影響熔模鑄件尺寸穩定性的各種因素
不斷提高熔模鑄件的尺寸精度，減少因尺寸過大造成的廢品，一直是國內外熔模鑄造工作者追求的主要目標之一。
1. 熔模鑄件的尺寸穩定性
1 蠟模尺寸穩定性及其影響因素
大多數情況下，鑄件尺寸波動時，蠟模的尺寸波動較大，也有少數例外。 總的來說，蠟模的尺寸波動佔鑄件尺寸波動的10%～70%。
成型工藝參數對蠟模的尺寸穩定性有決定性影響。 主要因素如下：
(1)蠟壓溫度
由於蠟壓溫度的影響，不同的成型材料具有不同的性能。 使用蠟基成型材料時，蠟壓溫度對蠟模尺寸穩定性的影響非常敏感，而樹脂基成型材料的影響較小。
(2) 注射壓力
壓力較小時，蠟模的收縮率隨壓力增大而顯著降低。 但是，當壓力增加到一定程度後（≥1.6MPa），壓力對蠟模的大小幾乎沒有影響。 難怪國外的測試結果常常得出“壓力與蠟模大小無關”的結論，但國內很多企業的印象卻不盡相同。
(3) 流量
模具材料的流量可以通過以下兩種方式改變，但對蠟模尺寸的影響是不一樣的：
·通過改變壓蠟機的流速設置，此方法對蠟模收縮率影響不大。 但是，它對形狀複雜的薄壁零件或帶芯的蠟模的填充和表面質量有重要影響。
·這種方法改變注蠟口的截面積影響很大，因為增加註蠟口的截面積不僅可以降低壓蠟溫度，還可以延長凝固時間模具材料在註蠟口的時間，從而增加蠟模的緊實度和減少表面收縮的程度。
(4) 注射時間
這裡所謂的注射時間包括填充、壓實和保持三個時間段。 填充時間是指成型材料填充成型腔的時間； 壓實是指從填充模具到關閉注蠟嘴的時間； 保壓是指從注蠟嘴關閉到模具頂出的時間。
注射時間對蠟模的收縮率有顯著影響。 這是因為通過增加註射時間，更多的模具材料可能會被擠入型腔，蠟模會更加緊實，從而降低收縮率。 蠟模型的重量隨著壓實時間的延長而增加。 壓實時間要合適。 如果壓實時間過長，注蠟口的模具材料已經完全凝固，無法壓實。 從圖4還可以看出，當注射時間較短（15-25s）時，蠟壓溫度升高，收縮率增大； 但是當注射時間延長到25-35s時（在填充時間不變的前提下，實際上面是延長壓實時間）壓蠟溫度的影響變小； 當注射時間增加到35s以上時，就會出現相反的情況，即隨著蠟壓溫度的升高，蠟模收縮率反而降低。 這種現象可以解釋為提高模具材料溫度和延長壓實時間與提高蠟模壓實度具有相同的效果。
(5)成型溫度及蠟壓設備
成型溫度高，蠟模冷卻慢，收縮率增大。 這是因為蠟模在脫模前還在壓縮成型，收縮是有限的，但脫模後就變得自由收縮了。 因此，如果脫模時蠟模溫度高，最終的收縮率就會大，反之，收縮率就會小。
同樣，蠟壓機的冷卻系統可能對蠟模的尺寸有0.3%左右的影響。
最後值得強調的是，在使用蠟基模具材料時，蠟膏是一種固、液、氣三相共存體系。 三相之間的體積比對蠟模的尺寸影響很大。 這三者之間的比例關係在實際生產中無法控制，這也是使用蠟基成型材料的蠟模尺寸穩定性差的重要原因。
2、殼材及製殼工藝對鑄件尺寸穩定性的影響
型殼對鑄件尺寸的影響主要是由於在燒成過程中型殼的熱膨脹和熱變形（高溫蠕變），以及型殼對鑄件冷卻收縮的限制（阻礙）。鑄件。
(1) 殼體熱膨脹
主要看外殼材質。 不同的耐火材料有不同的膨脹率。 在常用的耐火材料中，熔融石英的膨脹率最小，其次是矽酸鋁，二氧化矽最大且不均勻。 經試驗確定，矽酸鋁殼可從室溫加熱到1000℃，殼可產生0.25%左右的膨脹，佔鑄件尺寸整體收縮的比例很小。 因此，如果採用此類耐火材料，其外殼具有更好的尺寸穩定性，例如熔融石英無疑會更好。 但是，如果使用二氧化矽，則殼的尺寸波動很大。
