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重力鑄造是指金屬液在地球重力作用瞎.注入鑄型的工藝,也稱重力澆鑄。廣義的重力鑄造包括砂型澆鑄、金屬型澆鑄、熔模鑄造、消失模鑄造,泥模鑄造等;窄義的重力鑄造主要指金屬型澆鑄。
把金屬材料做成所需制品的工藝方法很多,如鑄造、鍛造、擠壓、軋制、拉延、沖壓、切削、粉末冶金等等。其中,鑄造是基本、及廣泛的工藝。
砂型鑄造是一種以砂作為主要造型材料,制作鑄型的傳統(tǒng)鑄造工藝。砂型一般采用重力鑄造,有特殊要求時也可采用低壓鑄造、離心鑄造等工藝。砂型鑄造的適應性很廣,小件、大件,簡單件、復雜件,單件、大批量都可采用。耐火材料熔模鑄造中所用的耐火材料主要為石英和剛玉,以及硅酸鋁耐火材料,如耐火粘土、鋁釩土、焦寶石等。砂型鑄造用的模具,以前多用木材制作,通稱木模。旭東精密鑄件廠為改變木模易變形、易損壞等弊病,除單件生產(chǎn)的砂型鑄件外,全部改為尺寸精度較高,并且使用壽命較長的鋁合金模具或樹脂模具。雖然價格有所提高,但仍比金屬型鑄造用的模具便宜得多,在小批量及大件生產(chǎn)中,價格優(yōu)勢尤為突出。此外,砂型比金屬型耐火度更高,因而如銅合金和黑色金屬等熔點較高的材料也多采用這種工藝。但是,砂型鑄造也有一些不足之處:因為每個砂質(zhì)鑄型只能澆注一次,獲得鑄件后鑄型即損壞,必須重新造型,所以砂型鑄造的生產(chǎn)效率較低;又因為砂的整體性質(zhì)軟而多孔,所以砂型鑄造的鑄件尺寸精度較低,表面也較粗糙。不過,精密鑄件廠集多年的技術(shù)積累,已大大改善了砂型鑄件的表面狀況,其拋丸后的效果可與金屬型鑄件媲美。
熔模鑄造又稱失蠟鑄造,包括壓蠟、修蠟、組樹、沾漿、熔蠟、澆鑄金屬液及后處理等工序。失蠟鑄造是用蠟制作所要鑄成零件的蠟模,然后蠟模上涂以泥漿,這就是泥模。合理的鑄造構(gòu)應遵循下列原則:1)鑄造結(jié)構(gòu)不應阻礙出型,妨礙收縮。泥模晾干后,再焙燒成陶模。一經(jīng)焙燒,蠟模全部熔化流失,只剩陶模。一般制泥模時就留下了澆注口,再從澆注口灌入金屬熔液,冷卻后,所需的零件就制成了。
我國的失蠟法至遲起源于春秋時期。河南淅川下寺2號楚墓出土的春秋時代的銅禁是迄今所知的早的失蠟法鑄件。當今廣泛使用的鋁合金壓鑄件,由于熔點較高,只能在冷室壓鑄機上生產(chǎn)。此銅禁四邊及側(cè)面均飾透雕云紋,四周有十二個立雕伏獸,體下共有十個立雕狀的獸足。透雕紋飾繁復多變,外形華麗而莊重,反映出春秋中期我國的失蠟法已經(jīng)比較成熟。戰(zhàn)國、秦漢以后,失蠟法更為流行,尤其是隋唐至明、清期間,鑄造青銅器采用的多是失蠟法。
熔模鑄造的鑄型可分為實體型和多層型殼兩種
將模組浸涂耐火涂料后,撒上料狀耐火材料,再經(jīng)干燥、硬化,如此反復多次,使耐火涂掛層達到需要的厚度為止,這樣便在模組上形成了多層型殼,通常將近其停放一段時間,使其充分硬化,然后熔失模組,便得到多層型殼。
多層殼有的需要裝箱填砂;有的則不需要,經(jīng)過焙燒后就可直接進行澆注。
在熔失熔模時,型殼會受到體積正在增大的熔融模料的壓力;在焙燒和澆注時,型殼各部分會產(chǎn)生相互牽制而又不均的膨脹的收縮,因此,金屬還可能與型殼材料發(fā)生高溫化學反應。所以對型殼便有一定的性能要求,如小的膨脹率和收縮率;高的機械強度、抗熱震性、耐火度和高溫下的化學穩(wěn)定性;型殼還應有一定的透氣性,以便澆注時型殼內(nèi)的氣體能順利外逸。酸及醋酸等氧化性酸類介質(zhì)中具有良好的耐蝕性,因而鋁鑄件在化學工業(yè)中也有一定的用途。這些都與制造型殼時所采用的耐火材料、粘結(jié)劑以及工藝有關(guān)。