对目前（qián）国内精铸行（háng）业中（zhōng）广泛应用的4种制壳工艺的特点进行了分析（xī）对比。从精铸件质量比较，水（shuǐ）玻璃型（xíng）壳较差，复合（hé）型壳、硅（guī）溶胶-低（dī）温蜡型壳次之，硅溶胶一中温蜡型壳zui好（hǎo）。而从制壳成本比较，水（shuǐ）玻璃型壳zui低（dī），硅（guī）溶胶（jiāo）一中温蜡型壳zui高。对这4种制壳工艺（yì）分别提出了改进措施。

目前国内精铸件生产（chǎn）中广泛采用的制壳工艺有（yǒu）以下4种（zhǒng）：

A．水玻璃型壳；

B．复合型壳；

C．硅溶（róng）胶型壳(低温蜡)；

D．硅溶胶型壳(中温蜡)。前（qián）3种方案均使（shǐ）用（yòng）低（dī）温蜡(模（mó）)。

我公司4种工艺兼（jiān）有，以（yǐ）充分（fèn）满足市场对精铸件（jiàn）质量、价位的不同（tóng）需（xū）求、增加市场竞争力和适应力。

1、水（shuǐ）玻璃型壳（ké）

这（zhè）一（yī）工艺在（zài）国内已有近50年的生产历史，其厂点数至今仍占我国精铸厂家（jiā）的75%以上。经过（guò）精铸界同仁个半世纪的不懈努力，水（shuǐ）玻（bō）璃型壳工艺的应用（yòng）和研究已达（dá）到了很（hěn）高（gāo）水平。

多年来由于背层型壳耐火材（cái）料的改进和新型硬化剂的推广应用，水玻（bō）璃型壳强度（dù）有（yǒu）了成倍（bèi）增长。铸件表面（miàn）质（zhì）量、尺寸精度及成（chéng）品率有了很大（dà）提高，目前仍占很（hěn）大的市场份额，并替（tì）代国（guó）外（wài）砂铸（zhù）件成批出口。

低廉的成本、zui短的生产周（zhōu）期、优良的脱壳性能及高（gāo）透气（qì）性（xìng）至今仍是其他任何型壳工艺所不及（jí）的优点。但铸件的质量，包括表面（miàn）粗糙度、缺（quē）陷（xiàn）数量（liàng）、尺寸精度（dù）、成品率、返（fǎn）修率等均比（bǐ）其他3种工（gōng）艺要差

1.1存在（zài）的主（zhǔ）要问题

(1)水玻璃粘结剂固有的（de）缺（quē）点是Na2O含量高（gāo），型（xíng）壳高温强度、抗蠕变能力远不及硅溶剂型壳(只（zhī）有它的1/30-1/50)。加之面层耐火（huǒ）料采用了价低质次、粒度级配（pèi）不良的石英砂(粉)，硬化剂（jì）至（zhì）今仍（réng）限于（yú）使用氯化氨，因而必然（rán）不能获得高质量的（de）精（jīng）铸件（jiàn）。

(2)型壳生（shēng）产（chǎn）条件差，缺乏（fá）严格（gé）的生产过程及参（cān）数的控制。由于硬化剂的强腐蚀性（xìng），除尘设备的简陋（lòu），很少车（chē）间有恒温（wēn）、恒湿、除尘（chén）的生（shēng）产（chǎn）环境。影响型壳（ké）和铸件质量的涂（tú）料配制、硬化、风干、脱蜡等工序，极少按行业规定的操作规范严格控制（zhì）。如（rú）定期检测涂（tú）料粘度、涂片重、硬化（huà）剂浓度、pH值等。型壳风（fēng）干处（chù）的温度、湿度、风速等更是不加控制，故常在高（gāo）、低温或（huò）梅（méi）雨季节发生（shēng）批量报废的质量事（shì）故。总之，大部分工厂停（tíng）留在手工作坊阶（jiē）段，靠技艺而不是靠科学的质量管理进（jìn）行生产。这（zhè）是水玻璃型壳数十年来铸件质（zhì）量（liàng）不（bú）稳定、废品率、返修率高的重要（yào）原因之一。

1.2改进方向

(1)采用高纯度的硅微粉(脉石英)代（dài）替常用的低品（pǐn）位的石英砂粉作面层耐火材料，并应用“双峰”型（xíng）粒度级配的（de）圆形石英粉配制面层涂料。不仅可提高面层型壳的热化学稳定（dìng）性，而且可以获得（dé）高粉液比（bǐ）涂料。我厂用（yòng）模数（shù）为3.4、密度（dù）为1.28g/cm3的水玻璃配（pèi）料，粉液比可达到1.4。硅微粉的（de）技术（shù）要（yào）求见。

