熔模精密铸造是一种先进的“近无余量”的薄壳热成型技术。该成型技术运用于各工业部门，如机械工业中的机床、仪器、仪表；交通运输工具中的飞机、船舶、火车、汽车等；航空航天中的火箭、卫星等。精铸技术也用于五金工具、运动器材及各种铸造工艺品。本书共分9章，内容包括绪论，精铸件工艺设计，压型设计与制造，熔模制造，型壳制造，熔模精铸型芯，合金的熔炼与浇铸，熔模精铸件清理与精整，熔模精铸件的热处理及艺术品熔模精铸。书后附录了熔模精铸件常见缺陷分析及其防止方法。全书简明扼要地介绍了熔模精铸的基本知识，解答了有关生产中的实际问题，对提高现场技术人员和工人的专业技术水平，指导精铸生产有着较强的实用价值。本书既可供上述人员自学阅读，又可作为有关职业学校的参考教材和熔模精铸企业的技术培训教材。
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绪论（1）
0.1 熔模精铸概论（1）
0.1.1 熔模精铸的定义（1）
0.1.2 熔模精铸的历史（1）
0.1.3 熔模精铸的现状（2）
0.2 熔模精铸工艺流程及特点（3）
0.2.1 熔模精铸的工艺流程（3）
0.2.2 熔模精铸的特点（5）
0.3 熔模精铸应用实例（6）
第1章 精铸件工艺设计（7）
1.1 精铸件工艺结构及其参数（7）
1.1.1 机械加工余量的确定原则（7）
1.1.2 壁厚及壁的连接要求（8）
1.1.3 对平面的要求（8）
1.1.4 对孔和槽的要求（8）
1.1.5 对顺序凝固的要求（9）
1.1.6 工艺筋和工艺孔（9）
1.2 精铸件基准面与分型面选择（10）
1.2.1 基准面选择原则（10）
1.2.2 分型面选择原则（11）
1.3 铸造工艺图与铸件图的绘制（11）
1.3.1 铸造工艺图（11）
1.3.2 铸件图（12）
1.4 浇注补缩系统设计（12）
1.4.1 浇注补缩系统的功能及要求（12）
1.4.2 浇注补缩系统的结构形式（13）
1.4.3 浇注补缩系统各组元设计（16）
1.4.4 典型精铸件的浇注补缩系统（25）
第2章 压型设计与制造（32）
2.1 压型的分类（32）
2.2 机加工压型（33）
2.2.1 对压型结构的要求（33）
2.2.2 常用压型的结构组成（33）
2.2.3 压型工作尺寸计算（34）
2.2.4 钢质压型制作要点（35）
2.3 铸造金属压型（36）
2.3.1 低熔点合金压型常用配方及性能（36）
2.3.2 低熔点合金压型制作要点（37）
2.4 石膏压型（38）
2.4.1 石膏浆料的配方（38）
2.4.2 石膏压型的制作过程（39）
2.5 硅橡胶压型（42）
2.5.1 常用制模硅橡胶的种类及性能（42）
2.5.2 硅橡胶压型制作过程（43）
2.6 其他母模复制压型（45）
2.6.1 环氧树脂压型（45）
2.6.2 电铸喷镀压型（45）
第3章 熔模制造（48）
3.1 模料常用原材料（48）
3.1.1 对模料原材料的基本要求（48）
3.1.2 模料原材料的种类（48）
3.2 常用模料的成分及性能（51）
3.2.1 蜡基模料（51）
3.2.2 树脂基模料（52）
3.2.3 填料模料（52）
3.2.4 水溶性模料（53）
3.2.5 商品化模料（55）
3.3 制模设备与工艺（57）
3.3.1 制模设备（57）
3.3.2 制模工艺要点（60）
3.4 熔模（67）
3.4.1 常见缺陷及其防止方法（67）
3.4.2 熔模的组焊（70）
3.5 旧模料的处理及回收（71）
3.5.1 蜡基模料的回收处理（71）
3.5.2 树脂基模料的回收处理（72）
第4章 型壳制造（75）
4.1 概述（75）
4.1.1 对型壳性能要求（75）
4.1.2 型壳的原材料及其作用（75）
4.2 制壳耐火材料（76）
4.2.1 石英（硅砂）（77）
4.2.2 电熔刚玉（78）
4.2.3 锆砂（锆英石）（79）
4.2.4 铝-硅系材料（80）
4.3 水玻璃粘结剂及制壳工艺（83）
4.3.1 水玻璃粘结剂（83）
4.3.2 水玻璃耐火涂料（85）
4.3.3 水玻璃型壳制壳工艺（91）
4.3.4 脱蜡与焙烧（98）
4.3.5 水玻璃型壳缺陷分析（101）
4.4 硅溶胶粘结剂及制壳工艺（104）
4.4.1 硅溶胶的特点（104）
4.4.2 硅溶胶的技术要求（105）
4.4.3 硅溶胶的稀释处理（106）
