二)石膏模法
石膏模法限用於生產非鐵合金鑄件,具有下述特色:
1. 作業工程 (1) 適於非量產之精密鑄造,鑄模費用高。
(2) 鑄件表面平滑,尺寸精度高,形狀複雜,表面有微細凹凸(例如12μm)也能鑄出。
(3) 由於冷卻速率小,可鑄出薄壁鑄件,如0.6~1.5mm。
(4) 鑄造應變小,組織與機械性質均勻。
(5) 製造成本高,為砂模鑄件的5~10倍,從造模乾燥到澆注,需時2~3日。
(6) 石膏模之熱傳導性不佳,鑄件易生收縮缺陷,良品率較低。
(7) 石膏模的透氣性不良,澆注時需加壓或減壓,。
鑄模用石膏係以石膏為粘結劑,配合多種添加劑,以提高其耐火度,降低乾燥時之收縮應力和加熱燒成時之膨脹應力。
(1) 模型與離型劑
模型的材質可使用金屬、橡膠、木材等,使用木製模型須先加以塗裝以防止產生滲粘現象,離型劑有溶解於燈油之硬脂酸,凡士林、矽利康滑脂等。
(2) 混水與攪拌
水使用純水或性質相近者,半水石膏粉的混水量30~35%之間,以螺旋狀葉片於容器內攪拌均勻,成奶油狀漿體,在漿體有充分流動性的期間倒入裝有模型的成形框內,略為施以振動或施以10~10-1 torr之減壓以脫泡,避免氣泡沾附於模型表面,此時半水石膏產生水和反應,漿體的粘性上升,失去流動性,凝結而硬化,形成二水石膏,隨結晶成長發熱,引起凝結膨脹,歷數十小時才結束膨脹。
(3) 乾燥
乾燥石膏模法全工程中最耗費時間,也是最重要的步驟,急熱會造成鑄模破裂,因此應設定數段乾燥溫度,緩緩升溫、加熱,最終乾燥溫度為200~230℃,鑄模反應,去水而成無水石膏。乾燥裝置最好使用溫度自動控制的熱風強制循環排風式電氣乾燥爐,爐內溫度分佈均勻,以縮短乾燥時間,即直接設定最終乾燥溫度,鑄模也很少產生破裂的情形。
2. 利用石膏模的脫蠟鑄造法
牙科用、戒指、首飾、裝飾品和小型工藝品均應用這種方法作成,石膏作為粘結劑用,主體為白矽石等耐火材料。
將金屬製作之成品原模型,放在兩片橡膠之間,放於熱壓機上加熱加壓,使橡膠產生永久變形,而形成模型物之空模穴。將兩片橡膠對合、鎖緊,使注入口緊靠於注蠟機之注出口,以0.2~0.5 kg/cm2 之力力將熔蠟注滿橡膠模。
冷凝之後打開橡膠模,取出蠟型,使用低功率之烙鐵局部熔化蠟型,將之焊接於充當流道之蠟幹上,進行組樹作業,將組樹放入不銹鋼環內,倒入石膏漿,然後振動和真空脫泡。
石膏模硬化後在室溫放置12小時以上,使用電爐(120~150℃)或壓力鈉蒸汽脫蠟,脫蠟後的鑄模緩緩升溫到650~800℃燒成,將滲附於石膏表面的蠟質完全燒除。殘餘蠟質燃燒不完全時,成為碳殘留會在鑄件表面形成缺陷。
在燒成溫度保持一段時間,使鑄模內外溫度均勻,在爐內徐徐冷邿到適於澆注的溫度,然後取出石膏模放入真空鑄造機或離心鑄造機內進行澆注。
首飾如戒指、胸針等形狀十分複雜,具有細微凹凸紋路之成品均以離心鑄造法製成。
鑄造機附設有高週波加熱裝置以熔化坩堝內之貴金屬,再藉離心力(400~1000rpm使熔融金屬注滿石膏模,冷凝後鎚打不銹鋼環,取出石膏模,再以水槍衝散石膏,取出鑄件處理之。
如佛像花瓶或其他較大件之工藝品則使用真空鑄造機製成。
(三) 陶殼模法
陶殼模鑄件大都是少量生產,不易機械化、自動化、成本高,因而,其適用範圍頗受限制,主要對像有:
(1) 本為焊接而成者可一體鑄成
(2) 切削性不良的材料可大減細加工量
(3) 美術工藝品形狀複雜者
跟脫蠟鑄造比較,可作成大鑄件或厚肉件或者在數量上脫蠟鑄造法嫌太少者。
適用製品有:
(1) 各種金屬模具:壓鑄用、塑膠成形用(射出成形、熱壓成形)玻璃製品用、橡膠製品用、鍛造用。
(2) 葉片:大型蒸汽渦輪,各種動葉輪
(3) 零件:電子導波管、飛機用安定器、閥體等
陶殼模法係混合耐火材料粉末填充劑及促進劑,作成漿體。將有充分流動性的漿體澆覆於模型表面,待漿體凝結,後脫模,以700℃脫水,乾燥,以1000℃燒成以提高強度,做成陶殼模。
陶殼模的厚度為3~20mm,澆注大型鑄件時,其背面須襯墊,以托撐材料以承體金屬熔液之重量。
模型材料在量少時使用表面處理過的材料,大量生產時使用金屬或樹脂,填充劑使用高純度、高熔點的耐火材料以防止與熔融金屬產生反應,其材質依澆鑄金屬的種類而定,耐火材料的粒度分佈是大粒子混以小粒子粉粒,可獲得適度的強度與表面度,膠凝體化促進劑使用的目的在於加速結合劑的固化,一般使用鹼性物。
調整填充劑與結合劑之重量百分比,可控制漿體之流動性,陶殼模之強度與透氣性。
填充劑之使用量使泡成漿體之體積為結劑體積的1.5~2.5倍。
陶殼模之背托撐模可以使用乾燥模、油砂模、二氧化碳模,也可以使用永久性的金屬模。
陶殼模在澆鑄前須預熱,澆鑄鋼鐵材料為500℃,低熔點金屬則為200℃,澆鑄中或澆鑄後,最好是於惰性氣體中進行以防止氧化或脫碳之發生。
資料來源:http://work712.pixnet.net/blog/post/5212430
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