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对当前国内精铸行业中遍及运用的4种制壳工艺的特色停止了解析比较。从精铸件品质比较，水玻璃型壳较差，复合型壳、硅溶胶-低温蜡型壳次之，硅溶胶一中温蜡型壳最佳。而从制壳成本比较，水玻璃型壳最低，硅溶胶一中温蜡型壳最高。对这4种制壳工艺别离提议了矫正办法。

当前国内精铸件临盆中遍及采取的制壳工艺有如下4种：

A．水玻璃型壳；

B．复合型壳；

C．硅溶胶型壳(低温蜡)；

D．硅溶胶型壳(中温蜡)。前3种计划均运用低温蜡(模)。

我公司4种工艺兼有，以充足满意商场对精铸件品质、价位的不同需求、增多商场比赛力和适应力。

1、水玻璃型壳

这一工艺在国内已有近50年的临盆史籍，其厂点数于今仍占我国精铸厂家的75%以上。经由精铸界同仁个半世纪的不懈勉力，水玻璃型壳工艺的运用和研讨已抵达了很高水准。

多年原由于背层型壳耐火材料的矫正和新式强硬剂的推行运用，水玻璃型壳强度有了成倍增加。铸件表面品质、尺寸精度及制品率有了很大升高，当前仍占很大的商场份额，并代替海外砂铸件成批出口。

廉价的成本、最短的临盆周期、优秀的脱壳机能及高透气性于今还是其余任何型壳工艺所不及的好处。但铸件的品质，包罗表面粗拙度、弊病数目、尺寸精度、制品率、返修率等均比其余3种工艺要差(见表1)。

1.1存在的首要题目

(1)水玻璃粘结剂固有的毛病是Na2O含量高，型壳高温强度、抗蠕变才能远不及硅溶剂型壳(惟独它的1/30-1/50)。加之面层耐火料采取了价低质次、粒度级配不良的石英砂(粉)，强硬剂于今仍限于运用氯化氨，因此必定不能赢得高品质的精铸件。

(2)型壳临盆前提差，不够严峻的临盆流程及参数的把持。由于强硬剂的强侵蚀性，除尘征战的浅陋，很少车间有恒温、恒湿、除尘的临盆处境。影响型壳和铸件品质的涂料配制、强硬、风干、脱蜡等工序，少少按行业规矩的操纵榜样严峻把持。如按期探测涂料粘度、涂片重、强硬剂浓度、pH值等。型壳风干处的温度、湿度、风速等更是不加把持，故常在高、低温或梅雨季候产生批量报废的品质事变。总之，大部份工场停息在手处事坊阶段，靠技能而不是靠科学的品质办理停止临盆。这是水玻璃型壳数十年来铸件品质不安稳、次品率、返修率高的紧要缘故之一。

1.2矫正方位

(1)采取高纯度的硅微粉(脉石英)代替罕用的下品味的石英砂粉做面层耐火材料，并运用“双峰”型粒度级配的圆形石英粉配制面层涂料。不单可升高面层型壳的热化学安稳性，并且能够赢得高粉液比涂料。我厂用模数为3.4、密度为1.28g/cm3的水玻璃配料，粉液比可抵达1.4。硅微粉的本领请求见表2。

经湿法球磨、单槽沉没、磁选及离子高纯水责罚，果然产生圆形，双峰粒度级配，这类高纯低杂质的粉粒，比人为级配更愿望。已在我公司现实运用，成绩杰出。

(2)巩固逼壳工序的现场品质办理，按行业准则操纵。同时应将涂料、撒砂、强硬场所与型壳枯燥阻隔断。后者把持温度、湿度，前者巩固除尘、防腐，进而有益于型壳品质的安稳及革新操纵处境。

(3)采取石英-硅溶胶型壳代替第一、二层石英-水玻璃型壳，统统撤消面层和过渡层的水玻璃及氯化氨强硬剂。筹划讲明铸件成本仅增多0.46元/kg(见表3)，而制壳临盆周期与水玻璃型壳基真类似。

