焙烧过程对首饰精密铸造影响因素分析.doc

焙烧过程对首饰精密铸造影响因素分析?l118?铸FOR造YOct.2007VOI.56NO.1O焙烧过程对首饰精密铸造影响因素分析金英福(延边大学_E-学院,吉林延吉133002)摘要:焙烧工艺对首饰铸件有很大的影响,研究了利用高温炉进行焙烧过程中,易出现的问题及解决措施.通过大量的试验验证,指出了石膏浇埋后自然凝固到焙烧操作中详细的温度及时问参数,利用高温炉进行焙烧时,根据首饰设计的复杂程度及种植蜡树的不同密度,不同规格铸筒,应选择不同工艺参数等问题,以消除铸件的各种缺陷,为完善首饰精密铸造提供了重要依据.关键词:焙烧;高温炉;温度中图分类号:TG249.5文献标识码:B文章编号:10014977(2007)10一l118一o3AnAnalysisofInfluenceofRoastingProcessonMakingPersonalOrnamentsbyPrecisionCastingJINYingfu(CollegeofEngineering,YanbianUniversity,Yanji133002,Jilin,China)Abstract.Techniquesofroastingprocesshavegreatinfluenceonthepeonalornamentsmadebyprecisioncasting.Theproblemsthat0f【enoccurintheroastingprocessbytheblastfurnacewereinvestigatedandthesolvingmethodstotheseproblemswereindicated.Throughalotofexperimentverifications,wegottheaccuracydataabouttemperatureandtimingintheworkingprocessofputtingtheplasterintothemold,naturalsolidifyingandroasting.Inroastingprocessdifferentdesignofpersonalornament,densityofwaxtreeandsizeofcastingboxneeddifferenttechnicaldata.Thesedatamayperfecttheaccuracycastingmodalofpersonalornaments.KeyWOrds:roasting;blastfurnace;temperature在首饰精密铸造生产过程中,铸件上气孔,鱼鳍状铸造缺陷时有发生,在整个铸造工序中焙烧工艺是关键之一.焙烧对首饰铸件造成的不合格有如下因素:没有遵守规定的焙烧时间;焙烧炉本身的缺陷所引起的不合格品;没有正确调整焙烧温度,从而引起石膏成分的变质.为此,本文总结试验结果研究了在铸件焙烧过程中的各种影响因素.1石膏的自然凝固将石膏浆浇埋的铸筒放人高温电炉之前,要在常温下自然凝固,凝固时间随着铸筒的直径大小而变化.最常用的直径为512.7cm的铸筒,在常温下凝固时间要保证l2h,而当铸简直径超过15cm以上时,所需自然凝固时间要在l624h左右.若在常温下因各种原因放置多日,会使石膏中水分完全挥发,将导致石膏体在焙烧过程中产生龟裂,根据石膏壁龟裂的程度不同,铸造出的首饰铸件表面粗糙,并在铸件表面形成薄薄残壁,影响铸造质量.在这种情况下的预防措施是将铸筒放人水中,浸泡数分钟,使石膏吸收充足的水分后,再进人焙烧程序.