什么是熔模铸造？

熔模铸造工艺简介

熔模铸造，也称为精密铸造或失蜡铸造，是一种使用蜡模成型一次性陶瓷模具的制造工艺。蜡模是按照要铸造的物品的确切形状制作的。该图案涂有耐火陶瓷材料。陶瓷材料硬化后，将其倒置并加热，直到蜡熔化并排出。硬化的陶瓷外壳成为一次性熔模。将熔融金属倒入模具中并使其冷却。然后将金属铸件从废模具中取出。

熔模铸造一词源于用耐火材料“熔铸”（包围）模型的过程。通常选择熔模铸造而不是其他成型方法，因为由此产生的铸件具有精细的细节和出色的铸态表面光洁度。它们也可以铸造成薄壁和复杂的内部通道。与砂型铸造不同，熔模铸造不需要拔模。

这些工艺质量可以提供最终成型或接近最终成型的铸件，从而为客户在材料、劳动力和机械加工方面节省大量成本。它可以使用最常见的金属，包括铝、青铜、镁、碳钢和不锈钢。采用熔模铸造制造的零件包括涡轮叶片、医疗设备、枪支部件、齿轮、珠宝、高尔夫球杆头以及许多其他具有复杂几何形状的机器部件。

熔模铸造过程包括几个步骤：金属模具制作、蜡模制作、陶瓷模具制作、浇注、凝固、落砂和清理。

蜡模和陶瓷模具在熔模铸造过程中被破坏，因此每次铸件都需要一个新的蜡模。除非熔模铸造用于生产非常小的体积（这在艺术作品或原创珠宝中很常见），否则需要用于制造蜡模的模具或模具。

母模的尺寸必须仔细计算；它必须考虑到蜡模的预期收缩率、在蜡模上投入的陶瓷材料的预期收缩率以及金属铸件本身的预期收缩率。

蜡模的数量总是等于要生产的铸件的数量；每个单独的铸件都需要一个新的蜡模。

将热蜡注入模具或模具中并使其固化。可能需要核心来形成任何内部特征。生成的蜡模是要生产的零件的精确复制品。该方法类似于压铸，但用蜡代替熔融金属。

浇口系统（浇口、流道和冒口）连接到蜡模上。对于较小的铸件，将几个蜡模连接到中央蜡浇注系统以形成树状组件。浇注杯通常连接在流道杆的末端，用于将熔融金属引入模具。

将组装好的“图案树”浸入细粒二氧化硅浆液中。它被反复浸渍，每次浸渍都会逐渐涂上更多的耐火浆料。一旦耐火涂层达到所需的厚度，就可以让其干燥硬化；干燥后的涂层在图案和浇注系统周围形成一个陶瓷壳。

陶瓷壳的厚度取决于被铸造零件的尺寸和重量，以及被铸造金属的浇注温度。平均壁厚约为 0.375 英寸（9.525 毫米）。将硬化的陶瓷模具倒置，放入烤箱中加热，直到蜡熔化并排出。结果是一个中空的陶瓷外壳。

陶瓷模具被加热到大约 1000 – 2000°F (550 – 1100°C)。加热过程进一步增强了模具的强度，消除了任何残留的蜡或污染物，并蒸发了模具材料中的水分。

熔融金属在仍然很热的时候倒入模具中——液态金属流入浇注杯，通过中央浇注系统，进入树上的每个模腔。预热的模具使金属可以轻松地流过薄而详细的部分。它还可以制造尺寸精度更高的铸件，因为模具和铸件会一起冷却和收缩。

浇注模具后，金属冷却并固化。模具冷却成固态所需的时间取决于铸造的材料和铸件的厚度。

一旦铸件凝固，陶瓷模具就会破裂，铸件就可以被移除。陶瓷模具通常手动或通过水射流破碎。移除后，使用手动冲击、锯切、切割、燃烧或液氮冷破将单个铸件与其浇注系统树分离。

通常采用磨削或喷砂等精加工操作来平滑浇口处的零件并去除缺陷。根据浇铸件的金属，可以采用热处理来硬化最终零件。

由于其复杂性和劳动力要求，熔模铸造是一种相对昂贵的工艺——但其收益往往超过成本。实际上任何金属都可以熔模铸造。熔模铸造制造的零件通常很小，但该工艺可以有效地用于重量为 75 磅或以上的零件。

熔模铸造能够生产具有出色铸态表面光洁度的复杂零件。熔模铸件不需要内置锥形来从模具中取出组件，因为陶瓷壳在冷却时会从零件上脱落。此生产特性允许设计具有 90 度角的铸件，而无需内置收缩余量，并且无需额外的加工即可获得这些角度。

熔模铸造工艺制造出具有卓越尺寸精度的零件；净形零件很容易获得，并且通常无需二次加工即可生产成品。每个独特的铸造运行都需要一个新模具来生产蜡模。熔模铸造工具可能非常昂贵。根据复杂性，工具成本可能在 1000 美元到 10,000 美元之间。

对于大批量订单，通过消除或减少二次加工节省的时间和劳动力很容易弥补新工具的成本。小批量铸造不太可能弥补投资。一般来说，熔模铸造是运行 25 个或更多零件的合理选择。

从一个新鲜的蜡模到一个完整的铸件通常需要7天时间；大部分时间用于制作和干燥陶瓷壳模。一些铸造厂具有速干能力，可以更快地生产铸件。熔模铸造的时间和劳动密集型性质不仅影响成本。铸造厂的设备和生产能力有限，因此通常需要较长的熔模铸造交货时间。

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