自控三乙49712031郭翰融精密鑄造脫蠟法摘要.pdfVIP

自控三乙 郭翰融 精密鑄造脫蠟法 摘要 精密鑄造法是指使用非金屬鑄模，製品尺寸精度高於普通砂模鑄件之鑄造法的總 稱，包括脫蠟法(Lost Wax Casting 或Investment Casting) ，石膏模法(Plaster Mold Casting)和陶瓷模(Ceramic Mold Casting)法三大類。本文以脫蠟法來介紹精密鑄造 ， 己未來值得繼續研發的題目。 一，簡介： 脫蠟精密鑄造的使用特徵為可製造薄壁零件、形狀複雜零件、花紋精細零件、工 序繁雜零件、難切削加工零件、淨形零件、材質昂貴零件、及數種零件一體成型、 且尺寸精度及表面光度良好。尤其是對於難以用傳統砂模鑄造、鍛造法或切削加 工方法製造的奇形怪狀、中空、複雜零件，及雖然可以用鍛造、切削加工等方法 製造，但工序繁多，需大量機械加工，生產率低，又會耗費大量金屬材料，製造 成本高的零件，改用脫蠟模鑄造，可達到工期短、成本低的目的。對精細花紋、 細槽、彎曲細孔零件，也可省卻放電加工及雷射雕刻工時與成本支出。另外，運 用脫蠟精密鑄造法最適合製造淨形（Net Shape ）零件，可大幅減輕零件重量，也 可將數種零件鑄成一體，減輕重量，改善機械性能及尺寸精度，並減少加工時數、 降低成本。脫蠟精密鑄件的另一特色是材質活潑，幾無任何限制，如鑄鐵、鑄鋼、 合金鋼、不銹鋼、工具鋼、鋁合金、鎂合金、鈦合金、銅合金、鈹銅合金、超合 金、鈷基和鎳基耐熱合金等，任合金屬都適用。任何合金均能行脫臘鑄造，如果 遇到生產某一零件，其合金是難切削或不可能切削時，一般脫蠟精密鑄造即是該 零件的最好生產方法。且有些合金較適合用脫蠟精密鑄造生產，會更有效率、更 完美，如複雜組合零件可以精細鑄出孔、溝、斜角、鋸齒狀、缺口、薄斷面、刀 口及其它形態，由於尺寸精度良好，有90%以上不需再加工即可使用，因此那些 銑切、車削、搪孔等完工精製之工具機均可不用，產品開發、設計的可撓性極佳。 二，產品 ： 本文介紹脫蠟精密鑄件廣用於噴射引擎、燃氣渦輪、蒸汽渦輪、飛機零件、內燃 機、車輛、食品機械、印刷機械、製紙機械、壓縮機、閥件、幫浦、計測儀、縫 紉機、武器、事務機器、及其他機器零件。 三，製程安排 ： 脫蠟鑄造法有兩大類：實心模(Solid Mold)法和陶殼模(Ceramic Shell Mold)法，後 者為前者的改良法。 實 心模法係在考慮蠟型的冷凝收縮量，鑄模的加熱膨脹量和熔融金屬的冷 凝收縮量之後，製作與最終鑄件尺寸近似的模具。將融化的蠟質押灌注入此以金 屬或矽膠做成 之模具內，取出蠟型後，浸入微粉耐火材料與粘結劑混泡而成之 漿液。滴淨之後，撒佈粗粒耐火材料，使之乾燥。放入鑄框，將混練有粘結劑的 耐火物粒填滿之，然 後乾燥。接著加熱使蠟質熔化流出來，作成鑄模。以高溫 加熱鑄模，燒除少量殘餘之蠟質並提高其強度，接著注入金屬熔液。 陶殼模法直到蠟型的製作都跟實心模法相同，只是在一次沾漿和淋砂（或浮 砂）之後，並不進行包模作業，而是反覆多次地進行沾漿和淋砂，直至獲得預定 的外殼厚度。乾燥、加熱、熔流出蠟質，高溫加熱再行澆注，這種方法為目前的 脫蠟精密鑄造業者所廣泛採用，因其具有下列優點： (1) 尺寸穩定性較佳 (2) 耐火材料使用量較少 (3) 重量輕，易於搬運、處理、製作大型鑄件 (4) 製程可局部自動化，以節省人力，提高生產速率 (5) 生產成本較低 (6) 陶殼模較薄，澆注後鑄件的冷卻速率較高而均勻，故其機械性質較佳。 (A) 主模型(Master Pattern) 主模型的外形與最終製品的近似，製作時須將蠟的冷凝收縮，鑄模的加 熱膨脹與鑄造金屬的冷凝收縮列入考慮。例如蠟型的冷縮率是 1.2% ，鑄 模的熱脹率是0.7% ，鑄造金屬的冷縮率是1.7%時，則主模型的尺寸增 加率則為2.2% ，常用的材質有鋁合金、銅合金和不銹鋼等。 (B) 蠟型成形模 大量生產機械零件用之蠟型成形模一般均使用鋁 合金以機械加工的方 法製成，此時係根據客戶所提供之藍圖加工，無須用到主模型。鋁合金 模由數件組成，射蠟之前由手工組合、鎖定、射蠟完成之後再以手工拆 卸，取出蠟型，部份成形模係利用主模型倒入或噴塗低熔點合金而作成，