CN105057594B - 一种熔模精密铸造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种熔模精密铸造工艺，在压蜡过程中，聚乙烯蜡、SEBS弹性体穿插在石蜡、微晶蜡以及硬脂酸辛酯中，形成互穿网格的结构，提高其强度；聚酰胺蜡在二甲苯作用下膨润生成膏状触变剂。形成网状结构，具有良好的强度和耐热性，贮存稳定性好，在涂料体系中具有极佳的防沉效果。另一方面，对于本发明采用的涂料，聚乙烯醇、羟甲基纤维素作为辅助粘结剂，而硅溶胶作为主要的粘结剂，电熔刚玉、立方氮化硼、氮化钛为主要的耐火材料，使制备的壳体耐热性好、强度高。因此，本发明提供的铸造工艺制造出来的合金钢熔模产品尺寸精度高，铸造裂缝少，产品质量可靠，利用该工艺浇注得到的铸件表面光洁且质量高。

Description

一种熔模精密铸造工艺

技术领域

本发明涉及铸造技术领域，尤其涉及一种熔模精密铸造工艺。

背景技术

精密铸造工艺通常分为复型铸造、熔铅铸造和失蜡铸造。其中，失蜡铸造即失模铸造，也被称为熔模铸造。熔模精密铸造是一种少切削或无切削的铸造工艺，是铸造行业中的一项优异的工艺技术。熔模精密铸造应用广泛，不仅适用于各种类型、各种合金的铸造，而且生产出的铸件尺寸精度、表面质量比其它铸造方法要高，因此，其它铸造方法难以铸得的复杂、耐高温、不易于加工的铸件，均可采用熔模精密铸造铸得。

现代熔模铸造方法在工业生产中得到实际应用是在二十世纪四十年代，当时航空喷气发动机的发展，要求制造像叶轮、喷嘴、汽车配件等形状复杂。由于耐热合金材料难于机械加工，零件形状复杂，以致不能或难于用其它方法制造，因此，需要寻找一种新的精密的成型工艺，于是借鉴古代流传下来的失蜡铸造，经过对材料和工艺的改进，现代熔模铸造方法在古代工艺的基础上获得重要的发展。所以，航空工业的发展推动了熔模铸造的应用，而熔模铸造的不断改进和完善，也为航空工业进一步提高性能创造了有利的条件。

熔模铸造最大的优点是由于熔模铸件有着很高的尺寸精度和表面光洁度，所以可减少机械加工工作，只是在零件上要求较高的部位留少许加工余量即可，甚至某些铸件只留打磨、抛光余量，不必机械加工即可使用。由此可见，采用熔模铸造方法可大量节省机床设备和加工工时，大幅度节约金属原材料。

熔模铸造方法的另一优点是，可以铸造各种合金的复杂的铸件，特别是可以铸造高温合金铸件。例如，喷气式发动机的叶片，其流线型外廓与冷却用内腔，用机械加工工艺几乎无法形成，而采用熔模铸造工艺生产不仅可以做到批量生产，保证了铸件的一致性，而且避免了机械加工后残留刀纹的应力集中。

但是国内现存的熔模铸造技术还存在一些问题，如制造工序多，特别是其中造型工序的存在加大了劳动强度，增加了制造成本。由于在熔模精密铸造的造型过程只是简单用型砂把模壳埋上，型砂的支撑强度和硬度都很差，从而致使在浇注后出现铸件产品鼓包、缩孔、缩松等缺陷，铸件的成品率低，一直是熔模铸造难以解决的问题。不仅如此，国内熔模铸造制成的模壳强度低，从而导致铸件变形、铸件尺寸稳定性低的缺陷，也是众多此行业内的企业难以控制的问题。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种熔模精密铸造工艺，得到的铸件表面无缺陷，铸件尺寸精度高，稳定性好。

有鉴于此，本发明提供了一种熔模精密铸造工艺，包括以下步骤：步骤a)将模料注入模具中，冷凝成型后得到蜡模，所述模料包括：30-40重量份石蜡、15-30重量份硬脂酸辛酯、20-25重量份微晶蜡、10-20重量份聚酰胺蜡，10-18重量份聚乙烯蜡、2-5重量份SEBS，1重量份二甲苯；步骤b)将所述蜡模置于涂料中浸渍，使涂料均匀覆盖于蜡模表面，然后撒砂加固，干燥、硬化后得到型壳，所述涂料包括：硅溶胶、电熔刚玉、立方氮化硼、氮化钛、聚乙烯醇、羟甲基纤维素、去离子水、表面活性剂和消泡剂；步骤c)将所述型壳进行蒸汽脱蜡，焙烧；步骤d)向焙烧后的型壳内浇注合金液，凝固后得到铸件。

