模料2007(3h)

1、第二講第二講 模料和制模技術(shù)模料和制模技術(shù)主講人主講人 陳陳 冰冰( (北京航空航天大學(xué)北京航空航天大學(xué) 教授教授) )郵編郵編:100083:100083電話電話010-82313235E-mail:C 主要內(nèi)容主要內(nèi)容一一. . 模料的基本要求模料的基本要求二二. . 模料常用原材料模料常用原材料三三. . 模料分類和特點(diǎn)模料分類和特點(diǎn) 制模設(shè)備制模設(shè)備 制模工藝制模工藝六六. . 模料回收和再生模料回收和再生一模料的基本要求一模料的基本要求1)1) 熱物理性能熱物理性能2)2) 力學(xué)性能力學(xué)性能3)3) 工藝性能工藝性能(1)(1)熱物理性能熱物理性能: :*

2、 * 熔化溫度熔化溫度 常用熔點(diǎn)、滴點(diǎn)、環(huán)球軟化點(diǎn)等多種方法來衡量。 熔點(diǎn)測定法熔點(diǎn)測定法(冷卻曲線法冷卻曲線法)幾種模料原材料的冷卻曲線滴點(diǎn)測定法滴點(diǎn)測定法軟化點(diǎn)測定法軟化點(diǎn)測定法(環(huán)球法環(huán)球法)(1)(1)熱物理性能熱物理性能: :* * 熔化溫度熔化溫度 常用熔點(diǎn)、滴點(diǎn)、環(huán)球軟化點(diǎn)等多種方法來衡量。 * * 熱膨脹熱膨脹 有線膨脹和體膨脹二種不同的表現(xiàn)形式，常用線收縮率、體膨脹率來衡量。 收縮率測定法收縮率測定法(1)收縮率測定法收縮率測定法(2)收縮率測定法收縮率測定法3 (歐盟標(biāo)準(zhǔn)歐盟標(biāo)準(zhǔn))(1)(1)熱物理性能熱物理性能: :* * 熔化溫度熔化溫度 常用熔點(diǎn)、滴點(diǎn)、環(huán)球軟化點(diǎn)等多

3、種方法來衡量。 * * 熱膨脹熱膨脹 有線膨脹和體膨脹二種不同的表現(xiàn)形式，常用線收縮率、體膨脹率來衡量。 * * 耐熱性耐熱性 指模料承受較高環(huán)境溫度而不變形的能力。常用熱變形量或軟化點(diǎn)來衡量耐熱性。熱變形量測定法熱變形量測定法(2)(2)力學(xué)性能：力學(xué)性能： 強(qiáng)度強(qiáng)度 模料強(qiáng)度通常以抗彎強(qiáng)度(斷裂模量)來衡量； 強(qiáng)度測定法強(qiáng)度測定法(2)(2)力學(xué)性能：力學(xué)性能： 強(qiáng)度強(qiáng)度 模料強(qiáng)度通常以抗彎強(qiáng)度(斷裂模量)來衡量； 硬度硬度 硬度以針入度標(biāo)準(zhǔn)針在設(shè)定載荷(100g)作用下，在規(guī)定時(shí)間(5s)刺入模料表面的深度(以0.1mm為單位)來衡量；(3)(3)工藝性能：工藝性能： l 粘度粘度 指模

4、料在液態(tài)下(例如99)的粘度； (3)(3)工藝性能：工藝性能： l粘度粘度 指模料在液態(tài)下(例如99)的粘度； l流動性流動性 指模料壓注狀態(tài)(通常為膏態(tài))充填壓型型腔的能力；(3)(3)工藝性能：工藝性能： l 粘度粘度 指模料在液態(tài)下(例如99)的粘度； l 流動性流動性 指模料壓注狀態(tài)(通常為膏態(tài))充填壓型型腔的能力；l 灰分灰分 指模料經(jīng)高溫(900以上)焙燒后的殘灰含量。 其他：其他： 價(jià)錢便宜，無污染、無毒害等價(jià)錢便宜，無污染、無毒害等 新蠟新蠟 舊蠟舊蠟 模料中的灰分模料中的灰分一模料的基本要求一模料的基本要求l 熱物理性能熱物理性能: :* * 熔化溫度和凝固溫度區(qū)間熔化溫度

