熔模精密鑄造又稱“失蠟鑄造“，通常是在蠟?zāi)１砻嫱可蠑?shù)層耐火材料，待其硬化干燥后，將其中的蠟?zāi)Ｈ廴ザ瞥尚蜌?，再?jīng)過焙燒，然后進(jìn)行澆注，而獲得鑄件的一種方法，由于獲得的鑄件具有較高的尺寸精度和表面光潔度，故又稱“熔模精密鑄造“
熔模精密鑄造的工藝過程見圖1?？捎萌勰＞荑T造法生產(chǎn)的合金種類有碳素鋼、合金鋼、耐熱合金、不銹鋼、精密合金、永磁合金、軸承合金、銅合金、鋁合金、鈦合金和球墨鑄鐵等。
熔模精密鑄件的形狀一般都比較復(fù)雜，鑄件上可鑄出孔的最小直徑可達(dá)0.5mm，鑄件的最小壁厚為0.3mm。在生產(chǎn)中可將一些原來由幾個(gè)零件組合而成的部件，通過改變零件的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)成為整體零件而直接由熔模精密鑄造鑄出，以節(jié)省加工工時(shí)和金屬材料的消耗，使零件結(jié)構(gòu)更為合理。
熔模精密鑄件的重量大多為零點(diǎn)幾十牛（即幾十克到幾公斤），太重的鑄件用熔模精密鑄造法生產(chǎn)較為麻煩，但目前生產(chǎn)大的熔模精密鑄件的重量已達(dá)800牛左右。
熔模精密鑄造工藝過程較復(fù)雜，且不易控制，使用和消耗的材料較貴，故它適用于生產(chǎn)形狀復(fù)雜、精度要求高、或很難進(jìn)行其它加工的小型零件，如渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片等。 熔模精密鑄造的工藝過程見圖2。
5.2 熔模的制造
熔模精密鑄造生產(chǎn)的第一個(gè)工序就是制造熔模，熔模是用來形成耐火型殼中型腔的模型，所以要獲得尺寸精度和表面光潔度高的鑄件，首先熔模本身就應(yīng)該具有高的尺寸精度和表面光潔度。此外熔模本身的性能還應(yīng)盡可能使隨后的制型殼等工序簡單易行。為得到上述高質(zhì)量要求的熔模，除了應(yīng)有好的壓型（壓制熔模的模具）外，還必須選擇合適的制模材料（簡稱模料）和合理的制模工藝。
5.2.1 模料
制模材料的性能不單應(yīng)保證方便地制得尺寸精確和表面光潔度高，強(qiáng)度好，重量輕的熔模，它還應(yīng)為型殼的制造和獲得良好鑄件創(chuàng)造條件。模料一般用蠟料、天然樹脂和塑料（合成樹脂）配制。凡主要用蠟料配制的模料稱為蠟基模料，它們的熔點(diǎn)較低，為60～700C；凡主要用天然樹脂配制的模料稱為樹脂基模料，熔點(diǎn)稍高，約70～1200C。
經(jīng)常用來配制模料的原材料的性能見表1。
表1. 常用模料原材料的性能
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名稱
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熔點(diǎn)
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灰分(重量％)
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重度(牛/米2)
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抗拉強(qiáng)度(牛/米2)
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延伸率(%)
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線收縮率(%)
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軟化點(diǎn)
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石蠟
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58-66
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-0.11
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(8.5-8.7)X103
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(2.21-2.94)X105
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2-2.5
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0.5-0.7
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約30
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硬脂酸
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70-71
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-0.02
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(8.4-8.7)X103
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(1.72-1.96)X105
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2.0-3.0
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0.6-0.69
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約35
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松香
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89-93