优选的，所述模料包括：33-38重量份石蜡、20-27重量份硬脂酸辛酯、21-24重量份微晶蜡、12-18重量份聚酰胺蜡，12-16重量份聚乙烯蜡、3-4重量份SEBS，1重量份二甲苯。

优选的，步骤a中，所述模料按照如下方法制备：步骤S1)将30-40重量份石蜡、15-30重量份硬脂酸辛酯、20-25重量份微晶蜡、10-20重量份聚酰胺蜡，10-18重量份聚乙烯蜡、2-5重量份SEBS和1重量份二甲苯熔融，搅拌均匀；步骤S2)利用100-140目筛过滤步骤S1得到的熔融的模料；步骤S3)将过滤后的模料浇成锭块，研磨后得到蜡粉；步骤S4)将所述蜡粉熔融后调成糊状模料。

优选的，所述步骤a具体为：将模料倒入保温桶内，密封，注入空气进行压注，压注温度为45-50℃，压注压力为0.5-1.5大气压；将模料注入压型内，冷凝成型后得到蜡模，保压温度为20-25℃，保压时间为1-4分钟，所述模料包括：30-40重量份石蜡、15-30重量份硬脂酸辛酯、20-25重量份微晶蜡、10-20重量份聚酰胺蜡，10-18重量份聚乙烯蜡、2-5重量份SEBS，1重量份二甲苯。

优选的，步骤b中，所述涂料按照如下方法制备：将3.5重量份电熔刚玉、0.5重量份立方氮化硼、0.3重量份氮化钛加入1重量份硅溶胶中，然后加入0.5-2重量份去离子水、0.2重量份聚乙烯醇、0.3重量份羟甲基纤维素、0.1-0.2重量份表面活性剂和0.2-0.3重量份消泡剂，搅拌后得到涂料。

优选的，步骤b中，所述干燥、硬化步骤具体为：将撒砂加固后的蜡模干燥和硬化，然后涂挂下一层，再次进行干燥硬化，如此循环至厚度为2厘米，面层在密封箱中用氨气进行干燥硬化，加固层采用浸入氯化铝水溶液中进行硬化的方式。

优选的，步骤c)中，焙烧步骤具体为：将蒸汽脱蜡后的型壳快速升温至850-900℃，保温1-2小时，冷却。

优选的，所述合金液包括：C：0.3-0.6wt％，Al：0.1-0.3wt％，Ti：0.4-0.6wt％，Sc：0.04-0.14wt％，Co：0.05-0.12wt％，Mn：0.1-0.16wt％，Cu：0.08-0.12wt％，Sm：0.04-0.1wt％，Mg：0.04-0.08wt％，Si：＜0.04wt％，P：＜0.02wt％，S：＜0.02wt％，N：0.001％-0.01wt％，余量为Fe和不可避免的杂质。

优选的，步骤d中，初始浇注温度为435-450℃，10分钟后调整浇注温度为720-750℃。

优选的，还包括：将得到的铸件进行抛光处理，形成合金钢铸件。

与现有技术相比，本发明以石蜡、硬脂酸辛酯、微晶蜡、聚酰胺蜡、聚乙烯蜡、SEBS和二甲苯为模料，在压蜡过程中，聚乙烯蜡、SEBS弹性体穿插在石蜡、微晶蜡以及硬脂酸辛酯中，形成互穿网格的结构，提高其强度；聚酰胺蜡在二甲苯作用下膨润生成膏状触变剂。形成网状结构，具有良好的强度和耐热性，贮存稳定性好，在涂料体系中具有极佳的防沉效果。另一方面，对于本发明采用的涂料，聚乙烯醇、羟甲基纤维素作为辅助粘结剂，而硅溶胶作为主要的粘结剂，电熔刚玉、立方氮化硼、氮化钛为主要的耐火材料，使制备的壳体耐热性好、强度高。因此，本发明提供的铸造工艺制造出来的合金钢熔模产品尺寸精度高，铸造裂缝少，产品质量可靠，利用该工艺浇注得到的铸件表面光洁且质量高。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明实施例公开了一种熔模精密铸造工艺，包括以下步骤：步骤a)将模料注入模具中，冷凝成型后得到蜡模，所述模料包括：30-40重量份石蜡、15-30重量份硬脂酸辛酯、20-25重量份微晶蜡、10-20重量份聚酰胺蜡，10-18重量份聚乙烯蜡、2-5重量份SEBS，1重量份二甲苯；步骤b)将所述蜡模置于涂料中浸渍，使涂料均匀覆盖于蜡模表面，然后撒砂加固，干燥、硬化后得到型壳，所述涂料包括：硅溶胶、电熔刚玉、立方氮化硼、氮化钛、聚乙烯醇、羟甲基纤维素、去离子水、表面活性剂和消泡剂；步骤c)将所述型壳进行蒸汽脱蜡，焙烧；步骤d)向焙烧后的型壳内浇注合金液，凝固后得到铸件。