5、和凝固溫度區(qū)間 * * 熱膨脹（線收縮率、體收縮率熱膨脹（線收縮率、體收縮率） * * 耐熱性（熱變形量耐熱性（熱變形量）l 力學(xué)性能力學(xué)性能： * * 強(qiáng)度強(qiáng)度 * * 硬度（針入度硬度（針入度） * * 脆性脆性l 工藝性能工藝性能： * * 粘度粘度 * * 流動性流動性 * * 灰分等灰分等l 其他其他：二模料常用原材料二模料常用原材料1. 分類分類2. 化學(xué)成分化學(xué)成分3. 晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)1. 分類分類: 1)1) 蠟質(zhì)類蠟質(zhì)類2)2) 樹脂類樹脂類3)3) 高分子聚合物類高分子聚合物類1)1) 蠟質(zhì)類蠟質(zhì)類: : 在常溫下為不透明或半透明的固在常溫下為不透明或半透明的固體，有固定

6、的熔點(diǎn)或狹窄的凝固溫度區(qū)間，體，有固定的熔點(diǎn)或狹窄的凝固溫度區(qū)間，熔化后粘度較小，常分為熔化后粘度較小，常分為: : 礦物蠟礦物蠟( (石蠟、微晶蠟、地蠟、褐煤蠟石蠟、微晶蠟、地蠟、褐煤蠟等等) ) 動植物蠟動植物蠟( (蜂蠟、蟲白蠟、棕櫚蠟等蜂蠟、蟲白蠟、棕櫚蠟等) ) 人造蠟人造蠟( (硬脂酸硬脂酸) )2) 2) 樹脂類樹脂類 指非晶態(tài)有機(jī)物，指非晶態(tài)有機(jī)物，在常溫下為透在常溫下為透明的脆性固體，沒有固定的熔點(diǎn)，熔明的脆性固體，沒有固定的熔點(diǎn)，熔融后粘度較大融后粘度較大。例如例如松香、改性松香松香、改性松香和其他和其他天然或人造樹脂天然或人造樹脂。3) 3) 高分子高分子聚合物聚合物(

7、(高聚物高聚物) ) 熔模鑄造中所用的熔模鑄造中所用的主要是聚烯烴，主要是聚烯烴，例如例如 聚乙烯、聚乙烯、EVAEVA、聚苯乙烯等，其性、聚苯乙烯等，其性能比蠟強(qiáng)韌，熔融后粘度大。能比蠟強(qiáng)韌，熔融后粘度大。2. 化學(xué)成分化學(xué)成分從化學(xué)成分角度可將上述原材料分為三類：1)烷烴烷烴（如石蠟、地蠟、微晶蠟、聚（如石蠟、地蠟、微晶蠟、聚烯烴等烯烴等）2)脂肪酸脂肪酸（如硬脂酸、松香、聚合松（如硬脂酸、松香、聚合松香等香等）3)酯酯（如動物植物蠟、褐煤蠟、改性（如動物植物蠟、褐煤蠟、改性松香等松香等）3. 晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)從晶體結(jié)構(gòu)角度模料原材料從晶體結(jié)構(gòu)角度模料原材料 也可分為三類也可分為三類：1)

8、 晶態(tài)晶態(tài)（如石蠟、蟲白蠟、蜂蠟、硬脂酸（如石蠟、蟲白蠟、蜂蠟、硬脂酸）2) 微晶態(tài)微晶態(tài)（如地蠟、微晶蠟、褐煤蠟（如地蠟、微晶蠟、褐煤蠟）3) 非晶態(tài)非晶態(tài)（如各種樹脂，包括松香、改性松香（如各種樹脂，包括松香、改性松香等等） 地蠟地蠟石蠟石蠟 石蠟石蠟非晶態(tài)非晶態(tài)材料材料使用時(shí)要特別注意使用時(shí)要特別注意: : 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)格規(guī)格 入廠復(fù)驗(yàn)入廠復(fù)驗(yàn)二模料常用原材料二模料常用原材料1.1. 分類分類: : 蠟、樹脂、高聚物蠟、樹脂、高聚物；2.2. 化學(xué)成分化學(xué)成分: : 烷烴、脂肪酸、酯烷烴、脂肪酸、酯；3.3. 晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu): : 晶體、非晶體、微晶體晶體、非晶體、微晶體 三三