2、复合型壳

为降服上述水玻璃型壳的毛病，当前不少工场将第一、二层改用锆英石及莫来石-硅溶胶型壳。背层仍采取原有水玻璃型壳工艺。它是聚集硅胶型壳的优秀的表面品质和水玻璃低成本、短周期的好处的一种矫正计划。与水玻璃型壳比拟，其铸件表面品质有了很大升高，表面粗拙度消沉、表面弊病增加、返修率降落。可运用于不锈钢、耐热钢等高合金钢。临盆周期则比低温蜡-硅溶胶型壳短很多，与水玻璃型壳相近(表1)。

2.1存在的首要题目

(1)由于背层保存了水玻璃粘结剂，故其型壳全体高温强度、抗蠕变才能比硅溶胶型壳低(表4)。其型焙烧温度只限于℃如下。℃之后型壳变形量增多了30%。而硅溶胶型壳焙烧温度可达-℃，在℃之前型壳稳固形(表4)。故复合型壳浇注的铸件尺寸精度(包罗形位公役)均比不上硅溶胶型壳。不时在浇注大型(10kg以上)铸件时要选取增多硅溶胶型壳层数的办法(通常起码增多2层)以求赢得高的高温强度及避让铸件变形。

(2)由于型壳前2层是影响型壳透气性的主因，由水玻璃型壳改成硅溶胶后，型壳的全体透气性大幅消沉，在焙烧温度较低、保温时候不敷永劫，常会产生铸件气孔及浇不够、冷隔等弊病，故复合型壳较难运用于薄壁(δ≤3mm)件、小件及特小件(小于50g)。又因型壳高温强度不及硅溶胶型壳，更易产生上述次品。总之，复合型壳的透气性不如水玻璃型壳也不如硅溶胶型壳。

(3)复合型壳铸件品质安稳性比水玻璃好，但远不如硅溶胶型壳。其背层仍保存水玻璃粘结剂，为消沉成本仍采取价值较低、品质不安稳的耐火材料，如黏土、颗粒粒砂等，且在制壳工艺把持方面与水玻璃型壳类似，致使铸件品质安稳性差。尤为是10kg以上的大件及1kg如下的小件，次品率及返修率均比硅溶胶型壳高。

(4)复合型壳由于采取价昂的锆英石做面层，其型壳成本是水玻璃型壳的4.5倍(表1)，若背层采取莫来石砂粉，其型壳成本与硅溶胶型壳成真出入无几，每kg铸件成本仅出入1元。其成本低的上风并不显然。

(5)复合型壳不能运用中温蜡料。中温蜡不能运用开水脱蜡。在高压釜中脱蜡时，由于高温、高压(℃，0.7MPa)中温蜡液会与背层中的水玻璃及残留强硬剂产生激烈的皂化反响(白色泡沫状皂化物)，不经回收责罚没法回用。而硅溶胶型壳，则能够运用低、中温蜡，无此弊端。

综上所述，复合型壳是水玻璃型壳的矫正，在铸件表面品质、制品率及返修率方面比前者优良，但与硅溶胶型壳仍有实质差异。除临盆周期较短，制壳成本稍低除外其铸件品质及安稳性不及硅溶胶型壳。

2.2矫正方位

(1)采取石英代替锆英砂用于面层型壳耐火材料。铸件表面品质不统统取决于面层型壳耐火材料，而与粘结剂有亲近干系，也与蜡料相干(蜡模表面粗拙度、皂化物残留等)。复合型壳只可采取低温蜡，大部份运用于表面粗拙度中等(Ra=6.3-12.5)、尺寸精度不甚高(CT4-CT6)的精铸件，推行解释采取石英-硅溶胶面层代替锆英石-硅溶胶是统统可行的。