作为优选方案，本发明采用VMCL 600立式加工中心床身型数控铣床设置好模具，如汽车配件铸件的一些精密零件。

作为优选方案，所述步骤a具体为：将模料倒入保温桶内，密封，注入空气进行压注，压注温度为45-50℃，压注压力为0.5-1.5大气压；将模料注入压型内，冷凝成型后得到蜡模，保压温度为20-25℃，保压时间为1-4分钟，所述模料包括：30-40重量份石蜡、15-30重量份硬脂酸辛酯、20-25重量份微晶蜡、10-20重量份聚酰胺蜡，10-18重量份聚乙烯蜡、2-5重量份SEBS，1重量份二甲苯。

所述模料优选包括：33-38重量份石蜡、20-27重量份硬脂酸辛酯、21-24重量份微晶蜡、12-18重量份聚酰胺蜡，12-16重量份聚乙烯蜡、3-4重量份SEBS，1重量份二甲苯。所述模料更优选包括：35-36重量份石蜡、22-25重量份硬脂酸辛酯、22-23重量份微晶蜡、14-16重量份聚酰胺蜡，13-15重量份聚乙烯蜡、3-4重量份SEBS，1重量份二甲苯。

所述模料优选按照如下方法制备：步骤S1)将30-40重量份石蜡、15-30重量份硬脂酸辛酯、20-25重量份微晶蜡、10-20重量份聚酰胺蜡，10-18重量份聚乙烯蜡、2-5重量份SEBS和1重量份二甲苯熔融，搅拌均匀；步骤S2)利用100-140目筛过滤步骤S1得到的熔融的模料；步骤S3)将过滤后的模料浇成锭块，研磨后得到蜡粉；步骤S4)将所述蜡粉熔融后调成糊状模料。其中，步骤S1中，模料的熔融优选在水浴式不锈钢或铝制坩埚内进行，通电熔化；模料的最高温度优选控制在90℃左右。

传统的蜡模主要是石蜡与硬脂酸模料，而这样的模料收缩大、强度低、热稳定性差、描绘能力低，根本无法达到光亮、清洗、准确地制出蜡模的要求。而本发明中加入聚乙烯蜡、聚酰胺蜡以及SEBS，在压蜡过程中，聚乙烯蜡、SEBS弹性体会穿插在石蜡、微晶蜡以及硬脂酸辛酯中，形成互穿网格的结构，提高其强度。而聚酰胺蜡在二甲苯作用下膨润生成膏状触变剂，其膨润结构成网状，有非常好的强度和耐热性，贮存稳定性好，在涂料体系中具有极佳的防沉效果。

在步骤b的制壳步骤中，本发明采用硅溶胶作为主要的粘结剂，电熔刚玉、立方氮化硼、氮化钛为主要的耐火材料，聚乙烯醇、羟甲基纤维素为辅助粘结剂制备型壳。

制壳过程是熔模铸造的最重要的环节，优质的壳型对于获得优质的铸件是必不可少的。壳型的许多性能如强度、透气性、化学稳定性以及溃散性都会影响熔铸造件的质量。而型壳的质量与粘结剂、耐火材料的选用有很大的关系。

挂壳时，先将涂料搅拌均匀，再将蜡模组浸入涂料中上下移动和转动，然后提起；在涂料堆积处用毛笔刷匀，合理转动蜡模组，使蜡模组上的涂料较均匀地覆盖一层，涂料滴落很少时，即可进行撒砂。

上述滴尽涂料的时间不可过长，以免因自然硬化而无法粘附砂子。由于形状复杂零件的熔模具有大量深孔和凹槽，涂料时不容易涂挂均匀，故须用毛刷蘸取涂料进行涂刷，孔壁表面如有气泡必须把它弄破。总之，对涂挂涂料的要求是使模组表面全部均匀地涂上一层涂料，不允许涂料局部堆积或某部分空白无涂料。此外，在涂料过程中往往由于与空气作用，使涂料表面形成一层壳或由于粉料下沉而在表面出现液态，故在操作过程中还要经常对涂料进行搅拌、调匀。