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-0.03
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(8.8-10.7)X103
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0.07-0.09
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52-66
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川蠟
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80-85
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0.036-0.051
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(9.0-9.3)X103
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(11.3-12.7)X105
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1.6-2.2
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0.8-1.2
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地蠟
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67-80
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0.03
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9.8X104
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71.74X105
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2.0
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約40
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褐煤蠟
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82-87
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(8.6-10.1)X103
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0.1-0.5
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聚乙烯
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115-130
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0.04-0.08
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(8.8-9.1)X103
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(118-137)X105
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1-1.5
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約80
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圖2 熔模精密鑄造工藝過程
5.2.2模料的配制及回收
1） 模料的配制
配制模料的目的是將組成模料的各種原材料混合成均勻的一體，并使模料的狀態(tài)符合壓制熔模的要求。
配制時(shí)主要用加熱的方法使各種原材料熔化混合成一體，而后在冷卻情況下，將模料劇烈攪拌，使模料成為糊膏狀態(tài)供壓制熔模用。有時(shí)也有將模料熔化為液體直接澆注熔模的情況。
2）模料的回收。
使用樹脂基模料時(shí)，由于對(duì)熔模的質(zhì)量要求高，大多用新材料配制模料壓制鑄件的熔模。而脫模后回收的模料，在重熔過濾后用來制作澆冒口系統(tǒng)的熔模。
使用蠟基模料時(shí)，脫模后所得的模料可以回收，再用來制造新的熔模?？墒窃谘h(huán)使用時(shí)，模料的性能會(huì)變壞，脆性增大，灰分增多，流動(dòng)性下降，收縮率增加，顏色由白變褐，這些主要與模料中硬脂酸的變質(zhì)有關(guān)。因此，為了盡可能地恢復(fù)舊模料的原有性能，就要從舊模料中除去皂鹽，常用的方法有鹽酸（硫酸）處理法，活性白土處理法和電解回收法。
5.2.3熔模和模組的制造
1）熔模的制造
生產(chǎn)中大多采用壓力把糊狀模料壓入壓型的方法制造熔模。壓制熔之前，需先在壓型表面涂薄層分型劑，以便從壓型中取出熔模。壓制蠟基模料時(shí)，分型劑可為機(jī)油、松節(jié)油等；壓制樹脂基模料時(shí)，常用 麻油和酒精的混合液或硅油作分型劑。分型劑層越薄越好，使熔模能更好地復(fù)制壓型的表面，提高熔模的表面光潔度。壓制熔模的方法有三種，柱塞加壓法、氣壓法和活塞加壓法。
2）熔模的組裝
熔模的組裝是把形成鑄件的熔模和形成澆冒口系統(tǒng)的熔模組合在一起，主要有兩種方法：
1、焊接法 用薄片狀的烙鐵，將熔模的連接部位熔化，使熔模焊在一起。此法較普遍。
2．機(jī)械組裝法 在大量生產(chǎn)小型熔模精密鑄件時(shí)，國外已廣泛采有機(jī)械組裝法組合模組，采用此種模組可使模組組合和效率大大提高，工作條件也得到了改善。
5.3 型殼的制造
熔模精密鑄造的鑄型可分為實(shí)體型和多層型殼兩種，目前普遍采用的是多型殼。
