熔模铸造蜡模变形等缺陷分析

潘玉洪

1 提出问题

当蜡模存在变形、裂纹或缩陷，气孔、顶杆凹坑、活块不到位，或夹杂物等缺陷时，不仅浪费了人工和生产时间，有时还会影响生产进度、交货期限。 因此，应该及时地解决。

2 缺陷概述

（1）变形：蜡模的形状不符合图纸的要求（如图 1）。

（2）裂纹：蜡模局部裂纹，常出现在蜡模的分型面（如图 2）。

（3）缩陷：蜡模肥厚处出现局部收缩产生的凹陷（如图 3）。

（4）气孔：蜡模的局部表面上，留有表面光滑的气穴（如图4）。

（5）顶杆凹坑：在蜡模上与顶杆相应的部位呈现凹坑（如图5）。

（6）活块不到位：蜡模与活块对应的局部出现多余的蜡料（如图6）。

（7）夹杂物：蜡模上局部有夹杂物（如图7）。

3 变形

3.1 产生原因

图1 变形 上图正常，下图变形

图2 裂纹

图3 缩陷

图4 气孔

图5 顶杆凹坑

图6 活块不到位 左：不正常，蜡模前端多出

图7 夹杂物

（1）压型设计不当，如蜡模的平面较大，而没有工艺孔或工艺筋，或拔模斜度不够等原因，造成蜡模变形；或起模操作不当，使蜡模变形。

（2）起模时间（蜡模在压型中的冷却时间，称为起模时间）短，蜡模在压型中的冷却不足，没有形成一定的强度；或起模后冷却水的温度较高，或冷却时间不足，或冷却方法不当，造成蜡模变形。

（3）蜡模存放状态不当，易变形的蜡模没有放置在专用的工装，或支架，或胎具上，使蜡模变形。

（4）蜡模存放场地温度高，或蜡模存放时间过长，使蜡模产生变形。

（5）蜡料的收缩率大，热稳定性较差，软化点低等原因，使蜡模易产生变形。

3.2 防止措施

（1）改进压型设计，在蜡模的大平面，或壁厚薄交接处增设工艺孔，或工艺筋；必要时，增加拔模斜度，或起模装置，以利于起模；注意起模操作方法，防止蜡模变形。

（2）根据注蜡温度，蜡模的大小和壁厚，以及冷却条件确定起模时间，一般为20～100s。 起模后立即放在冷却水中冷却， 冷却水的温度为18℃～20℃为宜。 适当延长蜡模在压型中的保压时间，以及起模时间； 对于易变形的大件应与工装， 或支架，或胎具一起冷却等。

（3）对于易变形的蜡模应放置在专用的工装，或支架，或胎具上，防止蜡模变形。

（4）控制蜡模存放场地或蜡模库的温度，一般以18℃～20℃为宜； 控制蜡模的存放时间不易过长，做到蜡模计划生产，合理摆放，并且蜡模库按照“先进先出”的原则，控制蜡模的存放时间。

（5） 当选用60℃白石蜡代替58℃白石蜡时，减少其收缩率，提高强度和软化点温度。或提高蜡料中石蜡的含量5%～10%，即55%～60%，也可减少蜡料的收缩率，提高强度和软化点温度。或采用60℃白石蜡 （含量95%） 与低分子聚乙烯 （含量5%）配制的蜡料，其收缩率约为1%。

4 裂纹

4.1 产生原因

（1）蜡料的收缩率大，塑性差

当采用58℃精白蜡或白石蜡与一级硬脂酸按照各50%配制蜡料时， 笔者检测大量的蜡模尺寸表明，其自由收缩率为2%。资料介绍，当蜡料中硬脂酸的含量大于80%时，其韧性或塑性差。易引起蜡模产生裂纹。

（2）压型的温度过低，或制模间的温度过低，或冷却水的温度过低， 或蜡模在压型中冷却的时间过长（即起模时间过长），导致蜡模冷却过快，当蜡模收缩受阻时，易产生裂纹。

（3）蜡模结构不合理，或压型设计不合理，使蜡模收缩时受阻，在其薄弱部位产生裂纹。

（4）抽取芯棒的时间太晚，或起模方法不当，造成蜡模产生裂纹。

4.2 防止措施

我们的学生只有经历不断地解决问题，产生新问题，再解决问题又产生新问题，才能在多思中培养良好的思维品质。同时,只有经历过一次次心动，学生的内心才会掀起连绵不断的情感波澜，课堂中才会迸发出精彩的火花。

（1） 当选用60℃白石蜡代替58℃白石蜡时，其收缩率减少。 控制蜡料中硬脂酸的含量不能超过80%。 或采用60℃白石蜡（含量95%）与低分子聚乙烯（含量5%）配制的蜡料，其收缩率约为1%。

（2）控制压型的温度在 20℃～25℃为宜，制模间的温度控制在18℃～20℃为宜，冷却水的温度控制在18℃～20℃为宜，必要时制模间应安装空调。

（3）改进蜡模设计（即压型设计），尽量使其壁厚均匀，或圆角过渡；必要时增加工艺筋，把蜡模收缩时的应力降到不产生裂纹的程度为宜。

（4）及时取出随蜡模一起冷却的芯棒，使其不能阻碍蜡模的收缩。 图2 的蜡模开裂就是芯棒取出过晚造成的。

改进起模方法，必要时增加起模装置。

5 缩陷

5.1 产生原因

（1）蜡模注射压力小或保压时间不足，使蜡模的厚大处得不到充分的补缩而造成蜡模缩陷。

（2）注蜡孔小，或位置不当，使蜡模的注入量不足，蜡模厚大处得不到充分的补缩。

（4）注蜡时蜡料的温度过高，或压型的温度过高，或两者都高，使蜡料的收缩率增大，当得不到充分的补缩时，便产生缩陷。

（5）蜡料的收缩率较大。

5.2 防止措施

（1） 适当提高注射压力， 一般选用 0.2～0.5 MPa；提高注射压力不仅增加压型中蜡料的密度，而且可以降低蜡料的收缩率。 适当的增加保压时间，一般选用3～10s 或更长；同样可以减少蜡料的收缩率；增加蜡料的补缩能力。