石膏体中所含的水分具有两种作用,第一可以防止焙烧时因缺少水分而使石膏壁龟裂,第二个作用是在高温炉中焙烧时所产生的水蒸气,使粘附于石膏壁上的残留蜡容易去除.2焙烧在焙烧过程中,应严格按照焙烧的操作规程,若操作不当,温度控制失误,由于石膏壁的厚度随首饰设计形状不同,种植的蜡模树的距离不同而有厚薄区别,在加热过程中石膏体膨胀不同,形成龟裂或破坏.在焙烧过程中易出现问题及预防措施分析如下.2.1焙烧炉目前市场上销售的焙烧炉有从侧面封闭(图1)和顶端封闭(图2)的两种方式,从侧面封闭的缺陷是摆放在封闭13的铸筒所受热量比放在焙烧炉内侧铸筒受热低,焙烧效果不够均匀.而顶端封闭式的缺陷是整体炉中铸筒上端温度偏低.在焙烧炉上虽附有测定炉内温度装置,但如上分析,根据铸筒在炉内的位置不收稿日期:2007-03-09收到初稿,2007-0410收到修订稿.作者简介:金英福(1963一),女,吉林敦化人,副教授,主要从事首饰设计与制作研究.电话:0433.2733211,E-mail:铸造金英福:焙烧过程对首饰精密铸造影响因素分析图1横式高温炉Fig.1Horizontaltypeheatbox图2纵式高温炉Fig.2Lengthwaysheatbox同,铸筒内的温度有差别,所以焙烧炉温度计上所显示的温度不是铸筒内准确温度,为掌握确切的铸筒温度,在察看温度计的同时,要学会观察高温炉内铸筒焙烧状态的方法,即当铸筒中主干蜡柱周围的石膏呈现灰色或呈灰色斑点状态时,说明石膏的焙烧没有达到浇注要求,而当石膏呈现白色通亮状态时,说明焙烧工序已达到浇注要求.2.2焙烧时间高温炉的焙烧时间与铸筒的大小,高温炉内铸筒的个数,高温炉的规格有关.商业上常用的直径为10.1cm的铸筒,能摆放40+的大型高温炉与摆放10+铸筒的中型炉的焙烧时间是不同的,但炉内最高温度不能超过786,若超过此温度,石膏成分会发生物理变化.当完成焙烧时,炉内的最低温度应保持在所要浇注金属规定的浇注温度,只有在这种温度环境下,熔化的金属才会流人石膏体中各个部位,获得完整的铸件.如果铸筒的温度过高,金属在石膏体中以熔化状态存在的时间变长,金属中的铜和锌会与石膏体内含有的硫酸钙发生反应产生气体,使铸件表面产生气孔.如果铸筒温度过低,熔化金属还未流到模型末端就凝固,铸件产生废品.在大批量生产时,为安全起见焙烧时间应按规定的焙烧工艺进行如图3,避免石膏型壁产生龟裂.不同规格铸筒所需要的焙烧时间如表1所示.一般各种不同金属的浇注温度(1)白金:当铸件壁较薄时565-621.C,当铸件壁较厚时482537;(2)黄金:当铸件壁较薄时428537,当铸件壁较厚时426-454;(3)银,黄铜:426-454;时间,h图3石膏型焙烧工艺曲线图Fig,3Bakingprocessgraphofgypsummould表1不同规格铸筒的焙烧工艺Table1Bakingprocessofdifferentsizebarrel部分生产企业,为缩短生产周期而减少焙烧时间,这将导致铸件废品,因此,在精密铸造中一定要遵守石膏焙烧工艺规定.如果在焙烧过程中,加热速度过快,在蜡模型的连接处石膏型壁容易产生裂纹,当将金属液浇人石膏体后,形成鱼鳍状的不良铸件.2.3焙烧时的注意要点(1)高温炉内铸筒的加热速度平均每分钟上升2是比较恰当的,即不同规格铸筒从基本温度148上升至最高温度732的平均加热速度.若加热过急,因石膏型壁的龟裂,导致铸件产生鱼鳍状不良品,铸筒在高温炉中加热时,蜡以液态形式脱落,有一部分的蜡则附着于石膏型壁上,当加热至539时残余的蜡变成碳.继续加热到760时一部分的碳与空气中的氧气结合,生成二氧化碳气体挥发,另一部分生成一氧化碳有毒气体,在浇注液态金属时可在浇注口看到蓝色火焰现象.未完全燃烧的碳也是导致铸件不合格的原因之一,为保证石膏焙烧质量,有必要在浇注前,仔细观察高温炉中铸筒浇注口的颜色.