经湿法球磨、单槽沉淀、磁选及离子（zǐ）高纯水处理（lǐ），自然形成圆形，双峰（fēng）粒度级配，这种高纯（chún）低杂（zá）质（zhì）的粉粒，比人（rén）工级配（pèi）更理想。已在我公司（sī）实际应用，效果良好。

(2)加强制壳（ké）工序的现场质量管理，按行业（yè）标准操作。同时应将涂料（liào）、撒砂（shā）、硬化（huà）场地与（yǔ）型壳干燥间隔离。后（hòu）者控（kòng）制（zhì）温度（dù）、湿度，前者（zhě）加强（qiáng）除尘、防腐（fǔ），从而（ér）有（yǒu）利于型壳质量的稳（wěn）定及（jí）改善操（cāo）作环境。

(3)采用（yòng）石英-硅溶胶型（xíng）壳（ké）代（dài）替一、二层（céng）石英（yīng）-水（shuǐ）玻璃型壳，彻底（dǐ）取（qǔ）消面层（céng）和（hé）过（guò）渡层的水（shuǐ）玻璃及氯化氨硬（yìng）化剂。计算表明铸（zhù）件成本仅增加0.46元/kg，而制（zhì）壳生产周（zhōu）期与水玻璃型壳基本相同。

2、复（fù）合型壳（ké）

为克服上（shàng）述水玻璃型壳的缺点，目前不少工厂（chǎng）将一、二层改用锆英石及莫来石-硅溶胶型壳。背层仍（réng）采用原有水玻璃型壳工艺。它是结（jié）合硅胶型壳（ké）的优良（liáng）的（de）表（biǎo）面（miàn）质量和水玻（bō）璃低（dī）成（chéng）本、短周期的优（yōu）点的一种改（gǎi）进方案。与（yǔ）水（shuǐ）玻璃型壳相比（bǐ），其铸件表（biǎo）面质量有了很大提（tí）高（gāo），表面粗糙度降低、表面（miàn）缺陷减少（shǎo）、返（fǎn）修率下（xià）降。可应用于不锈（xiù）钢、耐热（rè）钢（gāng）等（děng）高合金钢。生产周期则比低温蜡-硅溶胶型壳短得多，与水玻（bō）璃型壳相近（jìn）。

2.1存在的主要问题（tí）

(1)由于背（bèi）层保留（liú）了水玻璃（lí）粘结剂，故其型（xíng）壳（ké）整体高温强度、抗蠕（rú）变（biàn）能力比硅溶胶型壳低。其型焙烧温（wēn）度只限于950℃以（yǐ）下（xià）。900℃以（yǐ）后型壳变形量增加了30%。而（ér）硅（guī）溶胶型壳（ké）焙烧温度（dù）可达（dá）1000-1200℃，在（zài）1000℃以前型壳不变形。故复合型壳浇注的铸件尺寸精度(包括形位公（gōng）差)均比不上硅（guī）溶胶（jiāo）型（xíng）壳（ké）。往往在（zài）浇（jiāo）注大型（xíng）(10kg以（yǐ）上（shàng）)铸件时要采取（qǔ）增加硅溶（róng）胶型（xíng）壳（ké）层数（shù）的方法(一般（bān）至（zhì）少（shǎo）增加（jiā）2层)以求（qiú）获得高的（de）高温强度（dù）及防止铸件变形。

(2)由（yóu）于型壳前2层是（shì）影响（xiǎng）型壳透气性的主因，由水（shuǐ）玻璃型壳改（gǎi）为（wéi）硅溶胶后，型壳的整体透（tòu）气性大幅降低，在焙烧温度（dù）较低、保温（wēn）时间不够长时，常会造（zào）成铸件气孔及浇不足（zú）、冷隔等（děng）缺陷，故复合型壳较难应用于薄壁(δ≤3mm)件、小（xiǎo）件及特小件(小于50g)。又因（yīn）型壳高温强度不及（jí）硅溶胶型（xíng）壳，更易造成上述废品。总之，复合（hé）型（xíng）壳的透气性不如（rú）水玻璃型壳也不（bú）如（rú）硅（guī）溶胶型壳。