（2）适当加大注蜡孔的截面，或改变注蜡孔的位置，使蜡模的壁厚处得到充分的补缩。

（3） 改进蜡模的结构设计， 以利于蜡料的补缩；必要时，在蜡模的肥厚处放置冷蜡块。

（4）注蜡时，控制蜡料和压型的温度，一般选用蜡料温度48℃～52℃， 压型的温度20℃～25℃为宜。

6 气孔

6.1 产生原因

（1） 生产中常采用螺旋式叶片搅拌机搅拌蜡料，在搅拌的过程中，不可避免地卷入很多气体；关键是搅拌后，蜡料没有充分回性处理，使大量的卷入气体仍然残留在蜡料中。

（2）注蜡孔的位置设置不合理，蜡料在注入压型型腔的过程中产生涡流，卷入气体。

（3）压型设计不当，不利于型腔排气。

6.2 防止措施

（1）蜡料搅拌后进行回性处理0.5 小时以上，使卷入蜡料中的气体充分溢出。

（2）改进注蜡孔的位置，避免蜡料在型腔中产生涡流。

（3）改进压型设计，以利于排出型腔中的气体。

7 顶杆凹坑

7.1 产生原因

（1）生产中为了方便起模，设计了顶杆；当顶杆没有及时复位时，在蜡模上出现了顶杆凹坑。

（2）蜡模在压型中冷却不充分，蜡模的表面硬度低；此时用顶杆起模，势必在顶杆的相应部位产生顶杆凹坑。

（3）顶杆的截面积小，蜡模的相应表面容易出现顶杆凹坑。

7.2 防止措施

（1）合型前检查压型，使顶杆处于正常位置；如发现顶杆没有复位，应及时纠正。

（2）适当延长蜡模在压型中的冷却时间，提高蜡模表面的硬度；但是不能冷却时间太长，防止蜡模出现开裂。

（3）在可能的情况下，适当加大顶杆的横截面积；以减少蜡模单位面积承受的应力。

8 活块不到位

8.1 产生原因

（1）合型时，活块没有锁紧；导致注蜡时，活块移位，在其相应的部位出现多余的蜡料。

（2）活块长期使用磨损较大，合型时不易被锁紧。

（3） 注射蜡料时的压力过大， 使活块产生位移。

8.2 防止措施

（1）合型时，锁紧活块；使其在注射蜡料过程中不能产生位移。

（2）压型在使用前应进行检查，合格后方可用于生产；发现活块磨损时，应及时修复，或更换。

（3）适当降低注射压力，使其保持在正常的使用范围之内。

9 夹杂物

9.1 产生原因

（1）蜡料的原材料中混入夹杂物，或蜡料保管不当混入夹杂物。

（2）制模间的工作场地不净洁，或压型时，没有清理干净型腔，留有夹杂物；在蜡模制作过程中产生夹杂物。

（3）面层涂料粘度太低，面层砂可能穿透面层涂料进入蜡模表面而产生夹杂物。

（4）型壳在脱蜡过程中，蜡料中混入夹杂物；脱蜡后静置的时间太短。

（5）蜡料在回收过程中，静置的时间太短，使混入的粉尘和沙粒等夹杂物没有沉淀、分离。

9.2 防止措施

（1）加强蜡料原材料的进厂检验，不合格的原材料不能进厂；加强仓库保管，避免夹杂物混入蜡料的原材料中；必要时，应密封存放，或用于生产时再次检验，不合格的原材料不能用于生产。

（2）经常清扫制模间，使其保持清洁；压制蜡模前要清理型腔，使其保持清洁。

（3）适当提高面层涂料粘度，或降低面层砂的撒砂力度；保证型壳面层质量。

（4）脱蜡后要静置2 小时以上，使蜡液中的夹杂物有效沉淀；并及时清理脱蜡槽底部的脏物。

（5）回收后的蜡料必须静置2 小时以上，使蜡液中的夹杂物有效地下沉、 分离； 回收浮在上面的、清洁的蜡液，及时清除下部的脏物。

10 蜡膜缺陷分析结论

10.1 制作蜡模是熔模铸造生产中的重要工序，蜡模的质量直接影响到铸件的质量；为此，在制作蜡模过程中要严格“三按（图纸、工艺和检验标准）”，要严格执行工艺和操作规程，要坚持“三检（自检、互检和专检）”，坚持做下去，就能保证或提高制模质量。

10.2 制作蜡模工序及工艺参数，见表1。

表1

[1]潘玉洪.熔模铸造缺陷图册[C]//全国铸造学会质量控制与测试技术学组第一届年会展览论文，1979.

[2]姜不居.实用熔模铸造技术[M].沈阳：辽宁科技出版社，2008：14～68.

[3]熔模铸造缺陷手册编委会.熔模铸造缺陷手册[K].北京：国防工业出版社，1983.