在撒砂过程中，要将蜡模组不断回转和上下倒置运动以使涂料和砂粒分布均匀，特别要防止漏撒或局部浮砂堆积，直到砂粒粘不上为止。撒砂的目的是用砂粒来固定涂料层并增加型壳的厚度，使之具有足够的常温和高温强度；同时，它还可提高型壳的透气性和退让性；并能防止型壳在硬化时产生裂纹和其它表面缺陷。

步骤b中，所述干燥、硬化步骤具体为：将撒砂加固后的蜡模干燥和硬化，然后涂挂下一层，再次进行干燥硬化，如此循环至厚度为2厘米，面层在密封箱中用氨气进行干燥硬化，加固层采用浸入氯化铝水溶液中进行硬化的方式。

步骤b中，所述涂料按照如下方法制备：将3.5重量份电熔刚玉、0.5重量份立方氮化硼、0.3重量份氮化钛加入1重量份硅溶胶中，然后加入0.5-2重量份去离子水、0.2重量份聚乙烯醇、0.3重量份羟甲基纤维素、0.1-0.2重量份表面活性剂和0.2-0.3重量份消泡剂，搅拌后得到涂料。

在涂料的制备过程中，加入去离子水后，优选搅拌半小时。为了改善表面层涂料的涂挂性能，配置时需要加入0.1-0.2重量份的表面活性剂，但此时涂料搅拌时会卷入大量的气体而使气泡增多，故需同时加入0.2-0.3重量份的消泡剂去除表面层涂料的气泡。本发明采用的表面活性剂优选为硬脂酸或十二烷基苯磺酸钠；本发明采用的消泡剂优选为正辛醇消泡剂。

电熔刚玉具有高熔点(2050℃)、结构致密、导热性好等优点，而且热膨胀率小且均匀，从室温加热到2000℃其膨胀总量约为2％。另外刚玉属两性氧化物，高温下呈弱碱性或中性，化学稳定性好，与氧化剂、还原剂及大多数金属液都不发生反应。

立方氮化硼是由六方氮化硼和触媒在高温高压下合成的，是继人造金刚石问世后出现的又一种新型高新技术产品，具有很高的硬度、热稳定性和化学惰性，以及良好的透红外形和较宽的禁带宽度等优异性能，它的硬度仅次于金钢石，但热稳定性远高于金钢石，有较大的化学稳定性。

氮化钛(TiN)有着诱人的金黄色、熔点高、硬度大、化学稳定性好、与金属的润湿小的结构材料、并具有较高的导电性和超导性，可应用于高温结构材料和超导材料。TiN熔点比大多数过渡金属氮化物的熔点高，而密度却比大多数金属氮化物低，因此是一种很有特色的耐热材料。

在本技术方案中，聚乙烯醇、羟甲基纤维素作为辅助粘结剂，而硅溶胶作为主要的粘结剂，电熔刚玉、立方氮化硼、氮化钛为主要的耐火材料，使制备的壳体耐热性好、强度高。

步骤c)中，焙烧步骤具体为：将蒸汽脱蜡后的型壳快速升温至850-900℃，保温1-2小时，冷却。型壳焙烧可烧去型壳中的残余蜡料，并使型壳内的粘结剂转变成体型结构的硅氧键连接，提高型壳的强度，改善其高温性能。本发明还优选包括将焙烧后的型壳装入砂箱中，然后加砂，将加好砂的砂箱运送至振动台上，进行振动紧实。

将振动紧实后的砂箱运送至浇注位置，以便浇注，浇注前，把真空管路与砂箱的对接口对接上，启动真空***将砂箱抽真空。向浇注***内浇注产品合金液。所述合金液优选包括：C：0.3-0.6wt％，Al：0.1-0.3wt％，Ti：0.4-0.6wt％，Sc：0.04-0.14wt％，Co：0.05-0.12wt％，Mn：0.1-0.16wt％，Cu：0.08-0.12wt％，Sm：0.04-0.1wt％，Mg：0.04-0.08wt％，Si：＜0.04wt％，P：＜0.02wt％，S：＜0.02wt％，N：0.001％-0.01wt％，余量为Fe和不可避免的杂质。上述合金液制备成的铸件具有较好的机械性能，防腐蚀和耐候性好。

