水玻璃精密铸造件的生产工艺是怎样的？

下面是其完整的生产工艺流程：

水玻璃精密铸造件生产工艺流程

整个流程可以概括为两大阶段：一、制作可熔失的模具（蜡模）；二、用耐火材料包裹蜡模并制成坚硬的铸型（型壳），末尾将蜡熔化流出，浇注金属液。

一阶段：蜡模制造

压蜡（注蜡）：

原料：使用石蜡、硬脂酸等组成的模料。

过程：将加热熔化的模料注入预先制作好的金属模具（称为“压型”）中。

目的：冷却后形成单个或多个与铸件形状一致的蜡模。这一步要求模具精度非常高，以确保蜡模的尺寸和形状符合设计要求。

组树：

过程：将多个蜡模通过浇口棒焊接在一起，形成一个“蜡树”。

目的：像圣诞树一样，可以同时浇注多个铸件，提高生产效率，并确保浇注系统的合理性。

制壳前处理（沾浆）：

过程：将组装好的蜡树浸入到含有水玻璃（硅酸钠溶液） 作为粘结剂的耐火涂料中，使涂料均匀覆盖在蜡模表面。

关键：这里就是“水玻璃”开始发挥作用的环节。水玻璃作为无机粘结剂，与后续的耐火材料结合，形成坚固的型壳层。

第二阶段：型壳制造（核心环节）

这是水玻璃精密铸造的特色所在，通常需要重复多次以形成足够强度的多层壳体。

撒砂：

过程：将浸好浆料的蜡树立即放入盛有石英砂（或锆英砂等耐火骨料）的容器中，使砂粒均匀地粘附在湿润的蜡模表面。

目的：为型壳提供骨架和强度。

硬化：

过程：将撒砂后的蜡树浸入氯化铵溶液或结晶氯化铝溶液等硬化剂中。

化学原理：水玻璃中的硅酸钠与硬化剂发生化学反应，生成不溶于水的硅酸凝胶，从而将石英砂牢固地粘结在一起，形成一层坚硬的型壳层。

关键：这是水玻璃砂型工艺的核心化学反应。此步骤需要严格控制浓度和时间，以确保型壳的强度和不产生裂纹。

重复制壳：

过程：重复步骤4和5（即：沾浆 -> 撒砂 -> 硬化），通常需要进行 4~8次，直到型壳达到所需的厚度（一般为5mm-15mm）。

目的：每一层都增加了型壳的整体强度和耐火度，确保其在高温金属液的冲击下不会破裂。

脱蜡：

过程：将完成多层涂挂的蜡树放入高压蒸汽脱蜡釜中。通入高温高压蒸汽，使蜡模熔化并从型壳中流出。

结果：得到内部为中空、外部为坚硬耐火材料壳体的型壳。流出的蜡可以进行回收再利用。

型壳焙烧：

过程：将脱蜡后的型壳放入高温炉（850°C - 1100°C）中进行焙烧。

目的：

去掉型壳中的残留蜡质、水分和挥发物。

使型壳充分烧结，获得更高的强度和热稳定性。

避免浇注时因型壳内气体膨胀而导致铸件出现气孔或夹渣。

第三阶段：金属熔炼与浇注

浇注：

过程：将焙烧好的型壳从炉中取出，趁热（或根据需要冷却到特定温度）进行浇注。通常是将型壳埋入干砂中保温，然后从其浇口处浇入已熔炼好的金属液（如碳钢、合金钢、不锈钢等）。

注意：由于水玻璃型壳的透气性相对较差，浇注时需要控制好温度和速度，需要时可设置排气孔。

第四阶段：后处理

清理与切割：

落砂：待铸件冷却凝固后，打破型壳，取出铸件毛坯。

切割：用气割或砂轮切割等方式，将铸件从浇口棒上分离下来。

清理打磨：

过程：去掉铸件表面的浇冒口、飞边、毛刺，并对表面进行打磨和抛光，使其达到要求的表面粗糙度。

热处理（可选）：

过程：根据材质和要求，对铸件进行退火、正火、淬火回火等热处理，以去掉铸造应力、改善金相组织、提高机械性能。

水玻璃精密铸造的优缺点总结

优点：

成本较低：相比使用硅溶胶或硅酸乙酯等有机粘结剂的熔模铸造，水玻璃和氯化铵硬化剂的价格便宜得多，大大降低了生产成本。

尺寸精度高：继承了熔模铸造的优点，可以生产形状复杂、精度要求高的中小型铸件，轮廓清晰，表面光洁。

适用范围广：可铸造各种合金，尤其是碳钢和合金钢。

缺点：

型壳强度相对较低：与硅溶胶工艺相比，水玻璃型壳的强度、高温抗变形能力和透气性较差，限制了其用于大型、厚大或结构复杂的铸件。

清砂困难：水玻璃砂壳的结合力较强，落砂清理比树脂砂更困难，劳动强度大。

返修率高：由于型壳质量相对不稳定，可能导致铸件缺陷率较高，返修工作量大。

铸件表面质量：其表面光洁度通常略低于硅溶胶工艺生产的铸件。