影响熔模铸件尺寸稳定性的各种因素
不断提高熔模铸件的尺寸精度，减少因尺寸过大造成的废品，一直是国内外熔模铸造工作者追求的主要目标之一。
1. 熔模铸件的尺寸稳定性
1 蜡模尺寸稳定性及其影响因素
大多数情况下，铸件尺寸波动时，蜡模尺寸波动较大，也有少数例外。 总的来说，蜡模的尺寸波动占铸件尺寸波动的10%～70%。
成型工艺参数对蜡模的尺寸稳定性有决定性影响。 主要因素如下：
(1)蜡压温度
由于蜡压温度的影响，不同的成型材料具有不同的性能。 使用蜡基成型材料时，蜡压温度对蜡模尺寸稳定性的影响非常敏感，而树脂基成型材料的影响较小。
(2) 注射压力
压力较小时，蜡模的收缩率随压力增大而显着降低。 但是，当压力增加到一定程度后（≥1.6MPa），压力对蜡模的大小几乎没有影响。 难怪国外的测试结果常常得出“压力与蜡模大小无关”的结论，但国内很多企业的印象却不尽相同。
(3) 流量
模具材料的流量可以通过以下两种方式改变，但对蜡模尺寸的影响是不一样的：
·通过改变压蜡机的流速设置，此方法对蜡模收缩率影响不大。 但是，它对形状复杂的薄壁零件或带芯的蜡模的填充和表面质量有重要影响。
·这种方法改变注蜡口截面积影响很大，因为增加注蜡口截面积不仅可以降低压蜡温度，而且可以延长凝固时间模具材料在注蜡口的时间，从而增加蜡模的紧实度和减少表面收缩的程度。
(4) 注射时间
这里所谓的注射时间包括填充、压实和保持三个时间段。 填充时间是指成型材料填充成型腔的时间； 压实是指从填充模具到关闭注蜡嘴的时间； 保压是指从注蜡嘴关闭到模具顶出的时间。
注射时间对蜡模的收缩率有显着影响。 这是因为通过增加注射时间，更多的模具材料可能会被挤入型腔，蜡模会更加紧实，从而降低收缩率。 蜡模型的重量随着压实时间的延长而增加。 压实时间要合适。 如果压实时间过长，注蜡口的模具材料已经完全凝固，无法进行压实。 从图4还可以看出，当注射时间较短（15-25s）时，蜡压温度升高，收缩率增大； 但是当注射时间延长到25-35s时（在填充时间不变的前提下，实际上面是延长压实时间）压蜡温度的影响变小； 当注射时间增加到35s以上时，就会出现相反的情况，即随着蜡压温度的升高，蜡模收缩率反而降低。 这种现象可以解释为提高模具材料温度和延长压实时间与提高蜡模压实度具有相同的效果。
(5)成型温度及蜡压设备
成型温度高，蜡模冷却慢，收缩率增大。 这是因为蜡模在脱模前还在压缩成型，收缩是有限的，但脱模后就变得自由收缩了。 因此，如果脱模时蜡模温度高，最终的收缩率就会大，反之，收缩率就会小。
同样，蜡压机的冷却系统可能对蜡模的尺寸有0.3%左右的影响。
最后值得强调的是，在使用蜡基模具材料时，蜡膏是一种固、液、气三相共存体系。 三相之间的体积比对蜡模的尺寸影响很大。 这三者之间的比例关系在实际生产中无法控制，这也是使用蜡基成型材料的蜡模尺寸稳定性差的重要原因。
2、壳材及制壳工艺对铸件尺寸稳定性的影响
型壳对铸件尺寸的影响主要是由于在烧成过程中型壳的热膨胀和热变形（高温蠕变），以及型壳对铸件冷却收缩的限制（阻碍）。铸件。
(1) 壳体热膨胀
主要看外壳材质。 不同的耐火材料有不同的膨胀率。 在常用的耐火材料中，熔融石英的膨胀率最小，其次是硅酸铝，二氧化硅最大且不均匀。 经试验确定，硅酸铝壳可从室温加热到1000℃，壳可产生0.25%左右的膨胀，占铸件尺寸整体收缩的比例很小。 因此，如果采用此类耐火材料，其外壳具有更好的尺寸稳定性，例如熔融石英无疑会更好。 但是，如果使用二氧化硅，则壳的尺寸波动很大。