这一办法使每t铸件型壳成本由原-元降落到元，与水玻璃型壳比仅增多元。

(2)巩固逼壳工序尤为是背层制壳的品质办理及处境革新(详见本文1，2节)。

(3)背层该当采取品质安稳、高温机能优秀而成真相对廉价的耐火材料，同时要统筹与面层型壳耐火材料膨胀率相般配。引荐如下2种罕用的背层材料。

①耐火黏土-石英粉涂料(各50%)，撒颗粒砂(耐火砖废物击碎过筛而制成)，其好处是泉源广、价值低，其型壳高温强度和抗蠕变才能均高于莫来石、铝矾土。价值仅为铝矾土的1/2-1/3。它实用于锆英石或石英石做面层的复合型壳。

②耐火黏土-颗粒粉涂料(体积比为3：7)，撒颗粒砂。此计划只实用于锆英石复合型壳。有些工场复合型壳背层采取莫来石砂粉或铝矾土，其涂料机能较安稳，壳薄、易焙烧，但成本过高且其型壳高温机能不及上2种型壳。铝矾土脱壳机能较差。至于废陶磁器皿、硫璃瓦、地砖等击碎而成的材料价值虽低，但未经高温烧成，成份繁杂，型壳高温开裂偏向大，耐火度偏低。浇注后(尤为是厚大件)脱壳艰难，不宜采取。

3、硅溶胶（低温蜡）型壳

这一工艺吻合国情，在锻造1kg以上，分外是5kg以上中大件铸件时，具备更大的适应性和优良性(与中温蜡比拟)。

通常来讲，中大铸件的品质请求，分外是表面粗拙度、尺寸精度以及形位公役的请求不会过高，采取高熔点中温蜡并无须要。中温蜡需求高压(大于6-7MPa)或液态蜡压注蜡模，征战投资大。中温蜡厚大蜡模易缩陷、变形、成本高。低温蜡成型容易、征战容易，而蜡模表面粗拙度出入不大。

这一工艺比复合型壳品质安稳，尤为是铸件尺寸精度高，因它没有水玻璃存在，型壳高温机能好，在-℃焙烧后型壳透气性高，抗蠕变才能强(表4)，既可实用于薄壁件，繁杂构造的中小件，又可临盆重达50-kg的特大件，如水泵、叶轮、导流壳、泵体、球阀体、阀板等。关于薄壁中小件或大件能够采取叉壳或抬壳在炉前直接浇注，更可赢得高制品率。

3.1存在题目

(1)由于采取低温蜡，大部份型壳在水中脱蜡，未免有皂化物残留投入型壳中(尤为是复合型壳及水玻璃型壳同时脱蜡时)易产生铸件表面搀合，返修率稍高，这是其毛病之一。

(2)制壳临盆周期长是它的最大毛病和不够(见表1)，尤为在临盆大件，有深孔、深槽件时，每层枯燥常要24-48h。以50kg双流道叶轮为例，常须10-15d

制壳时候，稍有未干透之死角，在水脱蜡时会产生硅溶胶回溶，型壳裂纹。

(3)硅溶胶型壳(低温蜡)型壳成本较水玻璃型壳高5倍(每t铸件制壳成本为元)，比复合型壳高17%。铸件成真响应较高。

3.2矫正方位

(1)为避让因低温蜡回收责罚不统统及用水脱蜡时与复合型壳或水玻璃型壳共用统一开水槽，易产生铸件皂化物搀合弊病应选取如下办法。

①采取蒸气脱蜡(蒸气压力0.2-0.4MPa，温度-℃)代替水脱蜡，不单能够避让皂化物搀合并且型壳不易产生裂纹，对铸件的品质安稳更有保证。

②若采取开水脱蜡，应在水中加人体积分数为1%-3%的产业盐酸，脱蜡后再用含盐酸的开水洗濯每组型壳以增加皂化物残留。尽大概不要与水玻璃型壳、复合型壳共用统一槽水脱蜡，也可改换水液，独自集合脱蜡，以增加皂化物入壳。

