则和专项技术。 本书既有原理的叙述、工艺参数的给出，也有工厂的应用实例，可供铸造领域的技术人员、管理人员以及企业技术工人在实践中参考。

熔模精密铸造是一种能生产精密铸件的近终形工艺，在我国历史悠久，是我国为世界铸造业做出的重大贡献之一。20世纪90年代以后，我国铸造工程技术人员充分吸收国外熔模精密铸造的新技术、新工艺，使熔模精密铸造在工业生产领域的应用日益广泛。为了帮助广大技术人员全面学习熔模精密铸造的各项知识与应用技术，我们编写了本书。
本书以国内多家铸造企业精铸件实际铸造工艺为研究素材，归纳总结了各类精铸件的典型工艺，提出了相应的工艺设计原则与设计方法，列举了典型精铸件工艺设计的成功案例。
书中从基本工艺出发，对铸件生产操作中的细节进行了详尽解读，有原理的叙述，有工艺参数的给出，有在工厂应用的实例，给出了提高精铸件质量的新工艺、新材料、操作细则与专项技术。
书中许多内容，笔者曾在全国铸造专业期刊上公开发表，技术内容实践性强，涉及面宽。本书秉承“创新、智能、绿色”的发展理念，增加了大量铸造创新技术、创新工艺、创新材料的内容，可供铸造领域的技术人员、管理人员以及企业技术工人在实践中参考。
本书的编写得到龙吉祥、李乐义、谭培松高级工程师，吕贤技工程师的大力支持，谨表示衷心的感谢。
由于水平所限，书中难免有不当之处，热忱希望读者提出宝贵意见。

编著者

顾国明，江南大学工商管理硕士,无锡骏腾方湖合金铸业有限公司CEO。从事铸造行业20余载，潜心研究各类熔模铸造模料及黏结剂的特性，熟知各种耐火材料的构成、组分，并融会贯通于熔模铸造技术中，持续不断创新实践和改进工艺，在熔模铸造技术及应用方面取得骄人之造诣。此外，在离心铸造生产工艺方面，作者也进行了潜心研究，获得多项实用成果与专利。

熔模精密铸造是一种少切削、无切削的铸造工艺，是铸造行业中的一项优异的工艺技术。本书紧密结合当前铸造技术的发展和应用情况，以及结合笔者多年来在铸造一线的生产实践，深入浅出地介绍了熔模精密铸造过程中涉及的原辅材料与熔炼浇注工艺知识，通过大量的生产实例，给出了提高精铸件质量的新工艺、新材料、操作细则和专项技术。
本书既有原理的叙述、工艺参数的给出，也有工厂的应用实例，可供铸造领域的技术人员、管理人员以及企业技术工人在实践中参考。

第1章熔模铸造工艺1
1.1熔模铸造发展概况1
1.1.1发展历史1
1.1.2现代熔模铸造1
1.2熔模铸造的工艺过程2
1.3熔模铸造工艺的特点2
1.4熔模制造对模料的要求3
1.5模料3
1.5.1蜡基模料3
1.5.2石蜡-低分子聚乙烯模料4
1.5.3树脂基模料5
1.5.4填料模料5
1.6制壳耐火材料6
1.7熔模铸造用黏结剂8
1.7.1水玻璃黏结剂8
1.7.2硅溶胶黏结剂8
1.7.3硅酸乙酯黏结剂9
1.8熔模铸造用硬化剂9
1.9熔模铸造用涂料10

第2章熔模铸造型壳制造11
2.1型壳铸造的基本情况11
2.2水玻璃型壳的铸造实践11
2.2.1正辛醇能改善涂挂性13
2.2.2磷酸氢二钠能提高型壳强度16
2.2.3水玻璃工艺的改进及质量控制17
2.2.4水玻璃黏结剂工艺的严细操作19
2.2.5水玻璃型壳新型硬化剂22
2.2.6水玻璃面层工艺的开发26
2.3硅溶胶型壳的铸造28
2.3.1对型壳性能的要求28
2.3.2校正插块的应用30
2.3.3大平面上设置工艺钉31
2.3.4支撑架铸件的铸造工艺32
2.3.5调节臂铸件的工艺改善33
2.3.6狭槽灌浆工艺35
2.3.7大平面铸件的表面涂层强化处理36
2.3.8熔模铸造麻点麻坑缺陷的持续工艺改善37
2.3.9熔模铸造表面层制壳工艺的研究40
2.3.10锆英粉+熔融石英粉混合浆料的应用45
2.3.11带狭窄内腔叶轮的灌砂51
2.3.12涡轮熔模铸造生产过程的工艺控制51
2.3.13硅溶胶熔模铸造工艺的改进措施55
2.3.14对熔模铸造现行制壳工艺的改进60
2.3.15熔模铸造负压充型-加压凝固工艺生产发动机叶轮62
2.3.16面层喷浆工艺65
2.3.17复合型壳工艺66
2.3.18硅溶胶涂料的质量控制及管理66
2.3.19有气密性要求的精铸件工艺68
2.3.20专用粉替代莫来粉应用于背层制壳72
2.3.21防止泵阀类铸件产生气缩孔的工艺措施79