(2) 热变形（高温蠕变）
例如，使用水玻璃作为粘合剂的壳在 1000°C 以上的高温下的蠕变度明显高于硅溶胶和硅酸乙酯壳。 虽然电熔刚玉本身耐火度高，但由于含有氧化钠等杂质，壳烧温度高于1000℃也可能引起蠕变，导致尺寸稳定性差。
(3)型壳对铸件收缩的约束——型壳的退缩性和塌陷性这也主要取决于型壳的材料。
综上所述，耐火材料在外壳对铸件尺寸波动的影响中起主要作用，但结合剂的作用也不容忽视。 相比之下，制壳过程的影响较小。
3、铸件冷却不均引起的应力对尺寸稳定性的影响
铸件各部分（包括浇注系统）的冷却速度不同，产生热应力，使铸件变形，从而影响尺寸稳定性。 这在实际生产中经常遇到。 降低铸件的冷却速度，改善流道组合是有效的预防措施。
2、提高精度的关键——模具收缩率分配正确
上述“尺寸稳定性”不同于“尺寸精度”和“精密度（precision）”。 尺寸稳定性（即精度）是尺寸一致性的同义词，反映尺寸波动或分散的程度，通常用标准偏差σ来衡量。 尺寸不稳定的主要原因是过程控制不严，这是一种随机误差。 精度是指铸件上某一尺寸的许多测量值的算术平均值偏离公称尺寸的程度，即平均偏差的尺寸。 对于熔模铸造，尺寸精度差的主要原因是仿形设计时收缩率分配不当，这是一种系统误差，通常通过反复修模来调整。 尺寸精度（precision）是以上两者的结合。 因此，要提高铸件的尺寸精度，解决产品尺寸公差问题，不仅要严格控制工艺，减少尺寸波动，还要在设计型材时正确分配铸件各尺寸的收缩率。 .
众所周知，精密铸件的最终总收缩率是蜡模、合金收缩率和少量壳胀的综合作用。 外壳膨胀约0.25%，效果有限。 虽然合金的线收缩率往往大于蜡模的线收缩率，但蜡压过程引起的尺寸波动影响更大。 为了降低修模成本，减少铸件尺寸的波动，控制蜡模的收缩率非常重要。
1、蜡模收缩率
蜡模的收缩率应在蜡模尺寸完全稳定后进行测量。 这是因为脱模后蜡模的收缩并没有完全停止。 蜡模的尺寸有时会在模具顶出后几天才稳定下来。 但是，模具材料的大部分收缩基本上是在模具顶出后的一到几个小时内完成的。 蜡模收缩率主要有以下影响因素：
(1)模具材料的种类；
(2)蜡模截面尺寸；
值得强调的是，蜡模的横截面尺寸对收缩率有显着影响。 例如，一种典型的未填充模具材料在压制不同厚度的蜡模时的收缩率。 蜡模断面的厚度一般不超过13mm。 当厚度大于13mm时，可以通过使用冷蜡块或金属芯来减少壁厚，以达到减少收缩的目的，这对于非填充模具材料尤为重要。
注：1、水溶性模具材料的收缩率约为0.25%；
2、使用可溶芯、陶瓷芯或石英玻璃管时，蜡模与芯接触无线性收缩；
(3) 核心类型
蜡模的型腔尺寸无疑与型芯的形状一致。 因此，使用型芯成为提高蜡模型腔尺寸精度的一种方式。
2.合金收缩
合金收缩率主要取决于以下因素：
· 铸造合金种类及化学成分；
· 铸件几何形状（包括约束状态和截面尺寸）；
· 铸造参数，如浇注温度、壳温、铸件冷却速度等；
· 采用陶瓷芯、石英玻璃管等。
