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4.4.2 　脫蠟鑄造 (Lost-Wax Investment Casting) P.177

4.4.2 　脫蠟鑄造 (Lost-Wax Investment Casting) P.177. 4.4.2 　脫蠟鑄造 (Lost-Wax Investment Casting).

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4.4.2 　脫蠟鑄造 (Lost-Wax Investment Casting) P.177

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Presentation Transcript

  1. 4.4.2　脫蠟鑄造 (Lost-Wax Investment Casting) P.177

  2. 4.4.2　脫蠟鑄造 (Lost-Wax Investment Casting) • 原始的鑄造法在幾世紀前是由韓國人與古埃及的藝術家所發明的，以下是脫蠟鑄造的製程步驟如圖4.16所示，(a-c) 工程用或藝術品的母模型，先用蠟雕型完成；(d-f) 蠟型用陶瓷泥漿包覆；(g) 加溫使蠟融化，由底部流出，形成中空模穴；(h) 封住出蠟口，再由頂部注入融熔金屬完全填充模穴；(i) 融熔金屬冷卻凝固後，將外部陶瓷搗碎、清除，完成鑄件毛胚；(j) 清潔、去毛邊與拋光則可取下鑄件成品。

  3. 4.4.2　脫蠟鑄造 (Lost-Wax Investment Casting) • 這種製造方式的製程技術，在第二次世界大戰期間在製造飛機引擎零件上有長足的進步，現在則被廣用在噴射引擎渦輪葉片與高爾夫球桿頭的製造，在圖4.16的最上方，蠟型式經由射出成型模成型的，並將各個蠟型組裝成樹枝構型再沾漿而成。

  4. 4.4.2　脫蠟鑄造 (Lost-Wax Investment Casting) 總體而言，現代的脫蠟鑄造法，因為其蠟型是經由精度良好 的機械模製造出來的，因此它可以稱得上是鑄造法當中公差 精度掌控精良的鑄造法之一。目前的公差控制技術可以高 達，並且鑄件表面光滑幾乎不需要在經人工修飾，另外尚有 其他優點如下： • 蠟型若是先經過手工拋研光製，則鑄件根本不會出現分模線 (Parting Line)。 • 經由蠟型表面圖騰，直接表現鑄件紋路，如高爾夫球桿頭的凹紋圖案。 • 配合沾漿與塗泥被覆的自動化，可降低製作成本。 • 經單一方向凝固與長晶方向的控制可增強渦輪葉片的機械性質。

  5. 4.4.3陶瓷包模鑄造程序 (Ceramic-Mold Investment Casting Procedures)

  6. 4.4.4　殼模法 (Shell Molding)

  7. 4.4.4　殼模法 (Shell Molding) • 常用的高精度鑄造方式為殼模法 (Shell Molding)，金屬製的模型率先預熱到200～240℃之間，並在模型表面噴塗一層5~15 mm厚度的樹脂矽砂離型劑、酚甲醛樹脂及其他添加劑，與矽砂的調和是要保持離型劑矽砂層的熱固性，接著進行烘烤、去水乾燥確保澆注金屬精度後即可澆鑄融熔金屬，同樣的待金屬凝固，搗砂取出工件，精度通常也都可以到達左右。

  8. 4.4.5　傳統砂模鑄造 (Conventional Sand Molding)

  9. 4.4.5　傳統砂模鑄造 (Conventional Sand Molding) • 較粗糙便宜的鑄造是以木模或石膏模型來進行的，吾稱之為砂模鑄，鑄砂在模型周圍搗壓密實，並留有澆道 (Sprue)、澆口 (Gate) 與冒口 (Riser)，金屬融熔鑄件成品精度可以到達左右；但新的技術改良如： • 高壓的搗振壓實方法 (Jolt-and-Squeeze Method)：利用氣壓向上搗振與機械擠壓頭向下壓實，出力高達400 psi，使鑄砂與模型壓實密度增大且均勻，使砂模在澆注前的公差受到最佳的控制。 • 石墨搗實砂箱鑄模 (Carbon Dioxide Block Casting)：用搗實的石墨取代大部分的砂，並利用鋯石粉與細顆粒矽粉調和6% 的矽酸鈉，並通入二氧化碳使之硬化，使鑄砂與模型接觸之介面形成厚度約為12 mm的密實硬化層，這種方式稱之為二氧化碳鎢實砂箱鑄模，亦稱水玻璃 (Sodium Silicate) 矽砂鑄模。

  10. 3-2

  11. 冒口(riser)：作用為當金屬冷卻凝固而發 生收縮時，提供原澆鑄於砂箱中額外的 金屬補充給鑄件以及排出氣體。

  12. 4.4.6　壓鑄 (Die Casting)

  13. 4.4.6　壓鑄 (Die Casting) • 鑄 (Die Casting) 主要是將融熔鋅合金，高壓注入永久金屬模內，現代的壓鑄大都為以3或5軸式壓鑄機來進行加工。金屬模具成本高，但是壓鑄出來的成品表面光滑而且精度也可達，但是就因為模具成本高，並不能適用於快速原型製造的範疇，通常是用來成型大批量小尺寸元件，如：汽車零件或一般消耗性產品。而其所使用的低熔點金屬，如：鋅合金、鋁合金等所壓鑄出來的元件售價合理且強度大，但目前塑膠射出成型技術 ( 請參見第八章 ) 精進，大有凌駕並取代鋅合金壓鑄的可能。 ℃

  14. 2-4-3　壓鑄法 一、定義及特色 壓鑄法(die casting)係將熔融的合金熔液以高壓力壓入模穴，待其凝固冷卻後，打開模具並取出鑄件的方法。而壓鑄法係採可使用數萬次的永久模具－金屬模(視鑄件的材質及生產量，而選用銅模、鐵模或鋼模)，且使用數十甚至千百倍於大氣壓力的極高壓力將熔融金屬液壓入模具內。因此其生產成本較高，但所製作之鑄件較為精美。目前，壓鑄產品廣泛應用於汽機車零件、馬達、筆記型電腦、航空器具、電子通訊產品等。

  15. 二、壓鑄法的種類 • 熱室式壓鑄法 熱室機的射出系統硬體 (柱塞、套筒或鵝頸管)為浸在熔融金屬液中，射出時藉由油壓驅動柱塞下壓而將金屬液射入模穴中冷卻得到鑄件。因鑄造壓力較小，故適合肉薄成品小鑄件，例如3C類產品。

  16. 冷室式壓鑄法 冷室機之射出系統與熔解爐分離，射出前需將金屬液由熔爐中取出倒入套筒中，然後藉由柱塞向前將金屬液射入模穴。因本法鑄造壓力大，適合肉厚大型鑄件，例如汽車零件、電動工具等。

  17. 3-1 • ▲鑄造的優點有: • 適用於製造形狀複雜的工件(零件或產品) • 適用於一些重量或體積甚大的工件 • 可簡化加工程序或裝配步驟 • 由於材料特性上的限制，鑄造是此類材料成形的最佳 • 適用於大量生產，具有很高的生產率

  18. 3-1 • ▲鑄造的缺點有: • 鑄件(即鑄造所得之工件)的尺寸和形狀精度通常比切削加工或成形加工所得者為差。 • 鑄件的表面狀態一般較差，需再經研磨或噴砂等加工以去除表面的毛邊，或改進表面粗糙度等。 • 鑄件的內部組織通常並不均勻，且容易出現缺陷。 • 鑄造工作許多是在高溫及粉塵密佈的環境中進行對人體危害甚鉅。

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