(2)铸筒中石膏的湿度较大时,在调整高温炉的温度时,需要缓慢上升温度,使铸筒内石膏的温度与高温炉的温度相同.当温度升高过急时,铸筒内石膏温度与高温炉内温度相差40左右.为此,高温炉的温度调至金属浇注温度后,至少需要维持30rain,才能保证铸筒的温度与高温炉的温度相同.(3)当高温炉的温度上升至815时,铸筒内的石膏体成分开始分解,产生二氧化硫与三氧化硫,这种气体与金属反应,使铸造金属的颜色发生变化.(4)铸筒放人未预热的高温炉时,在预热过程中,铸筒中的石膏水分蒸发,在这种状况下继续焙烧,会使部分蜡被石膏吸收,为防止这种现象,应把高温炉?l120?FOUNDRYOc1.2oo7VOI.56No.1O预热到148后放人铸筒焙烧.3铸件不合格原因分析在上述分析的焙烧过程中,由各种原因所生成的气体或操作失误,在浇注金属熔液后,使铸件表面形成很多的气孔或鱼鳍,除此之外,产生铸件不合格的主要原因有如下几点.(1)浇道设计不合理首饰模型浇道直径与长度的选择对首饰铸件也有很大的影响,浇道直径过小或长度过长的话,在浇注时,金属熔液不能充分流到铸型的每个角落而在中途凝固,铸件因得不到充分的金属液体供应,导致不合格品的出现.在铸造时为了补充模具金属凝固时的收缩部分,一般浇道的长度为2cm以内,但不能小于6mm,如果过短金属熔液在浇注过程中,产生冲击.(2)焙烧过程不正确焙烧时问不够充分,或高温炉内没有排气装置.如把铸筒放入已加热的高温炉内,则铸型内会产生很多的裂隙,因铸筒内自然凝固时铸型内所生成的水分不仅可以防止铸型在加热过程中产生裂隙的现象,还可以随着炉内温度的升高变成蒸气压把开始熔化的蜡排出炉外.如铸型内缺少这种必要的水分,铸造粉中的硫酸钙被高温分解使铸型产生龟裂导致铸型破坏.在高温炉中加热的顺序及时间根据铸筒的大小,个数的不同而选择不同参数.焙烧时间不够充分时石膏模型壁残留碳,在浇注金属液时与之反应产生气体.(3)铸筒温度加热过急这时蜡和水蒸气在石膏腔内沸腾,石膏型壁受到破坏,导致首饰铸件表面形成鱼鳍状不合格铸件.(4)熔化金属温度过高熔化金属时,若金属过于受热,金属熔液在高温状态下,将吸收大量的氧,是形成多孔铸件的原因.(5)铸筒的温度高于规定的金属浇注温度浇注的金属液在铸筒内沸腾,产生气孔.4结论在首饰精密铸造过程中,为使首饰铸件不产生缺陷,应严格控制石膏模型的焙烧过程,选择焙烧工艺所需要的配套设备及最佳焙烧温度,时间参数,减少和避免由于操作不当引起的铸件质量问题,降低损失,确保得到良好的浇注效果.参考文献:1全美霞.贵金属加工M.韩国:度仁出版社,19962露木宏.蜡模型的实验M.日本:柏书店原株式会社,2002.3蔡美凤.珠宝设计制作入门M.台湾:经纶图书有限公司,2000.4苏界红.首饰失蜡铸造中气孑L成因分析J.铸造技术,2004(1):70-71.5袁车平,肖冬临,王昶,等.改善银首饰铸造质量的措施J铸造技术,2006(8):777779.(编辑:刘冬梅,1dinfoundryworld.corn)联系地址:杭州市大学路高官弄9号(310009)联系人:黄列群潘东杰联系电话:057187239540缨_|.g黪F零|雾毒87041668013906537968>铁型覆砂铸造技术:.国家重点新技术项目,浙江省机电设计研究院是项目的技术依托单位.由3名教授级高工带领的强大开发团队,解决了许多铸件铁型覆砂铸造工艺设计中的难点,不断开拓铁型覆砂铸造应用领域.曾获国家科技进步奖三等奖,省部级科技进步奖或工程设计奖lO余次.?铸造工艺设计是应用铁型覆砂铸造成功的关键.近十余年来,先后成功开发了各类曲轴,凸轮轴,平衡轴,ADI齿轮,缸套,转向节等汽车配件及磨球,铁路车辆配件(ADI),阀体等几十种产品的铁型覆砂铸造工艺