1. 工藝實訓的內容及目的
熔模精密鑄造是在古代蠟模鑄造的基礎上發展起來的，作為文明古國，中國是使用這一技術
較早的國家之一，遠在西元前數百年，我國古代勞動人民就創造了這種失蠟鑄造技術，用來鑄造帶有各種精細花紋和文字的鐘鼎及器皿等製品，如春秋時的曾侯乙墓尊盤等。
現代熔模鑄造方法在工業生產中得到實際應用是在二十世紀四十年代，航空工業的發展推動了熔模鑄造的應用，而熔模鑄造的不斷改進和完善，也為航空工業和其他各行業進一步發展創造了有利的條件。本實訓旨在通過工藝品熔模鑄造，使學生切實進行鑄造產品從零件工藝性分析、模具製作、鑄型製備、工藝設計、澆注、清理等生產全過程訓練，真正達到提高本專業學生工程實踐動手能力的目的。
2 工藝品製作工藝方案的設計與選擇
2.1 工藝品選擇及工藝性分析
熔模鑄造具有鑄件尺寸精度及表面光潔度較高，澆注金屬型別範圍廣，生產批量無限制等優點。工藝品可自己選擇，在實驗教師指導下完成工藝性分析。
2.2 工藝品製作工藝方案的選擇
工藝品原型(舉例)：
圖2.1 工藝品原型圖
2.2 工藝品製作工藝方案設計
工藝品製作的工藝流程為：將設計好的作品(工藝品原型)，以矽膠加矽油按適當比例，用油漆刷均勻分層塗刷在工藝品上，使工藝品平均刷滿矽膠。矽膠和矽油必須有適當的比例，才能有良好的韌性與耐用性。
如果急欲完成矽膠模，加了過量的矽油或硬化劑，雖可大大地縮短矽膠凝固成型時間，卻會造成矽膠延展性不夠。在取工藝品蠟模時，極易拉斷蠟模，從而無法做出完整精細的作品，所以一定要小心取蠟模；同時，矽膠模易脆化、使用次數不多，所以也要耐心等待矽膠模自然成型後再小心脫模。要確保矽膠模有良好的韌性和延展性的關鍵是：
必須分層次地將調好的矽膠油很平均地刷在粗細不一的工藝品表面。雖作品粗細不一，但均須使矽膠模均勻成型，一層幹了之後，再刷第二層、第三層，直至達到均勻塗層的矽膠模，才是乙個適於創作的、耐用的好模。工藝品原型我們稱之為陽模；而利用矽膠塗佈其上成型的，稱之為陰模（內部空心）。
選擇適當分界線，利用美工刀將矽膠模區域性劃開，將工藝品原型取出來，再將矽膠模分界線對好用矽膠修復，形成空心模。此時將達到適當熔點的蠟，適量地倒入矽膠模中，灌滿模型，而後靜止等待使蠟自然冷卻成型。所使用的蠟過硬與過軟皆不合適，過硬的蠟會很難修飾，太軟的蠟則無法成型。
而且溫度不足也會使熔蠟不能流到細微處，溫度太高也不利於成型，所以熔蠟溫度需要控制適當。
冷卻成型的蠟模要從矽膠模中取出，亦要小心拆模，在脫矽膠模時需要逐步拉下，遇到枝節細微處，需要慢慢翻開，以保證蠟模完整。若不小心扯斷了，需要重接，否則會使蠟模角度不對稱，喪失美感。順利取出的蠟模和工藝品原型一模一樣，即為陽模。
此時的蠟模表面若有瑕疵，需要借助工具修補。將分模線、氣孔等修好補平，若有斷裂，亦在此時用蠟修補好，此工序為修蠟。修蠟完成的蠟模，即可進行蠟模與澆注系統的焊接組裝，組裝好後即可製作型殼。
運用水玻璃粘結劑配以適當比例的耐火材料製作型殼，首先配置耐火塗料然後進行塗掛撒砂硬化和乾燥處理，而後再進行脫蠟、培燒和澆注，最後對澆注工藝品進行清理。
3. 矽橡膠模製作工藝過程
3.1 矽橡膠模製作前的準備工作
a.硬化劑：架橋作用，使o-si-o之間的鍵拉開形成網路結構，也起硬化作用。
如加量過高，硬化很快，模具易拉坏，同時耐溫差，耐化學性差，導致模具壽命縮短。因此建議硬化劑的用量為1.2-2.