(2) 熱變形（高溫蠕變）
例如，使用水玻璃作為粘合劑的殼在 1000°C 以上的高溫下的蠕變度明顯高於矽溶膠和矽酸乙酯殼。 雖然電熔剛玉本身耐火度高，但由於含有氧化鈉等雜質，殼燒溫度高於1000℃也可能引起蠕變，導致尺寸穩定性差。
(3)型殼對鑄件收縮的約束——型殼的退縮性和塌陷性這也主要取決於型殼的材料。
綜上所述，耐火材料在外殼對鑄件尺寸波動的影響中起主要作用，但結合劑的作用也不容忽視。 相比之下，制殼過程的影響較小。
3、鑄件冷卻不均引起的應力對尺寸穩定性的影響
鑄件各部分（包括澆注系統）的冷卻速度不同，產生熱應力，使鑄件變形，從而影響尺寸穩定性。 這在實際生產中經常遇到。 降低鑄件的冷卻速度，改善流道組合是有效的預防措施。
2、提高精度的關鍵——模具收縮率分配正確
上述“尺寸穩定性”不同於“尺寸精度”和“精密度（precision）”。 尺寸穩定性（即精度）是尺寸一致性的同義詞，反映尺寸波動或分散的程度，通常用標準偏差σ來衡量。 尺寸不穩定的主要原因是過程控制不嚴，這是一種隨機誤差。 精度是指鑄件上某一尺寸的許多測量值的算術平均值偏離公稱尺寸的程度，即平均偏差的尺寸。 對於熔模鑄造，尺寸精度差的主要原因是仿形設計時收縮率分配不當，這是一種系統誤差，通常通過反復修模來調整。 尺寸精度（precision）是以上兩者的結合。 因此，要提高鑄件的尺寸精度，解決產品尺寸公差問題，不僅要嚴格控制工藝，減少尺寸波動，還要在設計型材時正確分配鑄件各尺寸的收縮率。 .
眾所周知，精密鑄件的最終總收縮率是蠟模、合金收縮率和少量殼脹的綜合作用。 外殼膨脹約0.25%，效果有限。 雖然合金的線收縮率往往大於蠟模的線收縮率，但蠟壓過程引起的尺寸波動影響更大。 為了降低修模成本，減少鑄件尺寸的波動，控制蠟模的收縮率非常重要。
1、蠟模收縮率
蠟模的收縮率應在蠟模尺寸完全穩定後進行測量。 這是因為脫模後蠟模的收縮並沒有完全停止。 蠟模的尺寸有時會在模具頂出後幾天才穩定下來。 但是，模具材料的大部分收縮基本上是在模具頂出後的一到幾個小時內完成的。 蠟模收縮率主要有以下影響因素：
(1)模具材料的種類；
(2)蠟模截面尺寸；
值得強調的是，蠟模的橫截面尺寸對收縮率有顯著影響。 例如，一種典型的未填充模具材料在壓制不同厚度的蠟模時的收縮率。 蠟模斷面厚度一般不超過13mm。 當厚度大於13mm時，可以通過使用冷蠟塊或金屬芯來減少壁厚，以達到減少收縮的目的，這對於非填充模具材料尤為重要。
注：1、水溶性模具材料的收縮率約為0.25%；
2、使用可溶芯、陶瓷芯或石英玻璃管時，蠟模與芯接觸無線性收縮；
(3) 核心類型
蠟模的型腔尺寸無疑與型芯的形狀一致。 因此，使用型芯成為提高蠟模型腔尺寸精度的一種方式。
2.合金收縮
合金收縮率主要取決於以下因素：
· 鑄造合金種類及化學成分；
· 鑄件幾何形狀（包括約束狀態和截面尺寸）；
· 鑄造參數，如澆注溫度、殼溫、鑄件冷卻速度等；
· 採用陶瓷芯、石英玻璃管等。