9、. 模料分類及特點(diǎn)模料分類及特點(diǎn)1. 國產(chǎn)模料國產(chǎn)模料 鑒于我國精鑄工業(yè)發(fā)展的歷史鑒于我國精鑄工業(yè)發(fā)展的歷史和傳統(tǒng)，模料生產(chǎn)的商品化、專業(yè)化程度和傳統(tǒng)，模料生產(chǎn)的商品化、專業(yè)化程度較低，模料的品種和規(guī)格都相對簡單，通較低，模料的品種和規(guī)格都相對簡單，通常分為以下四種類型常分為以下四種類型:1)1)蠟基模料蠟基模料2)2)樹脂基模料樹脂基模料3)3)填料模料填料模料4)4)水溶性模料水溶性模料1)1)蠟基模料：蠟基模料：以石蠟硬脂酸，石以石蠟硬脂酸，石蠟聚烯烴為代表。此類模料一般蠟聚烯烴為代表。此類模料一般成分比較簡單，成本較低，便于脫成分比較簡單，成本較低，便于脫蠟和回收，但制成蠟?zāi)５馁|(zhì)量和尺

10、蠟和回收，但制成蠟?zāi)５馁|(zhì)量和尺寸穩(wěn)定性較差，多用于鑄件質(zhì)量要寸穩(wěn)定性較差，多用于鑄件質(zhì)量要求較低的民用產(chǎn)品求較低的民用產(chǎn)品。2) 2) 樹脂基模料樹脂基模料： 以松香和改性松香基為代表。以松香和改性松香基為代表。此類模料一般成分比較復(fù)雜，成此類模料一般成分比較復(fù)雜，成本較高，但制成蠟?zāi)５馁|(zhì)量和尺本較高，但制成蠟?zāi)５馁|(zhì)量和尺寸穩(wěn)定性較好，多用于鑄件質(zhì)量寸穩(wěn)定性較好，多用于鑄件質(zhì)量要求較高的軍用或商用精鑄件要求較高的軍用或商用精鑄件。3) 3) 填料模料填料模料： 在模料本體中均勻混入一定數(shù)量在模料本體中均勻混入一定數(shù)量(20%(20% 40%)40%)與之不相溶的填料與之不相溶的填料( (例如固

11、例如固體粉末或水等體粉末或水等) )。其主要作用是減小。其主要作用是減小蠟?zāi)Ｊ湛s和縮陷。蠟?zāi)Ｊ湛s和縮陷。4) 4) 水溶性模料：水溶性模料： 由遇水溶解或潰散的材料制成的模由遇水溶解或潰散的材料制成的模料，主要用來成形蠟?zāi)５膬?nèi)腔和孔洞。料，主要用來成形蠟?zāi)５膬?nèi)腔和孔洞。有尿素基和聚乙二醇基二種，前者價(jià)格有尿素基和聚乙二醇基二種，前者價(jià)格便宜，但效果較差，后者較貴，但效果便宜，但效果較差，后者較貴，但效果好好。模樣蠟（型蠟）模樣蠟（型蠟）澆道蠟澆道蠟 水溶蠟水溶蠟粘結(jié)蠟粘結(jié)蠟修補(bǔ)蠟修補(bǔ)蠟樣件蠟樣件蠟( (ProtowaxProtowax) )2國外模料國外模料 商品化、專業(yè)化程度高，品種多商品化

12、、專業(yè)化程度高，品種多, 規(guī)規(guī)格全，通常有以下類型格全，通常有以下類型: 模樣蠟（型蠟）模樣蠟（型蠟）也就是制作蠟?zāi)５哪Ａ希址譃樘盍舷灪鸵簿褪侵谱飨災(zāi)５哪Ａ?，又分為填料蠟和無填料蠟二種無填料蠟二種。l 澆道蠟澆道蠟: : 專門用來制作澆道的模料。其特點(diǎn)是專門用來制作澆道的模料。其特點(diǎn)是熔點(diǎn)較低、粘度小。脫蠟時(shí)能快速流出或熔點(diǎn)較低、粘度小。脫蠟時(shí)能快速流出或滲入型殼中，從而減輕了蠟?zāi)Ｅ蛎泴π蜌B入型殼中，從而減輕了蠟?zāi)Ｅ蛎泴π蜌ぎa(chǎn)生的壓力，緩解了型殼開裂的問題。產(chǎn)生的壓力，緩解了型殼開裂的問題。 水溶蠟水溶蠟 尿素基尿素基 制作要求制作要求一般而形狀簡單的一般而形狀簡單的型芯型芯 聚乙二醇為基

