用石蜡-硬脂酸低温模料，制造涡轮叶轮、喷嘴环等盘类精密铸件的熔模（习称腊模）；用精密铸造硅溶胶，作为制壳粘结剂，制造涡轮叶轮、喷嘴环等铸件模壳。主要研究熔模制造工艺、硅溶胶模壳工艺和焙烧工艺，从而为生产合格模壳和精密铸件提供技术保障。

1  熔模制造工艺

1.1  模料的成分及性能应满足原材料检验要求

熔化蜡料，各种化腊工具均需作好清洁工作，化蜡器械每月至少清理一次，不允许水、污物进入蜡液，严禁蜡液过热。糊状蜡制备时将刨好的蜡花慢慢加入不断搅拌的蜡液中，加入量视具体情况而定。糊状蜡的温度45℃～48℃。糊状蜡搅拌充分均匀，防止搅拌过程中吸入空气造成蜡模气泡缺陷，避免因糊状蜡过稠造成压不足、皱皮或因太稀而冷却时间过长造成开裂变形。

1.2  工艺参数

模料配比：石蜡50%，硬脂酸50%（重量比）；模料熔化后保温温度：70℃～75℃；蜡液温度不超过90℃。

1.3  压制蜡模

1.3.1  工艺参数

制蜡间温度：18℃～27℃；蜡料温度：45℃～48℃；压型温度：20℃～25℃；压注压力：0.1MPa～0.3 MPa；压蜡枪预热温度：35℃～45℃；蜡模冷却水温度：15℃～25℃；开型时间：1min左右。

1.3.2  操作要求

压腊前先检查模具型号是否符合要求。压腊前必须清理压型表面残余蜡、水滴及其它附着物，清理时尽量不使用钢刀，以免损坏模具，压型及活块保持干净，压蜡完毕后模具应擦净上油，按规定存放。压蜡过程中压型及活块表面应及时涂上脱模剂，以便脱模快速方便。脱模剂用变压器油，用干纱头或纱布沾上脱模剂后，在模具活块上擦拭，力求稀薄均匀，决不允许肉眼能看见油迹。蜡模取出后，放置于冷却水中的时间不超过20min。

1.4  蜡模修整

除去蜡模上多余的飞边毛刺及注蜡口的修平，其它部位不允许修整，修整时不允许碰坏铸件工作表面，机加工基准面不允许焊接及修整。

1.5  蜡模焊接

蜡模经自检和专检合格后方可进行焊接。按模组要求进行焊接，蜡模间距大于5mm。蜡模及浇口焊接温度80℃左右，焊接必须光滑，保证蜡模及浇口间的光滑过度，不允许有蜡痘、凹缝存在，浇口必须用烫刀烫平，不允许刮平，无凹凸缺陷。不允许有虚焊存在，保证焊接强度。

1.6  蜡模清洗

    配制浓度为0.2%～0.3%的中性皂液，皂液温度20℃～25℃，模组先在皂液中清洗，用软毛刷去除表面油污，然后在20℃～25℃的水中清洗干净，除去过剩皂液，保证蜡模表面涂挂性能。

1.7  蜡模检验

以自检为主，专检为辅，不合格的蜡模不允许焊接成模组。检验员对蜡模组进行检验，包括外观质量检验（蜡模100%进行外观检验，表面不允许存在缩陷、裂纹、皱皮、鼓包）和尺寸检验（抽检蜡模尺寸形状），并对制蜡工艺进行控制。

2  硅溶胶模壳工艺

2.1  精铸用粘结剂硅溶胶的技术要求

熔模铸造用硅溶胶无国家标准，只有航空工业标准 HB5346-1986《熔模铸造用硅溶胶》技术要求（见表1）.硅溶胶是一种优质硅溶胶熔模铸造用水基粘结剂，生产用于所有层（面层和背层）。硅溶胶易配制成高粉液比的优质涂料，涂料稳定好。用于硅溶胶制成的型壳不需化学硬化，型壳制造过程中无空气污染。

表1  熔模铸造用硅溶胶技术要求

牌号	化学成分/%		物理性能				其它
	SiO2	Na2O	密度/g·cm-3	PH值	运动粘度/mm2·s-1	SiO2胶粒直径/mm	外观	稳定期
GRJ-26	24～28	≤0.3	1.15～1.19	9～9.5	≤6	7～15	乳白或淡青色无夹杂	≥1年
GRJ-30	29～31	≤0.5	1.20～1.22	9～10	≤8	9～20

2.2  硅溶胶涂料配比

    正确地选择各种原材料配比，保证涂料有适当的比重和粘度，是涂料控制的关键（见表2）。硅溶胶涂料中，除了硅溶胶和耐火粉以外，还有一定量的表面活性剂（江苏省海安石油化工厂生产的脂肪醇聚氧乙烯醚即JFC）及消泡剂（正辛醇）。