4.4.4 硅溶胶涂料配制及制壳工艺（106）
4.4.5 硅溶胶-水玻璃复合型壳工艺（108）
4.4.6 硅溶胶型壳的脱蜡与焙烧（109）
4.4.7 硅溶胶型壳缺陷分析（110）
4.5 硅酸乙酯粘结剂及制壳工艺（110）
4.5.1 硅酸乙酯的特性（110）
4.5.2 硅酸乙酯的技术要求（116）
4.5.3 硅酸乙酯水解（117）
4.5.4 硅酸乙酯涂料配制及制壳工艺（121）
4.5.5 硅酸乙酯型壳常见缺陷分析（124）
第5章 熔模精铸型芯（126）
5.1 型芯的种类（126）
5.1.1 为方便熔模制造的方法（126）
5.1.2 为方便涂料、制壳的方法（126）
5.2 可溶型芯的制作（127）
5.2.1 水溶尿素类型芯（127）
5.2.2 水溶石膏型芯（129）
5.2.3 水溶陶瓷型芯（130）
5.3 陶瓷型芯（133）
5.3.1 陶瓷型芯所用材料（133）
5.3.2 陶瓷型芯制造工艺（133）
5.4 水玻璃砂芯（143）
5.5 树脂砂替换粘结剂型芯（144）
5.6 细管及埋管型芯（144）
第6章 合金的熔炼与浇注（147）
6.1 铸钢及其熔炼（147）
6.1.1 铸钢的分类（147）
6.1.2 铸钢的牌号及性能（147）
6.1.3 铸钢的铸造性能（148）
6.1.4 铸钢的熔炼设备（149）
6.1.5 炼钢常用材料（151）
6.1.6 中频感应炉熔炼（152）
6.2 铸造有色合金及其焙炼（165）
6.2.1 铸造铝合金（166）
6.2.2 铸造铜合金（169）
6.3 合金的浇注（173）
6.3.1 熔模精铸常用浇注方法和适用范围（173）
6.3.2 重力浇注工艺参数对铸件质量的影响（173）
6.3.3 浇注操作工艺要点（176）
第7章 熔模精铸件清理与精整（178）
7.1 精铸件清理（178）
7.1.1 铸件组脱壳（清除型壳）（178）
7.1.2 切割浇冒口和工艺筋（178）
7.1.3 铸件表面及内腔清理（178）
7.2 精铸件的补焊（179）
7.2.1 补焊原则（179）
7.2.2 补焊方法及设备（179）
7.2.3 补焊用材料（180）
7.2.4 补焊工艺要点（182）
7.3 精铸件的精整（182）
7.3.1 铸件修整（182）
7.3.2 铸件矫正（182）
7.3.3 铸件光饰（183）
7.3.4 铸件的钝化与防锈处理（183）
第8章 熔模精铸件的热处理（189）
8.1 热处理的目的（189）
8.2 碳钢铸件热处理类型（189）
8.3 碳钢铸件常用热处理规范（191）
8.4 有色合金铸件的热处理（192）
8.4.1 有色合金铸件热处理特点（192）
8.4.2 铝合金铸件的热处理（193）
8.4.3 铜合金铸件的热处理（195）
第9章 艺术品熔模精铸（198）
9.1 艺术品熔模精铸的方法、特点及应用（198）
9.1.1 多层型壳法（198）
9.1.2 石膏铸型法（198）
9.2 艺术铸品的结构设计（199）
9.3 多层型壳的制作工艺（199）
9.3.1 一般熔模精铸法（199）
9.3.2 下芯熔模精铸法（199）
9.3.3 硅橡胶模直接结壳法（200）
9.3.4 多层型壳法艺术品用模料（201）
9.3.5 艺术品熔模精铸制模方法及应用特点（201）
9.4 石膏铸型的制作（202）
9.4.1 石膏型铸造艺术品的优点（202）
9.4.2 石膏型混合料的配方（203）
9.4.3 石膏铸型制作工艺（204）
9.4.4 石膏铸型的焙烧和浇注（205）
9.5 艺术铸件的焊接与着色（206）
9.5.1 艺术铸件的焊接（206）
9.5.2 艺术铸件的着色和保护（206）
9.6 大型铜佛像的熔模精铸实例（211）
附录 熔模精铸件常见缺陷分析及其防止方法（213）
参考文献（220）
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熔模精密铸造是一种先进的“近无余量”的薄壳热成型技术。我国各个工业部门都需要用该成型技术生产各种精密零部件，如机械工业中的机床、仪器、仪表；交通运输工具中的飞机、船舶、火车、汽车等；航空、航天中的火箭、卫星等。此外，精铸技术也与人们的生活息息相关，如五金工具、运动器材以及深受人们青睐的古色古香的各种铸造艺术品，如人像、佛像、动物像、灯饰品等。