13、聚乙二醇為基 制制作要求較高而形狀作要求較高而形狀復(fù)雜的型芯復(fù)雜的型芯 粘結(jié)蠟粘結(jié)蠟 組合模組時(shí)將需要連接處組合模組時(shí)將需要連接處涂上這種蠟后便可相互粘結(jié)起來涂上這種蠟后便可相互粘結(jié)起來 在室溫下就柔軟而具有可塑性，專在室溫下就柔軟而具有可塑性，專門用來填補(bǔ)蠟?zāi)?、澆道表面或蠟?zāi)查T用來填補(bǔ)蠟?zāi)！驳辣砻婊蛳災(zāi)驳澜雍咸幍目p隙、孔洞或修飾表面的針道接合處的縫隙、孔洞或修飾表面的針孔、流線等缺陷。孔、流線等缺陷。 修補(bǔ)蠟修補(bǔ)蠟 樣件蠟樣件蠟( (ProtowaxProtowax) ) 這種模料不但強(qiáng)韌，還具有優(yōu)良的這種模料不但強(qiáng)韌，還具有優(yōu)良的切削加工性能。能經(jīng)受機(jī)械加工過程中切削加工性能。能經(jīng)受

14、機(jī)械加工過程中必須的裝卡、夾持和切削，可以用切削必須的裝卡、夾持和切削，可以用切削加工方法制作單件或少量蠟?zāi)＃驗(yàn)闊o加工方法制作單件或少量蠟?zāi)?，因?yàn)闊o需制作壓型，所以成本大幅度下降。需制作壓型，所以成本大幅度下降。 2國外模料國外模料 模樣蠟（型蠟）模樣蠟（型蠟）無填料蠟無填料蠟 填料蠟填料蠟 澆道蠟澆道蠟 注射成形蠟注射成形蠟 擠壓成形蠟擠壓成形蠟 蠟型材蠟型材 水溶蠟水溶蠟 粘結(jié)蠟粘結(jié)蠟 修補(bǔ)蠟修補(bǔ)蠟 樣件蠟樣件蠟( (ProtowaxProtowax) )四制模設(shè)備四制模設(shè)備1.1.氣壓壓蠟機(jī)（含氣力式和氣動氣壓壓蠟機(jī)（含氣力式和氣動式式）2.2.液壓壓蠟機(jī)液壓壓蠟機(jī) 一般認(rèn)為氣壓設(shè)備結(jié)

15、構(gòu)較簡單，價(jià)一般認(rèn)為氣壓設(shè)備結(jié)構(gòu)較簡單，價(jià)格便宜，但壓力小格便宜，但壓力小(0.6MPa)(1MPa)1MPa)，結(jié)構(gòu)緊湊，主，結(jié)構(gòu)緊湊，主要適用于樹脂基模料。要適用于樹脂基模料。 氣壓壓蠟機(jī)氣壓壓蠟機(jī)氣力式壓蠟機(jī)氣力式壓蠟機(jī)氣壓壓蠟機(jī)氣壓壓蠟機(jī)氣動式壓蠟機(jī)氣動式壓蠟機(jī)液壓壓蠟機(jī)液壓壓蠟機(jī)四柱雙工位壓蠟機(jī)四柱雙工位壓蠟機(jī) 液壓壓蠟機(jī)液壓壓蠟機(jī)免換蠟缸壓蠟機(jī)免換蠟缸壓蠟機(jī)臺灣億營臺灣億營射蠟機(jī)射蠟機(jī) HOWMET-TEMPCRAFT.壓蠟機(jī)壓蠟機(jī)MPI微機(jī)實(shí)時(shí)控制微機(jī)實(shí)時(shí)控制全自動壓蠟機(jī)全自動壓蠟機(jī) 微機(jī)MPI全自動壓蠟機(jī)全自動壓蠟機(jī)機(jī)械手取模機(jī)械手取模五五. . 制模工藝制模工藝1.1. 蠟膏