表2  硅溶胶涂料液的配方

种类	单位	面层（1）	2～3层	4～5层	最外层
硅溶胶	kg	10	10	10	10
锆英粉	kg	38			0.3
煤矸粉	kg		30	20	1.2
润湿剂	g	20
消泡剂	g	20
粘度	s	30～35	30	10～15	15～20

2.2.1  硅溶胶涂料的配比原则

    控制涂料粘度以达到稳定制壳质量的目的，配制时按当时的实际情况，当零件壁薄、复杂或带有深陷时，涂料粘度取下限，反之取上限。

2.2.2  配制工艺

按涂料的配方取一定量的耐火材料、润湿剂、消泡剂，先将润湿剂及消泡剂加入涂料桶中，然后加入硅溶胶，开始搅拌，在不断搅拌过程中加入耐火材料，待全部加入完后，继续搅拌6h～12h，稳定后测其粘度，过高加硅溶胶稀释，过小则加入一定量的耐火粉料补充，直至粘度合格为止。

2.3  硅溶胶涂料液的制壳工艺

2.3.1  制壳场地工艺参数

涂料间温度：22℃～25℃；相对湿度45%～65%；通风条件：良好。

2.3.2  涂料工艺过程

将清洗好的蜡模（要求干燥后）慢慢浸入L型涂料搅拌桶中，并转动上下移动，让涂料充分并均匀湿润模组后，取出慢慢转动至无涂料堆积、滴落现象时再挂砂，使砂粒均匀附于涂料之上，每层涂料的粘度、撒砂粒度要求（见表3）。面层涂料时要用专用筛网过滤涂料中的砂粒等杂质，以防止模壳中产生砂粒等脱落而造成铸件夹灰夹砂。

表3  硅溶胶涂料的性能要求

型壳层数/面	涂料粘度/s	密度/g·cm-3	撒砂粒度/目
1	30～35	1.81～2.03	80/100（锆英砂）
2	30	1.84～1.85	30/60（煤矸粉）
3	30	1.83～1.84	30/60（煤矸粉）
4	15～20	1.81～1.82	16/30（煤矸粉）
5	15～20	1.80～1.81	16/30（煤矸粉）
6（最外层）	15～20	1.79～1.80

2.3.3  硅溶胶每层型壳的干燥过程

硅溶胶在干燥过程中必须严格控制温度，相对湿度及空气流速等，具体工艺参数（见表4）如下。

表4  硅溶胶型壳工艺参数

时间/h	层数/层	干燥温度/℃	相对湿度/%	风速/m·s-1
≥4	1～2	20～25	50～60	不宜吹风
≥6	3～5	≥30	30～50	≥3
≥8	6	≥30	30～50	≥3

当环境温度和相对湿度不易调整时，可控制为一定相对稳定额数值：温度为22℃～25℃；湿度45%～65%。

2.4  模壳脱蜡工艺

采用水浴脱蜡，水温90℃～95℃，脱蜡时间≥20min，以防止水沸腾造成砂粒或涂料进入模壳中。

2.5  模壳的自检

    模壳的自检由操作工自己完成，当有分层、走泡、开裂、烂头者为不合格，浇口中有多余的涂料，不均匀附着者必须除去，否则为不合格。

2.6  脱模槽清理

每次脱模结束后将蜡水放出浇成蜡锭，浇蜡锭时要用要用160目～200目的筛网过滤去除蜡液中渣滓，并将槽中的水全部放掉并将脱蜡槽打扫干净，下次脱蜡时重新加入清洁的水。

3  焙烧工艺

3.1  单壳焙烧

模口朝下，放置于炉膛内，焙烧温度900℃～1050℃，到温后保温1h～2h后开始取出浇注；当需要装箱时待小于450℃出炉、装箱。

3.2  装箱焙烧

认真仔细检查模壳质量，凡有型腔开裂、剥落、起皮等现象不予装箱。清除浇口翻边及浮砂，模壳口朝下，四周均匀拍摆模壳，清除夹灰、夹砂及型腔表面的浮尘。用压缩空气吹净型腔内夹灰及其表面浮尘100%进行清水清洗模壳型腔，去除内部渣滓。再次轻轻拍摇模壳后装箱，填砂后用石棉板盖住浇口并用两半缺口的石棉板盖住砂箱上口（石棉板大小保证盖满整个砂箱上口并伸出挡砂箱爆皮的边沿）,以防止焙烧至浇注过程中砂箱爆皮落入模壳中而造成铸件夹灰。如有浇口损坏，杯口有砂粒外露者，则停止使用，经修补并经检验合格后方再次使用。小于450℃装箱，箱式电阻焙烧炉焙烧至900℃，保温2h后方可浇注。

4  结束语

本工艺于2015年2月在浙江余姚某精铸工厂试验，经过三个月生产表明：精密铸造硅溶胶模壳制造工艺能满足优质铸件的生产要求。