將模組浸涂耐火涂料后，撒上料狀耐火材料，再經(jīng)干燥、硬化，如此反復(fù)多次，使耐火涂掛層達(dá)到需要的厚度為止，這樣便在模組上形成了多層型殼，通常將近其停放一段時(shí)間，使其充分硬化，然后熔失模組，便得到多層型殼。
多層殼有的需要裝箱填砂；有的則不需要，經(jīng)過焙燒后就可直接進(jìn)行澆注。
在熔失熔模時(shí)，型殼會(huì)受到體積正在增大的熔融模料的壓力；在焙燒和注時(shí)，型殼各部分會(huì)產(chǎn)生相互牽制而又不均的膨脹的收縮，因此，金屬還可能與型殼材料發(fā)生高溫化學(xué)反應(yīng)。所以對(duì)型殼便有一定的性能要求，如小的膨脹率和收縮率；高的機(jī)械強(qiáng)度、抗熱震性、而火度和高溫下的化學(xué)穩(wěn)定性；型殼還應(yīng)有一定的透氣性，以便澆注時(shí)型殼內(nèi)的氣體能順利外逸。這些都與制造型殼時(shí)所采用的耐火材料、粘結(jié)劑以及工藝有關(guān)。
5.3.1制造型殼用的材料
制造型殼用的材料可分為兩種類型，一種是用來直接形成型殼的，如耐火材料、粘結(jié)劑等；另一類是為了獲得優(yōu)質(zhì)的型殼，簡化操作、改善工藝用的材料，如熔劑、硬化劑、表面活性劑等。
1）耐火材料
目前熔模精密鑄造中所用的耐火材料主要為石英和剛玉，以及硅酸鋁耐火材料，如耐火粘土、鋁釩土、焦寶石等。有時(shí)也用鋯英石、鎂砂（MgO）等。
2） 粘結(jié)劑
在熔模精密鑄造中用得最普遍的粘結(jié)劑是硅酸膠體溶液（簡稱硅酸溶膠），如硅酸乙酯水解液、水玻璃和硅溶膠等。組成它們的物質(zhì)主要為硅酸（H2SiO3）和溶劑，有時(shí)也有穩(wěn)定劑，如硅溶膠中的NaOH。
硅酸乙酯水解液是硅酸乙酯經(jīng)水解后所得的硅酸溶膠模鑄造中用得最早、最普遍的粘結(jié)劑；水玻璃殼型易變形、開裂，用它澆注的鑄件尺寸精度和表面光潔度都較差。但在我國，當(dāng)生產(chǎn)精度要求較的碳素鋼鑄件和熔點(diǎn)較低的有色合金鑄件時(shí)，水玻璃仍被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)；硅溶膠的穩(wěn)定性好，可長期存放，制型殼時(shí)不需專門的硬化劑，但硅溶膠對(duì)熔模的潤濕稍差，型殼硬化過程是一個(gè)干燥過程，需時(shí)較長。
5.3.2 制殼工藝
制殼過程中的主要工序和工藝為：
1） 模組的除油和脫脂
在采用蠟基模料制熔模時(shí)，為了提高涂料潤濕模組表面的能力，需將模組表面的油污去除掉。
2） 在模組上涂掛涂料和撒砂
涂掛涂料以前,應(yīng)先把涂料攪拌均勻,盡可能減少涂料桶中耐火材料的沉淀,調(diào)整好涂料的粘度或比重，以使涂料能很好地充填和潤濕熔模，掛涂料時(shí),把模組浸泡在涂料中,左右上下晃動(dòng),使涂料能很好潤濕熔模，均勻覆蓋模組表面。涂料涂好后，即可進(jìn)行撒吵。
3） 型殼干燥和硬化
每涂復(fù)好一層型殼以后，就要對(duì)它進(jìn)行干燥和硬化，使涂料中的粘結(jié)劑由溶膠向凍膠、凝膠轉(zhuǎn)變，把耐火材料連在一起。
4） 自型殼中熔失熔模
型殼完全硬化后，需從型殼中熔去模組，因模組常用蠟基模料制成，所以也把此工序稱為脫蠟。根據(jù)加熱方法的不同，有很多，脫蠟方法，用得較多的是熱水法和同壓蒸汽法。
5） 焙燒型殼
如需造型（填砂）澆注，在焙燒之前，先將脫模后的型殼埋箱內(nèi)的砂粒之中，再裝爐焙燒。如型殼高溫強(qiáng)度大，不需造型澆注，則可把脫模后的型殼直接送入爐內(nèi)焙燒。焙燒時(shí)逐步增加爐溫，將型殼加熱至8000-10000C，保溫一段時(shí)間，即可進(jìn)行澆注。
5.4熔模精密鑄件的澆注和清理
5.4.1熔模精密鑄件的澆注
熔模精密鑄造時(shí)常用的澆注方法有：
1）熱型重力澆注方法有以下幾種。
這是用得最廣泛的一種澆注形式，即型殼從焙燒爐中取出后，在高溫下進(jìn)行由澆注。此時(shí)金屬在型殼中冷卻較慢，能在流動(dòng)性較高的情況下充填鑄型，故鑄件能很好復(fù)制型腔的形狀，提高了鑄件的精度。但鑄件在熱型中的緩慢冷卻會(huì)使晶粒粗大，這就降低了鑄件的機(jī)械性能。在澆注碳鋼鑄件時(shí)，冷卻較慢的鑄件表面還易氧化和脫碳，從而降低了鑄件的表面硬度、光潔度和尺寸精度。
2）真空吸氣澆注
將型殼如圖3所示放在真空澆注箱中，通過型殼中的微小孔隙吸走型腔中的氣體，使液態(tài)金屬能更好地充填型腔，復(fù)制型腔的形狀，提高鑄件精度，防止氣孔、澆不足的缺陷。該法已在國外應(yīng)用。
圖3 真空吸氣澆注裝置示意圖
3）壓力下結(jié)晶
將型殼放在壓力罐內(nèi)進(jìn)行澆注，結(jié)束后，立即封閉壓力罐，向罐內(nèi)通入高壓空氣或惰性氣體，使鑄件在壓力下凝固，以增大鑄件的致密度。在國外最大壓力已達(dá)150atm。
4）定向結(jié)晶（定向凝固）
一些熔模精密鑄件如渦輪機(jī)葉片、磁鋼等，如果它們的結(jié)晶組織是按一定方向排列的柱狀晶，它們的工作性能便可提高很多，所以熔模精密鑄造定向結(jié)晶技術(shù)正迅速地得到發(fā)展。
5.4.2熔模精密鑄件的清理
熔模精密鑄件清理的內(nèi)容主要為：（1）從鑄件上清除型殼；（2）自澆冒系統(tǒng)上取下鑄件；（3）去除鑄件上所粘附的型殼耐火材料；（4）鑄件熱處理后的清理，如除氧化皮、盡邊和切割澆口殘余等。
5.5 熔模精密鑄造工藝設(shè)計(jì)如同一般鑄造工藝設(shè)計(jì)，熔模精密鑄造工藝設(shè)計(jì)的任務(wù)為：
（1）分析鑄件結(jié)構(gòu)的工藝性；
（2）選擇合理的工藝方案，確定有關(guān)的鑄造工藝參數(shù)，在上述基礎(chǔ)上繪制鑄件圖；
（3）設(shè)計(jì)澆冒系統(tǒng)，確定模組結(jié)構(gòu)。
在考慮上述三方面的問題時(shí)，主要的依據(jù)仍是一般鑄造過程的基本原則，尤其在確定工藝方案、工藝參數(shù)時(shí)（如鑄造圓角，撥模斜度、加工余量、工藝筋等），除了具體數(shù)據(jù)由于熔模精密鑄造的工藝特點(diǎn)稍有不同之外，而設(shè)計(jì)原則與砂型鑄造完全相同。
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