步骤d中，初始浇注温度为435-450℃，10分钟后调整浇注温度为720-750℃。

作为优选方案，还包括：将得到的铸件进行抛光处理，形成合金钢铸件。

本发明提供的方法，制造出来的合金钢熔模产品尺寸精度高，铸造裂缝少，产品质量可靠，利用该方法浇注得到的铸件表面光洁且质量高，甚至适用于铸造形状复杂、耐高温、不易于加工的熔模及铸件。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

实施例1

步骤1、模具开发，本发明采用VMCL 600立式加工中心床身型数控铣床设置好模具，如汽车配件铸件的一些精密零件。

步骤2、制模，使用模具进行注蜡制备产品的蜡模，也就是熔模工艺。首先配置模料，模料的组分及各组分的重量份数如下：35重量份石蜡、22重量份硬脂酸辛酯、23重量份微晶蜡、15重量份聚酰胺蜡，15重量份聚乙烯蜡、3重量份SEBS，1重量份二甲苯。

配置上述物质时，采用电热水浴式熔化装置，具体操作步骤为：

S1：按比例称取上述物质，将上述物质放入干争的水浴式不锈钢或铝制坩埚内，通电熔化；

S2：待模料熔化后，搅拌均匀，模料最高温度应控制在90℃左右；

S3：用100-140目筛过滤熔融的模料，去除杂质；

S4：将过滤的模料浇成锭块，然后磨成蜡粉；

S5：将蜡粉熔融后调成糊状模料待用。

磨料配好后，倒入压蜡剂的保温桶内，盖上密封盖并锁紧，打开空气泵注入空气。然后，把模料从注蜡口处注入压型内，冷凝成型后取出熔模。压蜡采用的工艺参数为：压注温度：50℃，压型温度：25℃，压注压力：1.2大气压，保压时间为2分钟。

步骤3、制壳，型壳制造包括涂挂涂料、撒砂、硬化与干燥。

本发明采用硅溶胶作为主要的粘结剂，电熔刚玉、氮化硼、氮化钛为主要的耐火材料，聚乙烯醇、羟甲基纤维素为辅助粘结剂制备型壳。具体主要包括如下步骤：

L1：型壳涂料制备，将型壳涂料的主要耐火材料电熔刚玉粉、氮化硼、氮化钛以及硅溶胶重量比为3.5∶0.5∶0.3∶1，将前三者加入到硅溶胶胶中，加入1.2重量份的去离子水，搅拌半小时，然后加入0.2重量份的聚乙烯醇以及0.3重量份的羟甲基纤维素。为了改善表面层涂料的涂挂性能，配置时需要加入0.1％重量份的表面活性剂，但此时涂料搅拌时会卷入大量的气体而使气泡增多，故需同时加入0.2重量份的正辛醇消泡剂去除表面层涂料的气泡。

L2：挂壳，挂壳时，先将涂料搅拌均匀，再将蜡模组浸入涂料中上下移动和转动，然后提起；在涂料堆积处用毛笔刷匀，合理转动蜡模组，使蜡模组上的涂料较均匀地覆盖一层，涂料滴落很少时，即可进行撒砂。

L3：撒砂，撒砂时要将蜡模组不断回转和上下倒置运动以使涂料和砂粒分布均匀，特别要防止漏撒或局部浮砂堆积，直到砂粒粘不上为止。

L4：干燥和硬化，熔模经涂料和撒砂后，该涂料层须进行充分干燥和硬化，即可涂挂下一层，再进行干燥硬化，如此循环直到所需层数或所需型壳厚度为止。面层型壳须在密封箱中用氨气进行干燥硬化，加固层型壳则须浸入氯化铝水溶液中进行硬化。

步骤4：将制作好的型壳进入脱蜡工序进行脱蜡，脱蜡采用蒸汽脱蜡方式。

步骤5、型壳焙烧，型壳焙烧可烧去型壳中的残余蜡料，并使型壳内的粘结剂转变成体型结构的硅氧键连接，提高型壳的强度，改善其高温性能。将型壳在室温下进炉，快速升温至最高焙烧温度880℃，保温2小时，最后炉冷至100℃以下方可取出冷却待用。将焙烧后的型壳装入到的砂箱中，然后加砂，将加好砂的砂箱运送至振动台上，进行振动紧实。

