熔模铸造(Investment Casting),通常是用熔模材料(低熔点材料如蜡料等)制成熔模样件并组成模组,然后在模组表面涂上数层耐火材料,待硬化干燥固化后,将模组加热熔出模料形成中空型壳,经高温烧结后浇注金属液体,清理后得到铸件。
由于获得的铸件具有较高的尺寸精度和表面光洁度,熔模铸造还被称为“熔模精密铸造”。
同时,由于熔模材料通常为蜡基材料,因此又称“失蜡铸造(Lost Wax Casting)”
熔模铸造是一种先进的近净形成型工艺,可生产各种合金的精密、复杂铸件,铸件接近于零件最后的形状和尺寸,可不经机加工直接使用或少机加工后使用。
2.1 可成型极度复杂的零件
作为一种金属成型工艺,熔模铸造可以成型极度复杂的零件。相对于压铸、砂铸、消失模铸造等工艺,熔模铸造可以允许的零件复杂度最高。
日期章、文字和内部脊柱均可以成型。
倒扣可以成型。
复杂的管道可以成型。
利用这一特点,可以使用熔模铸造把原本通过其它工艺加工的零部件合并为1个零件,从而简化产品结构,去除装配工序,达到降本的目的。
从另外一角度说,熔模铸造提供了极大的设计自由度,极度复杂的零件都可以通过熔模铸造成型。
2.2 外观质量好
熔模铸件外观质量好,表面粗糙度低,表面粗糙度可达Ra3.2um。
一般来说,铣削金属的表面粗糙度为Ra3.2。换句话说,熔模铸件的外观质量同铣削差不多。
这样的好处是,在某些场合,熔模铸造可以去除二次机加工工序或者喷漆等表面处理工序。
2.3 尺寸精度高
相对于其它铸造工艺,熔模铸件尺寸精度较高。
尺寸 | 普通公差 | 精密公差 |
≤ 10 | ±0.12 | ±0.10 |
10 to 15 | ±0.20 | ±0.13 |
15 to 20 | ±0.25 | ±0.15 |
20 to 30 | ±0.30 | ±0.20 |
30 to 50 | ±0.40 | ±0.25 |
50 to 75 | ±0.50 | ±0.35 |
75 to 100 | ±0.65 | ±0.45 |
100 to 125 | ±0.80 | ±0.60 |
125 to 150 | ±1.00 | ±0.70 |
150 to 175 | ±1.20 | ±0.80 |
175 to 200 | ±1.50 | ±0.90 |
200 to 250 | ±1.80 | ±1.10 |
≥250 | ±0.80% | ±0.50% |
当然由于熔模铸造的工艺过程复杂,影响铸件尺寸精度的因素较多,例如模料的收缩、熔模的变形、型壳在加热和冷却过程中的线量变化、合金的收缩率以及在凝固过程中铸件的变形等,所以普通熔模铸件的尺寸精度虽然较高,但其一致性仍需提高(采用中、高温蜡料的铸件尺寸一致性要提高很多)。
2.4 材料不受限制
可以熔模铸造的金属材料不收限制,包括碳素钢、合金钢、耐热合金、不锈钢、精密合金、永磁合金、轴承合金、铜合金、铝合金、钛合金和球墨铸铁等。
熔模铸造最大的缺点是成本比较高,因为工艺流程烦琐、生产周期长,同时蜡模模具、涂料、耐火砂料等都是成本。所以,熔模铸造比较适合中大批量的产品,小批量时可以考虑使用3D打印来制造蜡模。
单纯的零件工艺替换为熔模铸造,成本反而会更高。如果把熔模铸造用于降本,则需要考虑把多个零件合并、去除机加工等。
铸件尺寸不能太大。铸件重量最大可做到1000Kg,超出重量铸件难度较大。
影响熔模铸造的质量因素太多,工序质量控制难度较大。
来源:降本设计