③回收蜡责罚可用盐酸的体积分数为3%-5%的酸化水，沸腾及沉没时候要充足长。冬天强硬水温度低，水玻璃及复合型壳中Na2O的残留量高，蜡料皂化也较严峻，应多加盐酸责罚回收蜡，增加皂化物。蜡料责罚后，实时补加硬脂酸也很紧要。

(2)为增加制壳临盆周期，可采取“快干硅溶胶”制壳，此工艺已日渐老练，其各层型壳枯燥时候可增加1/2以上。小件各层(除着末层外)枯燥仅须3h，制壳时候由原63h增加为24h。中大件也较通常硅溶胶增加50%。而其商场价只升高20-30%，统统可由场所、电耗的增加及临盆率的升高来补偿。快干硅溶胶的推行运用是硅溶胶制壳工艺的革新必由之路，将会渐渐扩展运用。

(3)为消沉硅溶胶型壳的成本，最有用的办法是采取石英石代替锆英石做面层型壳耐火材料。当前锆英石耐火材料占周全硅溶胶制壳成本的60%，改用石英后每t铸件制壳成本由元降为元，降落55.8%。中大件可采取熔融石英砂(粉)代替锆英砂(粉)已渐渐在推行运用。

4、硅溶胶（中温蜡）型壳

这是国际上通用的精铸件临盆工艺，它具备最高的铸件品质、最低的返修率，分外恰当于表面粗拙度请求高(Ra0.8-3.2)，尺寸精度高(CT3-CT5级)的中小件、特小件(2-g)。但由于征战及成本束缚，较少运用于中大件(5-kg)。

4.1存在题目

(1)成本高，其型壳临盆成本是水玻璃型壳的8倍。比低温蜡-硅溶胶型壳也凌驾25%。首要缘故是其制壳、蜡模材料成本高，且征战耗电也大很多，征战投资也大。

(2)临盆周期与低温蜡-硅溶胶型壳类似，比水玻璃及复合型壳长很多(表1)。

(3)临盆5-50kg的中大件不时要采取中温液态蜡(65-70℃)及高压(4.0-7.0MPa)注蜡，厚壁蜡模易缩凹，铸件尺寸精度并不过高，中大件对尺寸精度、表面粗拙度请求也没有小件那末高，故中大件较少采取硅溶胶(中温蜡)型壳。

4.2矫正方位

(1)为消沉成本，保证品质，在治理了石英对中温蜡潮湿性很差的艰难后，采取石英石或熔融石英代替锆英石无疑是一方位。熔融石英其热膨胀系数仅为5×10-7/℃，且其价值惟独锆英石的1/6。在海外，熔融石英已渐渐在扩展运用范畴。

(2)采取快干硅溶胶增加制壳周期是国表里同业配合勉力的方位(见前述)。

(3)研发国产的中温蜡或矫正白腊一硬脂酸低温蜡是我国精铸界的紧要职责。怎样治理国产中温蜡或矫正型的低温蜡回收责罚的艰难，使其在临盆中能永远维持蜡料机能稳固动是是否推行运用的关键。

5、收场语

(1)各式型壳工艺有其不同的实用目标，筛选的根据是：铸件的品质请求、价位及交货期。归纳思考，确实采用最经济公道的制壳工艺计划是保证临盆优良、低成本铸件的根基。

(2)水玻璃型壳虽有不少好处但粘结剂自身固有的毛病使铸件品质难以升高，品质安稳性也差。以来将会渐渐被复合型壳，尤为是成本低的石英一硅溶胶复合壳所代替。

(3)硅溶胶是愿望的粘结剂，其型壳品质高，铸件品质安稳，返修率低，是以来的进展方位。石英石、熔融石英耐火料在面层型壳中的运用，快干硅溶胶的推行，将其临盆成本及制壳周期大大消沉和增加，降服了这2点不够，硅溶胶型壳(低温蜡或中温蜡)将在我国精铸界赢得遍及运用，终归高的铸件品质是最紧要的目标。

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