由于浇注温度、壳温、铸件冷却速度等工艺参数在生产过程中一般由标准工艺卡严格控制，因此不同生产批次之间由此引起的尺寸波动不大。 即使浇注温度超过工艺规范要求的范围，铸件尺寸的波动通常也不大。 与蜡模类似，铸件的断面尺寸和模壳的约束条件是影响合金收缩率的主要因素。 经验表明，完全约束尺寸的收缩率为自由收缩率的85%～89%； 半约束大小为 94% 到 95%。
3、第一批测量样品的最小数量
以上所列收缩率是根据以往经验得出的经验数据，并非实际收缩率。 根据这些数据设计和制造模具，修复是不可避免的。 为了提高修复的准确性和成功率，减少修复次数，一个关键环节是仔细检查足够数量的试铸样品的尺寸。 因为我们生产的铸件的尺寸不可能完全一样，所以只有当测量的样品数量足够大时，得到的平均值才能接近真实的算术平均值。 由此不难看出，测量样品的最少数量直接关系到生产过程控制产品尺寸一致性（Process Capability）的工艺能力。 如果铸件尺寸完全相同，则只需检测一个样品； 反之，如果铸件尺寸波动较大，
需要测量大量样品才能得到更准确的收缩数据。 如前所述，生产工艺对尺寸的控制能力可以用该工艺生产的铸件尺寸的6σ来表示。 从目前大部分投资代工厂的技术水平来看，Hp大多在0.5以上，所以第一批测量样品一般至少需要11个样品。
三。 测量系统分析
在分析和解决产品尺寸问题时，必须注意所使用的测量系统的准确性和可靠性。 除了经常对测量仪器和设备本身进行校准外，尽量减少测量误差也很重要。 如果测量系统（包括操作人员和操作方法）有较大误差，不仅不合格品可能被判定为合格品，而且很多合格品可能被误判为不合格品，两者都可能造成重大事故或不必要的经济损失。损失。 确定测量系统是否适合特定测量任务的最简单方法是执行再现性和重复性确认测试。 所谓重复性，是指同一检验员使用相同的仪器（或设备）和方法对同一零件进行检验，并获得结果的一致性。 再现性是指不同操作者使用不同仪器对同一零件进行检查所得到的结果的一致性。 美国汽车工业行动集团（Automotive Industry Action Group）规定，重复性和再现性R&R的综合标准偏差在被测铸件尺寸波动的标准偏差中的百分比≤30%作为测量系统满足标准的标准。要求 [5]。 在测量一些大型、形状复杂的铸件时，并不是所有的测量系统都能满足这一要求。 测量模具时允许的测量误差要小一些，通常为1/3。
四。 模具结构及加工水平
众所周知，模具结构和加工质量对蜡模的尺寸和几何形状有重要影响。 例如，定位合模机构是否准确可靠，活动部件（如活动块、螺栓等）的配合间隙是否合适，拉拔方式是否有利于保证铸件的尺寸精度不言而喻，对于国内相当多的熔模铸造厂来说，模具设计制造水平仍亟待提升。
五分。 综上所述
从以上分析不难看出，提高熔模铸件的尺寸精度是一项涉及熔模铸造生产过程各个环节的系统工程。 要点可概括如下：
1）严格控制成型工艺参数，特别是对铸件尺寸有显着影响的参数。
2）选择合适的外壳材料。
3) 以符合统计原理的正确方法收集、统计和分析与收缩相关的数据，以提高收缩分配的准确性。
4）经常监控测量系统（包括设备、检验人员和技术），确保重复性和再现性误差满足规定要求。
5）不断提高模具设计制造水平。
6）铸件校正、稳定化热处理等措施在很多场合还是必不可少的
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