8%，同時硬化劑的加入量還應根據當時的氣溫、溫度而適量增減。氣溫或室溫偏高，都會使反應相對加快，故應適量降低硬化劑用量。
b.矽油（矽油）：稀釋si原子之間結構，使si原子有良好的活動空間。但也可以不新增，本實驗中未使用矽油。
c.脫模劑：使成品與模具隔離，噴時要均勻適量不能有氣泡，過多會出現水紋。
3.2 矽橡膠模製作工藝流程
a.配置矽膠:
模具矽橡膠是由基膠和固化劑聯合使用的，通常使用比例是：基膠：固化劑=100：
2～2.5。 即取出基膠100克加入2克（或者2.
5克）固化劑，在兩分鐘左右攪拌均勻，過乙個小時固化以後才能脫模.有時可以加5%矽油稀釋，來增加操作時的流動性，便於排除氣泡，以保障模具的綜合性能.
一般固化劑不能過多，要保障足夠的時間去攪拌、抽真空、敷模具。使用劑量與氣溫有關，溫度高時要少一點，如氣溫在25℃時按100:2左右配比為佳，30℃時按照具體情況在100:
1.5到100:1.
8之間較好。
若加入矽油，則必須將其比例控制在100:5以下，不能太多，否則會影響模具的綜合性能。
模具的抗燒效能是由矽膠的品種而定，不同型號的矽膠抗燒效能不同。在選用矽膠時，要根據自己的產品生產的需要來選用相應型號的矽膠[10]。
b.刷模:
① 用毛刷將膠料刷到模具表面，形成連續的薄層。
② 所有氣泡都必須在空氣氣壓下予以破裂，可使用壓縮空氣吹過表面，使這些氣泡破裂。
③ 必要時用紗布補強，在除泡的膠料表面輕輕貼上一層紗布，待膠料凝膠後，再重新刷矽膠、除泡、補強，這樣反覆共3～4層即可。
c.固化:
① rtv-777膠料和固化劑混合後，即開始硫化，一般在在25℃下約10～20分鐘內即凝膠，3小時左右即成膠模，24小時模具就可完全固化。
② 固化過程必要時可進行烘烤。
注意事項:
① 模具使用脫模劑，可使模具使用壽命延長，矽油量多少亦會影響壽命及尺寸的準確安全性。
② 為確保rtv-777能維持正常良好的品質，基膠及硬化劑均應將其儲存在23～27℃的乾燥陰涼的密封容器中。
③ 當基膠或固化劑未使用完，應將桶蓋擰緊，避免吸入大量濕空氣，影響產品質量。
④ 因操作溫度不同，環境濕度不同將影響矽膠的固化時間。
⑤ 固化劑使用過量，模具全變硬變脆；固化劑使用量較少，操作時間會延長，模具完全固化（可用）時間也會延長。
⑥ 為了使模具能達到最佳效果，需把模具存放至少24小時以後再使用。
完成後的工藝品矽橡膠模如下圖3.1：
圖3.1 矽膠模模腔
3.2蠟模製作過程
（1）模型:製蠟模應使用專用的模具,在本次設計中，使用模具矽橡膠製作橡膠模，作為蠟模的模具。
（2）蠟模的製作:將熔化的蠟料（石蠟,峰蠟,硬脂酸,松香等）倒入模型中,冷凝後取出,修去毛刺,得到蠟模。
（3）蠟模組裝:將蠟模、直澆道、內澆道按設計好的澆注系統圖組合焊接牢固。蠟模成品見下圖3.2：
圖3.2 蠟模模樣
（4）澆注系統的設計：一般澆注系統可分頂注、中注、底注和階梯注幾種。對高度大的薄壁筒形、箱形件也可用縫隙式或階梯式澆注系統。
對某些鑄件亦可採用平注和斜注。因為型殼表面硬度不夠高、熱導率小，因此內澆口一般不應直對型壁和型芯，防止沖刷型壁和型芯，而應沿著型壁和型芯設內澆口。對複雜的薄壁件為防止其變形及裂紋，內澆口應均勻分布，避免區域性過熱及澆不足等缺陷。
內澆口應盡可能設在鑄件熱節處，利於補縮，本實驗採用階梯注，內澆口開設在工藝品的背後或底座等不影響其美觀的部位，分別用上下兩個內澆口引入[6]。見圖3.3：
圖3.3 工藝品鑄件澆注系統圖
（5）空心工藝品澆注研究：