步骤6、熔炼浇注，将振动紧实后的砂箱运送至浇注位置，以便浇注，浇注前，把真空管路与砂箱的对接口对接上，启动真空***将砂箱抽真空。向浇注***内浇注产品合金液。

上述合金液成分控制为：

C：0.4％，Al：0.2％，Ti：0.5％，Sc：0.08％，Co：0.08％，Mn：0.12％，Cu：0.08％，Sm：0.06％，Mg：0.04％，Si：＜0.04％，P：＜0.02％，S：＜0.02％，N：0.001％-0.01％，余量为Fe和不可避免的杂质。

上述熔炼浇注的初始熔炼温度为435℃，10分钟后调整浇注的温度为725℃。

步骤7、铸件抛光，将制备成的铸件进行抛光处理，制备成合金钢铸件。

实施例2

步骤1、模具开发，本发明采用VMCL 600立式加工中心床身型数控铣床设置好模具，如汽车配件铸件的一些精密零件。

步骤2、制模，使用模具进行注蜡制备产品的蜡模，也就是熔模工艺。首先配置模料，模料的组分及各组分的重量份数如下：36重量份石蜡、23重量份硬脂酸辛酯、23重量份微晶蜡、16重量份聚酰胺蜡，15重量份聚乙烯蜡、4重量份SEBS，1重量份二甲苯。

配置上述物质时，采用电热水浴式熔化装置，具体操作步骤为：

S1：按比例称取上述物质，将上述物质放入干净的水浴式不锈钢或铝制坩埚内，通电熔化；

S2：待模料熔化后，搅拌均匀，模料最高温度应控制在90℃左右；

S3：用100-140目筛过滤熔融的模料，去除杂质；

S4：将过滤的模料浇成锭块，然后磨成蜡粉；

S5：将蜡粉熔融后调成糊状模料待用。

磨料配好后，倒入压蜡剂的保温桶内，盖上密封盖并锁紧，打开空气泵注入空气。然后，把模料从注蜡口处注入压型内，冷凝成型后取出熔模。压蜡采用的工艺参数为：压注温度：50℃，压型温度：23℃，压注压力：1.0大气压，保压时间为1分钟。

步骤3、制壳，型壳制造包括涂挂涂料、撒砂、硬化与干燥。

本发明采用硅溶胶作为主要的粘结剂，电熔刚玉、氮化硼、氮化钛为主要的耐火材料，聚乙烯醇、羟甲基纤维素为辅助粘结剂制备型壳。具体主要包括如下步骤：

L1：型壳涂料制备，将型壳涂料的主要耐火材料电熔刚玉粉、氮化硼、氮化钛以及硅溶胶重量比为3.5∶0.5∶0.3∶1，将前三者加入到硅溶胶胶中，加入0.8重量份的去离子水，搅拌半小时，然后加入0.2重量份的聚乙烯醇以及0.3重量份的羟甲基纤维素。为了改善表面层涂料的涂挂性能，配置时需要加入0.2％重量份的表面活性剂，但此时涂料搅拌时会卷入大量的气体而使气泡增多，故需同时加入0.3％重量份的正辛醇消泡剂去除表面层涂料的气泡。

L2：挂壳，挂壳时，先将涂料搅拌均匀，再将蜡模组浸入涂料中上下移动和转动，然后提起；在涂料堆积处用毛笔刷匀，合理转动蜡模组，使蜡模组上的涂料较均匀地覆盖一层，涂料滴落很少时，即可进行撒砂。

L3：撒砂，撒砂时要将蜡模组不断回转和上下倒置运动以使涂料和砂粒分布均匀，特别要防止漏撒或局部浮砂堆积，直到砂粒粘不上为止。

L4：干燥和硬化，熔模经涂料和撒砂后，该涂料层须进行充分干燥和硬化，即可涂挂下一层，再进行干燥硬化，如此循环直到所需层数或所需型壳厚度为止。面层型壳须在密封箱中用氨气进行干燥硬化，加固层型壳则须浸入氯化铝水溶液中进行硬化。

步骤4：将制作好的型壳进入脱蜡工序进行脱蜡，脱蜡采用蒸汽脱蜡方式。

步骤5、型壳焙烧，型壳焙烧可烧去型壳中的残余蜡料，并使型壳内的粘结剂转变成体型结构的硅氧键连接，提高型壳的强度，改善其高温性能。将型壳在室温下进炉，快速升温至最高焙烧温度870℃，保温1.5小时，最后炉冷至100℃以下方可取出冷却待用。将焙烧后的型壳装入到的砂箱中，然后加砂，将加好砂的砂箱运送至振动台上，进行振动紧实。

