精密铸造制壳工艺的优缺点

发布日期：[2023/10/20]

目前国内精铸生产中主要制壳工艺的优缺点如下：

1、目前国内精铸件生产中广泛采用的制壳工艺有以下3种：A、水玻璃型壳；B、复合型壳；C、硅溶胶型壳；D水玻璃型壳这一工艺在国内已有近50年的生产历史，其厂点数至今仍在我国精铸厂家中占有相当比重。多年来由背层型壳耐火材料的改进和新型硬化剂的推广应用，水玻璃型壳强度有了成倍增长，铸件表面质量、尺寸精度及成品率有了很大提高。低廉的成本、最短的生产周期、优良的脱壳性能及高透气性至今仍是其他任何型壳工艺所不及的。

1.1存在的主要问题

（1）水玻璃粘结剂固有的缺点是Na2O含量高，型壳高温强度、抗蠕变能力远不及硅溶剂型壳。加之面层耐火料采用价低质次、粒度级配不良的石英砂（粉），因而必须不能获得高质量的精铸件。

（2）型壳生产条件差，缺乏严格的生产过程及参数的控制。由于硬化剂的强腐蚀性，除尘设备简陋，很少车间有恒温、恒湿、除尘的生产环境。影响型壳和铸件质量的涂料配制、硬化、风干、脱蜡等工序，极少按行业规定的操作规范严格控制。型壳风干处的温度、湿度、风速等更是不加控制，故常在高、低温或梅雨季节发生批量报废的质量事故。总之，大部分工厂停留在手工作坊阶段，靠技艺而不是靠科学的质量管理进行生产。这是水玻璃型壳数十年来铸件质量不稳定、废品率、返修率高的重要原因之一。

2、复合型壳目前不少工厂将第一、二层改用锆英粉及莫来石粉，硅溶胶型壳。背层仍要用原有水玻璃型壳工艺。它是结合硅溶胶型壳的优良表面质量和水玻璃低成本、短周期的优点的一种改进方案。与水玻璃型壳相比，其铸件表面质量有了很大提高，表面粗糙度降低、表面缺陷减少、返修率下降。生产周期与水玻璃型壳相近。

2.1存在的主要问题

（1）由于背层保留了水玻璃粘结剂，故其型壳整体高温强度、抗蠕变能力比硅溶胶型壳低，浇注的铸件尺寸精度及形位公差均比不上硅溶胶型壳。

（2）透气性不如水玻璃型壳也不如硅溶胶型壳，型壳高温强度不及硅溶胶型壳，易造成废品。

（3）复合型壳铸件质量稳定性比水玻璃好，但远不如硅溶胶型壳。

（4）复合型壳由于采用价高的锆英粉作面层，其型壳成本是水玻璃型壳的4.5倍，若背层采用莫来石砂粉，其型壳成本与硅溶胶型壳成本相差无几，其成本低的优势并不明显。

（5）复合型壳不能使用中温蜡料。中温蜡不能使用热水脱蜡。在高压釜中脱蜡时，由于高温、高压，中温蜡液会与背层中的水玻璃及残留硬化剂产生剧烈的皂化反应，不经回收处理无法回用。

3、硅溶胶型壳20世纪60年代，硅溶胶作为陶瓷壳型粘结剂应用于铸造领域，立即以其无可比拟的优势逐步取代了曾经广泛使用的制备工艺繁杂、有污染、成本高的水玻璃和硅酸乙脂水解液。实践证明，用硅溶胶液作为陶瓷壳型粘剂具有下列优点：配制工艺简便，涂料便于贮存，浸涂用过的料浆调整成分后可继续使用，减少材料消耗，浸涂工艺性能稳定，容易操作，取消了用硅酸乙脂水解液时的氨干，工作环境得到改善，采用可控湿度的热风干燥，壳型强度高，采用水基硅溶胶，安全性好。据称，从硅酸乙酯改用硅溶胶后，能源消耗减少20~30%，壳型合格率提高15~20%，工作环境大大改善。

3.1硅溶胶（低温蜡）型壳低温蜡成型容易、设备简单，蜡模表面粗糙度相差不大，工艺比复合型壳质量稳定，尤其是铸件尺寸精度高，因它没有水玻璃存在，型壳高温性能好，焙烧后型壳透气性高，抗蠕变能力强，既可适用于薄壁件，复杂结构的中小件，又可生产重达50~100kg的特大件。

3.1.1存在问题

（1）由于采用低温蜡，大部分型壳在水中脱蜡，难免有皂化物残留进入型壳中易产生铸件表面夹杂，返修率稍高。

（2）制壳生产周期长是它的最大缺点和不足，尤其在生产大件，有深孔、深槽件时，每层干燥常用24~48h。

（3）硅溶胶型壳（低温蜡）型壳成本较水玻璃型壳高5倍，比复合型壳高17%。铸件成本相应较高。

3.2硅溶胶（中温蜡）型壳国际上通用的精铸件生产工艺，它具有最高的铸件质量、最低的返修率，特别适合于表面粗糙度要求高，尺寸精度高的中小件、特小件。

3.2.1存在问题

（1）成本高，其型壳生产成本是水玻璃型壳的8倍。比低温蜡硅溶胶型壳也高也25%。

（2）生产周期与低温蜡硅胶溶胶型壳相同，比水玻璃及复合型壳长得多。

（3）生产中大件往往要采用中温液态蜡及高压注蜡，厚壁蜡模易缩凹，铸件尺寸精度并不太高。中大件对尺寸精度、表面粗糙度要求也没有小件那么高，故中大件较少采用硅溶胶（中温蜡）型壳。