由於澆注溫度、殼溫、鑄件冷卻速度等工藝參數在生產過程中一般由標準工藝卡嚴格控制，因此不同生產批次之間由此引起的尺寸波動不大。 即使澆注溫度超過工藝規範要求的範圍，鑄件尺寸的波動通常也不大。 與蠟模類似，鑄件的斷面尺寸和模殼的約束條件是影響合金收縮率的主要因素。 經驗表明，完全約束尺寸的收縮率為自由收縮率的85%～89%； 半約束大小為 94% 到 95%。
3、第一批測量樣品的最小數量
以上所列收縮率是根據以往經驗得出的經驗數據，並非實際收縮率。 根據這些數據設計和製造模具，修復是不可避免的。 為了提高修復的準確性和成功率，減少修復次數，一個關鍵環節是仔細檢查足夠數量的試鑄樣品的尺寸。 因為我們生產的鑄件的尺寸不可能完全一樣，所以只有當測量的樣品數量足夠大時，得到的平均值才能接近真實的算術平均值。 由此不難看出，測量樣品的最少數量直接關係到生產過程控制產品尺寸一致性（Process Capability）的工藝能力。 如果鑄件尺寸完全相同，則只需檢測一個樣品； 反之，如果鑄件尺寸波動較大，
需要測量大量樣品才能得到更準確的收縮數據。 如前所述，生產工藝對尺寸的控制能力可以用該工藝生產的鑄件尺寸的6σ來表示。 從目前大部分投資代工廠的技術水平來看，Hp大多在0.5以上，所以第一批測量樣品一般至少需要11個樣品。
三。 測量系統分析
在分析和解決產品尺寸問題時，必須注意所使用的測量系統的準確性和可靠性。 除了經常對測量儀器和設備本身進行校準外，盡量減少測量誤差也很重要。 如果測量系統（包括操作人員和操作方法）有較大誤差，不僅不合格品可能被判定為合格品，而且很多合格品可能被誤判為不合格品，兩者都可能造成重大事故或不必要的經濟損失。損失。 確定測量系統是否適合特定測量任務的最簡單方法是執行再現性和重複性確認測試。 所謂重複性，是指同一檢驗員使用相同的儀器（或設備）和方法對同一零件進行檢驗，並獲得結果的一致性。 再現性是指不同操作者使用不同儀器對同一零件進行檢查所得到的結果的一致性。 美國汽車工業行動集團（Automotive Industry Action Group）規定，重複性和再現性R&R的綜合標準偏差在被測鑄件尺寸波動的標準偏差中的百分比≤30%作為測量系統滿足標準的標準。要求 [5]。 在測量一些大型、形狀複雜的鑄件時，並不是所有的測量系統都能滿足這一要求。 測量模具時允許的測量誤差要小一些，通常為1/3。
四。 模具結構及加工水平
眾所周知，模具結構和加工質量對蠟模的尺寸和幾何形狀有重要影響。 例如，定位合模機構是否準確可靠，活動部件（如活動塊、螺栓等）的配合間隙是否合適，拉拔方式是否有利於保證鑄件的尺寸精度不言而喻，對於國內相當多的熔模鑄造廠來說，模具設計製造水平仍亟待提升。
五分。 綜上所述
從以上分析不難看出，提高熔模鑄件的尺寸精度是一項涉及熔模鑄造生產過程各個環節的系統工程。 要點可概括如下：
1）嚴格控製成型工藝參數，特別是對鑄件尺寸有顯著影響的參數。
2）選擇合適的外殼材料。
3) 以符合統計原理的正確方法收集、統計和分析與收縮相關的數據，以提高收縮分配的準確性。
4）經常監控測量系統（包括設備、檢驗人員和技術），確保重複性和再現性誤差滿足規定要求。
5）不斷提高模具設計製造水平。
6）鑄件校正、穩定化熱處理等措施在很多場合仍是必不可少的
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