第3章熔模铸造表面层耐火材料89
3.1精铸专用砂（粉）替代锆英砂（粉）的应用实践89
3.1.1迎接挑战挖潜降成本89
3.1.2精铸专用粉浆料的配制89
3.1.3精铸专用粉浆料的特性与维护90
3.1.4精铸专用砂（粉）的生产应用90
3.1.5结果与讨论93
3.1.6经济效益分析94
3.2改性刚玉粉脱壳性改善的应用研究95
3.2.1刚玉粉面层脱壳性差的缘由95
3.2.2利用面层材料内部相变机理降低残留强度的方法探讨95
3.2.3锆砂不锈钢面层及熔融石英碳钢面层脱壳性良好的原因及启示96
3.2.4严格按防粘砂理论对刚玉粉进行改性处理96
3.3降低烧结温度及玻璃相对刚玉面层脱壳性的影响97
3.3.1刚玉面层脱壳性差的机理97
3.3.2材料内部相变微裂纹机制解决刚玉与面层脱壳性97
3.3.3仿照锆砂面层高温形成玻璃相解决刚玉面层脱壳性98
3.3.4外加物质生成足量玻璃相解决刚玉面层脱壳性98
3.4钛合金熔模铸造耐火材料的研究及应用100
3.4.1早期的研究——以石墨材料为主的阶段100
3.4.2中期的研究——以钨面层为主的多种材料和工艺阶段100
3.4.3近期的研究——以Y2O3为主的熔模陶瓷型阶段100
3.4.4耐火材料的发展101

第4章熔模铸造的型芯102
4.1熔模铸造对型芯的要求102
4.2熔模铸造用型芯的分类102
4.3熔模铸造型芯的应用实践102
4.3.1自制型芯102
4.3.2采用处理后一般型砂工艺生产精铸件104
4.3.3自硬型芯工艺在异型铸件生产中的应用105
4.3.4熔模铸造工艺应用树脂砂型芯108
4.3.5精铸覆膜砂型芯的开发应用109
4.3.6热压成型型芯111
4.3.7二元复合型芯112
4.3.8砂浆自硬型芯工艺113
4.3.9填料中氧化钠含量对陶瓷型芯质量的影响115
4.3.10易芯替代陶瓷型芯115
4.3.11一种应用于熔模铸造的新型砂芯118

第5章熔模铸造的熔炼127
5.1铸钢的分类、牌号与性能127
5.2铸钢的熔炼128
5.2.1金属材料128
5.2.2气体和非金属夹杂物对碳素钢力学性能的影响129
5.3铸钢熔炼的应用实践132
5.3.1炉底吹氩气精炼132
5.3.2对中频感应电炉脱氧的再认识134
5.3.3石油焦增碳剂对灰铸铁件的影响及改进措施137
5.4真空熔炼141
5.5钛合金熔炼141
5.5.1水冷铜坩埚凝壳熔炼141
5.5.2热源种类142
5.5.3感应凝壳熔炼142
5.5.4钛合金真空熔炼研究142
5.5.5扣箱造就还原性气氛在熔模精密铸造中的应用144
5.5.6定向凝固技术研究148

第6章浇注补缩系统的设计152
6.1浇注补缩系统设计要点152
6.2熔模铸造浇注补缩系统设计应用实践152
6.2.1有气密性要求的精铸件工艺152
6.2.2抗氧化钢铸件的熔模铸造工艺156
6.2.3阀门精铸件浇注系统设计实践159
6.2.4冒口的设计与计算162
6.2.5航空件浇注系统设计和实践168
6.2.6叉形铸件环形内浇道的应用172
6.2.7发动机用钛合金部件精密铸造工艺173
6.2.8消除地漏盖缩孔的方法175
6.2.9解决螺纹盖缩孔的方法177
6.2.10抓住充型、排气两个环节,小微铸件生产实例180
6.3浇注系统设计经验小结182

第7章熔模铸造生产应用实例183
7.1模料处理183
7.1.1问题的提出183
7.1.2实验与机理183
7.1.3红蜡处理工艺参数185
7.1.4操作程序185
7.1.5验证和结果185
7.1.6模料酸值测定方法186
7.1.7分析方法186
7.2全自动低温蜡压蜡机的应用体会186
7.2.1结构原理及工艺参数187
7.2.2生产实例及工艺参数187
7.2.3应用体会188
7.3低温蜡六工位全自动射蜡机的研制及应用188
7.3.1设计布局189
7.3.2应用效果190
7.4精铸设备的节能改进191
7.5第三代脱模剂和清洗剂的研发和应用192
7.6二苯基碳酰二肼显色剂稳定性的改进195
7.7熔模铸钢2Cr13的热处理198
7.8覆膜砂型芯在熔模铸造中的应用199
7.9低温受压铸钢件的双相区热处理202

附录一数理统计在化学实验室的应用204

附录二金相法测试镀层208

附录三用光谱仪检测材料元素时的注意事项211

附录四熔炼工上岗技能培训212

附录五不锈钢铸件用热处理替代酸洗的工艺探索220

附录六蠕墨铸铁件的生产控制223

附录七狭窄长槽铸件的整形工艺实践227

参考文献231