為使工藝品的成本降低，所以決定採用減少原材料的方法，使澆注成型的金屬工藝品呈空心狀態，這樣既不影響美觀和觀賞價值，而且大大節省了原材料從而降低了成本。鑄造空心工藝品的具體操作方法為：在製作好矽膠模後，於澆蠟前在矽膠模內放置幾個中間有孔洞而且四周為鋸齒狀的薄鐵片，固定好不使它們移動，然後澆入蠟液，在外層蠟液凝固後倒出中心部分還未冷凝的蠟液，此時蠟液已把薄鐵片凝在矽膠模內壁上了，這時再向中間的空心部分倒入石膏漿，等蠟液和石膏都完全凝固後再脫模，然後按照塗掛步驟製作型殼，脫蠟後就形成了中間帶有石膏型芯的型殼，澆注成型後將工藝品中內部的石膏敲擊出來即完成了空心金屬工藝品的鑄造。
3.3 水玻璃粘結劑型殼製作過程
3.3.1 耐火塗料的配置
制殼耐火材料應使殼型有足夠的常溫強度和高溫強度，在高溫下不發生變形；有良好的透氣性、熱穩定性、脫殼性等效能。為此，制殼用耐火材料必須有足夠的耐火度、熱化學穩定性、小而均勻的熱膨脹係數、合適的粒度，並要有利於塗料效能的穩定。此外，作為制殼材料還應對人體健康無害、貨源充足和質量穩定。
國內用作面層材料的有石英、電熔剛玉和鋁礬土等，用作加固層材料的有鋁矽系耐火材料如粘土和鋁礬土等[6]。
耐火塗料是製作型殼的基本材料，它是一種由粘結劑和在其中潤濕透的粉狀耐火材料所組成的懸浮液。型殼的耐火度、高溫化學穩定性、強度、熱膨脹效能和內表面質量主要取決於粘結劑及耐火材料本身的效能，但由此二者配置成的耐火塗料的工藝效能同樣影響型殼的質量。
常用的耐火塗料主要有水玻璃粘結劑塗料、矽酸乙酯粘結劑塗料和矽溶膠粘結劑塗料，本實驗採用的是水玻璃粘結劑塗料，其組成和配比如表3.1中:
表3.1 水玻璃粘結劑塗料的組成和配比[4]
為了保持耐火塗料在配置過程中和塗掛期間的分散，必須對塗料進行充分的攪拌。攪拌可防止塗料產生沉降現象、提高塗料的分散性、促進粘結劑和粉料顆粒的潤濕。
3.3.2 型殼的製備
a.塗掛和撒砂:
在塗掛塗料前，熔模需經過除油脫脂處理，常採用十二烷基苯磺酸鈉進行脫油脂。塗掛時主要採用浸塗法。面層塗料的塗掛質量直接影響鑄件的表面質量，應保證熔模表面各處都能良好地塗掛上塗料，避免空白；要使塗料均勻分布，避免區域性堆積；焊合處、圓角、稜角和凹槽等不易塗掛處應採用毛筆或特製工具塗刷均勻，避免氣泡，塗掛每層加固層塗料前應清理掉上一層的浮砂，在塗掛過程中要定時攪拌塗料，掌握和調整塗料的粘度。
塗掛後進行撒砂。通常熔模自塗料槽中取出後，待其上剩餘的塗料流動均勻而不再連續下滴時，表示塗料流動終止，凍凝開始，即可進行撒砂。過早撒砂易造成塗料堆積，過遲撒砂易造成砂粒粘附不上或粘附不牢。
撒砂時，熔模要不斷的迴轉和上下倒置。
撒砂的目的是用砂粒固定塗料層，增加型殼厚度，獲得必要的強度，提高型殼的透氣性和退讓性，防止型殼硬化時產生裂紋。撒砂的粒度按塗料層次選擇，並應與塗料的粘度相適應。面層塗料粘度小，撒砂粒度應細些，才能獲得表面光潔的型腔，一般面層撒砂粒度可選擇40/70目或50/100目的，加固層撒砂採用較粗的砂粒（20/40目或10/20目），最好是逐層加粗。
b.型殼的乾燥和硬化:
制殼時，每塗掛和撒砂一層後，必須進行充分乾燥和硬化處理，這是乙個保證型殼質量的重要工序。
水玻璃粘結劑是含有少量膠體二氧化矽粒子的矽酸鹽離子溶液，因此，需要通過乾燥和化學硬化兩個環節才能完成水玻璃粘結劑型殼的乾燥和硬化。乾燥的主要任務是使型殼中的水分蒸發，而化學硬化的作用是依靠電解質破壞水玻璃溶液的離子平衡，使離子溶液變為溶膠，並進一步轉變為凍膠和凝膠。
(1) 型殼的乾燥:
，有利於下一步化學硬化迅速和均勻地進行。自然乾燥時間的長短，可根據不同生產特點和生產條件確定。如果粘結劑中氧化納的含量較高、塗料粘度較大、室溫較低、空氣相對濕度較高、通風條件不良及模組較複雜和尺寸較大時，就採用較長的乾燥時間。
通常自乾時間為1小時至數小時。加固層一般不進行硬化前的自然乾燥，以便縮短制殼週期。型殼在化學硬化後尚需乾燥一段時間，目的是去除水分和殘留硬化液滴，並使硬化劑進一步擴散和滲透。
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