步骤6、熔炼浇注，将振动紧实后的砂箱运送至浇注位置，以便浇注，浇注前，把真空管路与砂箱的对接口对接上，启动真空***将砂箱抽真空。向浇注***内浇注产品合金液。

上述合金液成分控制为：C：0.6％，Al：0.3％，Ti：0.4％，Sc：0.04％，Co：0.0％，Mn：0.13％，Cu：0.08％，Sm：0.04％，Mg：0.05％，Si：＜0.04％，P：＜0.02％，S：＜0.02％，N：0.001％-0.01％，余量为Fe和不可避免的杂质。

上述熔炼浇注的初始熔炼温度为440℃，10分钟后调整浇注的温度为750℃。

步骤7、铸件抛光，将制备成的铸件进行抛光处理，制备成合金钢铸件。

实施例3

步骤1、模具开发，本发明采用VMCL 600立式加工中心床身型数控铣床设置好模具，如汽车配件铸件的一些精密零件。

步骤2、制模，使用模具进行注蜡制备产品的蜡模，也就是熔模工艺。首先配置模料，模料的组分及各组分的重量份数如下：

36重量份石蜡、24重量份硬脂酸辛酯、22重量份微晶蜡、14重量份聚酰胺蜡，13重量份聚乙烯蜡、3重量份SEBS，1重量份二甲苯。

配置上述物质时，采用电热水浴式熔化装置，具体操作步骤为：

S1：按比例称取上述物质，将上述物质放入干净的水浴式不锈钢或铝制坩埚内，通电熔化；

S2：待模料熔化后，搅拌均匀，模料最高温度应控制在90℃左右；

S3：用100-140目筛过滤熔融的模料，去除杂质；

S4：将过滤的模料浇成锭块，然后磨成蜡粉；

S5：将蜡粉熔融后调成糊状模料待用。

磨料配好后，倒入压蜡剂的保温桶内，盖上密封盖并锁紧，打开空气泵注入空气。然后，把模料从注蜡口处注入压型内，冷凝成型后取出熔模。压蜡采用的工艺参数为：压注温度：48℃，压型温度：20℃，压注压力：1.3大气压，保压时间为1.5分钟。

步骤3、制壳，型壳制造包括涂挂涂料、撒砂、硬化与干燥。

本发明采用硅溶胶作为主要的粘结剂，电熔刚玉、氮化硼、氮化钛为主要的耐火材料，聚乙烯醇、羟甲基纤维素为辅助粘结剂制备型壳。具体主要包括如下步骤：

L1：型壳涂料制备，将型壳涂料的主要耐火材料电熔刚玉粉、氮化硼、氮化钛以及硅溶胶重量比为3.5∶0.5∶0.3∶1，将前三者加入到硅溶胶胶中，加入1.2重量份的去离子水，搅拌半小时，然后加入0.2重量份的聚乙烯醇以及0.3重量份的羟甲基纤维素。为了改善表面层涂料的涂挂性能，配置时需要加入0.1％重量份的表面活性剂，但此时涂料搅拌时会卷入大量的气体而使气泡增多，故需同时加入0.2％重量份的正辛醇消泡剂去除表面层涂料的气泡。

L2：挂壳，挂壳时，先将涂料搅拌均匀，再将蜡模组浸入涂料中上下移动和转动，然后提起；在涂料堆积处用毛笔刷匀，合理转动蜡模组，使蜡模组上的涂料较均匀地覆盖一层，涂料滴落很少时，即可进行撒砂。

L3：撒砂，撒砂时要将蜡模组不断回转和上下倒置运动以使涂料和砂粒分布均匀，特别要防止漏撒或局部浮砂堆积，直到砂粒粘不上为止。

L4：干燥和硬化，熔模经涂料和撒砂后，该涂料层须进行充分干燥和硬化，即可涂挂下一层，再进行干燥硬化，如此循环直到所需层数或所需型壳厚度为止。面层型壳须在密封箱中用氨气进行干燥硬化，加固层型壳则须浸入氯化铝水溶液中进行硬化。

步骤4：将制作好的型壳进入脱蜡工序进行脱蜡，脱蜡采用蒸汽脱蜡方式。

步骤5、型壳焙烧，型壳焙烧可烧去型壳中的残余蜡料，并使型壳内的粘结剂转变成体型结构的硅氧键连接，提高型壳的强度，改善其高温性能。将型壳在室温下进炉，快速升温至最高焙烧温度865℃，保温2小时，最后炉冷至100℃以下方可取出冷却待用。将焙烧后的型壳装入到的砂箱中，然后加砂，将加好砂的砂箱运送至振动台上，进行振动紧实。