16、制備蠟膏制備2.2. 制模工藝參數(shù)及其對蠟?zāi)Ｙ|(zhì)量的制模工藝參數(shù)及其對蠟?zāi)Ｙ|(zhì)量的影響影響3.3. 幾種典型蠟?zāi)Ｈ毕輲追N典型蠟?zāi)Ｈ毕?. 1. 蠟膏制備蠟膏制備 1) 1) 蠟基模料制備方法要點(diǎn)蠟基模料制備方法要點(diǎn) 蠟液蠟液+ +蠟屑蠟屑-快速攪拌快速攪拌-保溫靜置保溫靜置 2) 2) 樹脂基模料制備方法要點(diǎn)樹脂基模料制備方法要點(diǎn) 蠟液長期保溫靜置蠟液長期保溫靜置( (適用于小容積蠟缸適用于小容積蠟缸);); 蠟液在設(shè)定溫度下慢速攪拌蠟液在設(shè)定溫度下慢速攪拌 ( (適用于大容適用于大容積蠟缸積蠟缸) ) 。 2.2.制模工藝參數(shù)及其對蠟?zāi)Ｙ|(zhì)量的影響制模工藝參數(shù)及其對蠟?zāi)Ｙ|(zhì)量的影響 1) 1) 壓蠟

17、溫度壓蠟溫度 2) 2) 壓注壓力壓注壓力3) 3) 充型速度充型速度4) 4) 壓型溫度壓型溫度5) 5) 壓注時(shí)間壓注時(shí)間1) 1) 壓蠟溫度壓蠟溫度 控制模料流動充型性能，影控制模料流動充型性能，影響蠟?zāi)１砻尜|(zhì)量響蠟?zāi)１砻尜|(zhì)量和縮陷。和縮陷。2) 2) 壓注壓力壓注壓力 控制模料控制模料充型速度充型速度, ,補(bǔ)縮和壓實(shí)補(bǔ)縮和壓實(shí)程度，影響蠟?zāi)１砻尜|(zhì)量和縮陷程度，影響蠟?zāi)１砻尜|(zhì)量和縮陷。3) 3) 充型速度充型速度 直接影響直接影響蠟?zāi)１砻尜|(zhì)量。蠟?zāi)１砻尜|(zhì)量。 注意區(qū)分注意區(qū)分充型速度充型速度和注蠟口處蠟膏和注蠟口處蠟膏流速。流速。注蠟口模料流速注蠟口模料流速 1 m/s注蠟口模料流速:

18、上- 1.4 m/s 下- 0.4 m/s 正確控制上述工藝參數(shù)的最終結(jié)正確控制上述工藝參數(shù)的最終結(jié)果是獲得溫度合適、狀態(tài)均勻的膏流。果是獲得溫度合適、狀態(tài)均勻的膏流。4) 4) 壓型溫度壓型溫度 影響蠟?zāi)１砻尜|(zhì)量、縮陷和裂紋。影響蠟?zāi)１砻尜|(zhì)量、縮陷和裂紋。(5) 壓注時(shí)間壓注時(shí)間是充型、壓實(shí)和保持時(shí)間是充型、壓實(shí)和保持時(shí)間之總和。影響蠟?zāi)１砻婵s陷和裂紋。之總和。影響蠟?zāi)１砻婵s陷和裂紋。3. 3. 幾種典型蠟?zāi)Ｈ毕輲追N典型蠟?zāi)Ｈ毕萘Ａ匣厥蘸驮偕Ａ匣厥蘸驮偕?.1.蠟基模料的回收蠟基模料的回收處理處理2.2.樹脂基模料的回收處理樹脂基模料的回收處理3.3.模料再生模料再生1. 1. 蠟基模

19、料蠟基模料( (石蠟硬脂酸石蠟硬脂酸) )的回收的回收處理處理目的目的: : 除水、除塵、還原皂化物除水、除塵、還原皂化物方法方法: :* 酸處理還原皂化物酸處理還原皂化物 * 沉降分離和過濾以去除水分和粉塵沉降分離和過濾以去除水分和粉塵 預(yù)防模料變質(zhì)的措施預(yù)防模料變質(zhì)的措施 :關(guān)鍵是防止硬脂酸皂關(guān)鍵是防止硬脂酸皂化和防止模料過熱化和防止模料過熱2. 2. 樹脂基模料的回收處理樹脂基模料的回收處理 目的目的: : 除水、除塵除水、除塵 方法方法: : 靜置沉降分離靜置沉降分離，蒸發(fā)除水過濾和蒸發(fā)除水過濾和離心分離，真空技術(shù)的應(yīng)用（如真空抽離心分離，真空技術(shù)的應(yīng)用（如真空抽濾、真空脫水濾、真空脫水） 預(yù)