然而，随着我国产业结构的调整，大多数铸造企业（包括熔模精铸）由城市向郊区农村转移，从事该行业的职工也大多来自农村，他们既缺乏精铸知识，也很难得到技术培训的机会。为提高这些职工的理论水平及操作技能，特编写本书。
本书简明扼要地介绍了熔模精铸的基本知识，解答了有关生产中的一些实际问题，对提高现场技术人员和工人的专业技术水平以及指导精铸生产有实用价值。该书既可供上述人员自学和阅读，同时也可作为有关职业学校的参考教材以及熔模精铸企业的技术培训教材。
本书由叶久新撰文、文晓涵完成CAD绘图。在编写过程中得到了长沙和平精密铸造厂等企业的关心和支持，在此一并表示感谢。书中如有不当之处，恳请读者批评指正。
编 者
2006年5月
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第1章 精铸件工艺设计
1.1 精铸件工艺结构及其参数
1.1.1 机械加工余量的确定原则
熔模精铸件因其尺寸精度较高和表面粗糙度较低，故大部分表面可以不需要机械加工或少加工，自然的加工余量就较小。然而加工余量的大小还取决于铸件的加工方法、被加工面的大小以及铸件结构等因素：
（1）加工面较大及离加工定位基准较远的加工面，加工余量应大些。
（2）易变形的铸件以及铸件上尺寸精度较低的加工面，加工余量应大些。
(3)有多项尺寸精度和形位公差综合要求的加工面，加工余量应大些。
（4）浇注时铸件的上表面气孔、夹渣较多，下表面砂眼较多而侧面较好，则上、下表面应取较大加工余量，侧面可以小些。
（5）水玻璃型壳比硅溶胶和硅酸乙酯型壳生产的铸件尺寸精度低、表面粗糙度大，应相应加大加工余量。
（6）碳素钢铸件因难免出现脱碳层，故加工余量应计入脱碳层厚度（一般为0.3~0.5mm）。
一般情况下，机械加工余量可参考表1-1。
表11熔模精铸件的机械加工余量
mm
铸件基本尺寸单面加工余量
切削加工磨削加工浇、冒口设置面
≤400.7~1.00.2~0.52.0
40~1001.0~1.50.5~0.73.0
100~2501.5~2.00.7~1.04.0
250~5002.0~3.01.0~1.55.0
注：表面需磨削时，应考虑先切削后磨削，须留有双重加工余量。
1.1.2 壁厚及壁的连接要求
熔模精铸件的壁厚设计要力求均匀，尽量减少热节；壁的交接处应做出圆角，不同壁厚要均匀过渡，以防熔模和铸件产生变形和裂纹，见表1-2。
表12熔模精铸件壁厚尺寸
mm
铸件外形尺寸10~5050~100100~200200~300>500
壁厚一般2.0~2.52.5~4.03.0~5.03.5~6.05.0~7.0
最小1.52.02.53.04.0
1.1.3 对平面的要求
熔模精铸件要尽可能避免大平面，平面尺寸一般最好不大于200mm×200mm,因为大平面在涂料制壳时极易产生夹砂、凹陷等缺陷。
1.1.4 对孔和槽的要求
熔模精铸工艺可以铸出比其他任何铸造工艺都复杂的孔和内腔，如弯管及管接头等零件（铸钢件能铸孔1.0~1.5），但应避免盲孔，以防涂料、撒砂不便。对于铸槽的宽度和深度，两者互相有一定的限制，对黑色金属通常为：
槽宽w(mm):≥2.5,4.0,6.0,8.0,10,16,20,24
最大深度h(mm)：≤5.0，8.0，20，32，46，80，120，150
1.1.5 对顺序凝固的要求
精铸件结构设计应力求避免分散的和孤立的热节，便于实现顺序凝固，以防止产生局部缩孔和缩松。当发现有不合理的铸件结构时，要主动与用户商量，在不影响使用要求的前提下，征得用户同意予以改进。这对简化铸造工艺过程，保证铸件质量，降低生产成本都有极大的作用。
1.1.6 工艺筋和工艺孔
工艺筋也称工艺肋。它不是铸件的一部分，只是为了防止熔模、铸件产生裂纹和变形的一种工艺措施，一般在铸件进行热处理后切割掉，如图1-1所示。工艺筋厚度一般为2~8mm。
图1-1 铸件上所设的工艺筋
1—防裂筋 2—防变形筋 3—内浇道
工艺孔的作用有三个：防止型壳开裂和变形；防止涂料堆积；减少或消除铸件上的热节。
图1-2是薄壁盘类零件，因该零件平面面积较大，容易产生型壳膨胀及铸件夹砂、凹陷等缺陷，而在大平面上开设四个工艺小孔后，就把大平面分割开来。这样，在涂料、制壳过程中自然形成四个小芯子支撑两边的型壳，不仅大大增加了两边型壳的强度，更可防止A、B两平面变形而产生铸件凹陷的缺陷。
图1-2 薄壁盘类铸件上设工艺孔
（a）改进前 （b）改进后
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