步骤6、熔炼浇注，将振动紧实后的砂箱运送至浇注位置，以便浇注，浇注前，把真空管路与砂箱的对接口对接上，启动真空***将砂箱抽真空。向浇注***内浇注产品合金液。

上述合金液成分控制为：C：0.5％，Al：0.2％，Ti：0.5％，Sc：0.06％，Co：0.06％，Mn：0.16％，Cu：0.08％，Sm：0.04％，Mg：0.08％，Si：＜0.04％，P：＜0.02％，S：＜0.02％，N：0.001％-0.01％，余量为Fe和不可避免的杂质。

上述熔炼浇注的初始熔炼温度为445℃，10分钟后调整浇注的温度为745℃。

步骤7、铸件抛光，将制备成的铸件进行抛光处理，制备成合金钢铸件。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种熔模精密铸造工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤a)将模料倒入保温桶内，密封，注入空气进行压注，压注温度为45-50℃，压注压力为0.5-1.5大气压；

将模料注入压型内，冷凝成型后得到蜡模，保压温度为20-25℃，保压时间为1-4分钟，所述模料包括：30-40重量份石蜡、15-30重量份硬脂酸辛酯、20-25重量份微晶蜡、10-20重量份聚酰胺蜡，10-18重量份聚乙烯蜡、2-5重量份SEBS，1重量份二甲苯，

所述模料按照如下方法制备：

步骤S1)将30-40重量份石蜡、15-30重量份硬脂酸辛酯、20-25重量份微晶蜡、10-20重量份聚酰胺蜡，10-18重量份聚乙烯蜡、2-5重量份SEBS和1重量份二甲苯熔融，搅拌均匀；

步骤S2)利用100-140目筛过滤步骤S1得到的熔融的模料；

步骤S3)将过滤后的模料浇成锭块，研磨后得到蜡粉；

步骤S4)将所述蜡粉熔融后调成糊状模料；

步骤b)将所述蜡模置于涂料中浸渍，使涂料均匀覆盖于蜡模表面，然后撒砂加固，干燥、硬化后得到型壳，所述涂料包括：硅溶胶、电熔刚玉、立方氮化硼、氮化钛、聚乙烯醇、羟甲基纤维素、去离子水、表面活性剂和消泡剂，所述涂料按照如下方法制备：将3.5重量份电熔刚玉、0.5重量份立方氮化硼、0.3重量份氮化钛加入1重量份硅溶胶中，然后加入0.5-2重量份去离子水、0.2重量份聚乙烯醇、0.3重量份羟甲基纤维素、0.1-0.2重量份表面活性剂和0.2-0.3重量份消泡剂，搅拌后得到涂料，

所述干燥、硬化步骤具体为：

将撒砂加固后的蜡模干燥和硬化，然后涂挂下一层，再次进行干燥硬化，如此循环至厚度为2厘米，面层在密封箱中用氨气进行干燥硬化，加固层采用浸入氯化铝水溶液中进行硬化的方式；

步骤c)将所述型壳进行蒸汽脱蜡，焙烧，焙烧步骤具体为：

将蒸汽脱蜡后的型壳快速升温至850-900℃，保温1-2小时，冷却；

步骤d)向焙烧后的型壳内浇注合金液，凝固后得到铸件，所述合金液包括：

C：0.3-0.6wt％，Al：0.1-0.3wt％，Ti：0.4-0.6wt％，Sc：0.04-0.14wt％，Co：0.05-0.12wt％，Mn：0.1-0.16wt％，Cu：0.08-0.12wt％，Sm：0.04-0.1wt％，Mg：0.04-0.08wt％，Si：＜0.04wt％，P：＜0.02wt％，S：＜0.02wt％，N：0.001％-0.01wt％，余量为Fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的熔模精密铸造工艺，其特征在于，所述模料包括：

33-38重量份石蜡、20-27重量份硬脂酸辛酯、21-24重量份微晶蜡、12-18重量份聚酰胺蜡，12-16重量份聚乙烯蜡、3-4重量份SEBS，1重量份二甲苯。

3.根据权利要求1～2任意一项所述的熔模精密铸造工艺，其特征在于，步骤d中，初始浇注温度为435-450℃，10分钟后调整浇注温度为720-750℃。

4.根据权利要求1～2任意一项所述的熔模精密铸造工艺，其特征在于，还包括：

将得到的铸件进行抛光处理，形成合金钢铸件。