(3)复合型（xíng）壳铸件（jiàn）质量稳定性（xìng）比水玻璃（lí）好，但（dàn）远（yuǎn）不如（rú）硅溶胶型（xíng）壳。其背层（céng）仍保（bǎo）留水玻璃粘结（jié）剂，为降低（dī）成本仍采（cǎi）用价格较低（dī）、质量不稳定的耐火材料，如粘土、颗粒粒砂等，且在制壳工艺控制方面与水玻璃型（xíng）壳（ké）相（xiàng）同，导致铸件（jiàn）质量稳（wěn）定（dìng）性差。尤其（qí）是10kg以上的（de）大件及1kg以下的小件，废品（pǐn）率及返修率（lǜ）均比（bǐ）硅溶（róng）胶（jiāo）型壳高。

(4)复合型壳由于采用价昂的锆英石作面层，其（qí）型壳（ké）成本是水（shuǐ）玻璃型壳的4.5倍，若背层采用莫来石砂粉，其型壳成本与（yǔ）硅溶胶型壳（ké）成本相差（chà）无几（jǐ），每kg铸件成（chéng）本仅相差1元。其成本低的优势并不明显。

(5)复合（hé）型（xíng）壳不能使用（yòng）中温蜡料。中温蜡不能使用（yòng）热（rè）水（shuǐ）脱蜡（là）。在高压釜中脱蜡时，由于（yú）高温、高（gāo）压(170℃，0.7MPa)中温蜡液会（huì）与背（bèi）层中（zhōng）的水玻璃及（jí）残留硬化剂产生剧烈的皂化（huà）反应(白（bái）色泡（pào）沫状（zhuàng）皂化物)，不经回（huí）收处理无法回用。而硅溶（róng）胶型壳（ké），则（zé）可（kě）以（yǐ）应用低、中温蜡，无此弊（bì）病。

综上所述，复合型壳是水玻璃型（xíng）壳的（de）改进，在铸件表面质量、成品率及返修（xiū）率（lǜ）方面比前（qián）者优越，但与硅（guī）溶胶型壳仍有本质（zhì）差别。除生产周期（qī）较短，制壳（ké）成（chéng）本稍低之外其铸件（jiàn）质量及稳定性不（bú）及硅（guī）溶胶（jiāo）型壳。

2.2改（gǎi）进方向

(1)采用石英代替锆英砂用于（yú）面层（céng）型（xíng）壳（ké）耐火（huǒ）材料。铸件表（biǎo）面质（zhì）量不完全取决于面层型（xíng）壳耐火材料，而与粘结（jié）剂（jì）有密切关系，也与蜡料有关(蜡模（mó）表面（miàn）粗糙度、皂化（huà）物残留等)。复合型壳只能采用低温蜡，大部（bù）分（fèn）应用于表面粗糙度（dù）中等(Ra=6.3-12.5)、尺寸精度不（bú）甚（shèn）高(CT4-CT6)的（de）精铸（zhù）件，实践证明采用石英-硅溶胶（jiāo）面层代（dài）替锆英石-硅溶胶是（shì）完全（quán）可行的。

这一措施使每t铸（zhù）件（jiàn）型壳成本（běn）由原4150-4830元（yuán）下（xià）降到1360元，与水玻璃型壳比仅增（zēng）加460元。

(2)加（jiā）强制壳工（gōng）序尤其是（shì）背层制壳的质量管理及环境改（gǎi）善（shàn）(详见本文1，2节)。

(3)背层应当（dāng）采用质量稳定、高温（wēn）性（xìng）能优良而成本相对低廉的耐（nài）火材料，同时要兼顾与面层型（xíng）壳耐火材料膨胀率相匹配。推荐下（xià）列（liè）2种常（cháng）用的背层材料（liào）。

①耐火粘土-石英粉（fěn）涂料(各（gè）50%)，撒颗（kē）粒砂(耐火砖废料破碎过筛而制（zhì）成（chéng）)，其优点是来源（yuán）广、价（jià）格低，其（qí）型（xíng）壳高温强度和抗蠕变能（néng）力均高于（yú）莫来石（shí）、铝矾土。价格（gé）仅为铝矾土的1/2-1/3。它适用于锆英石或石英石作面（miàn）层的复合型壳。

②耐火（huǒ）粘土（tǔ）-颗粒粉涂料(体积比为3：7)，撒颗（kē）粒砂。此方案只（zhī）适用于锆英石（shí）复合型壳。有些工厂复（fù）合（hé）型壳背层采用莫（mò）来（lái）石（shí）砂粉或（huò）铝矾土（tǔ），其涂料性能较稳定，壳薄、易焙烧，但成本（běn）过高且其型壳高温性能不及（jí）上2种型壳。铝矾土（tǔ）脱壳性能较差。至于（yú）废（fèi）陶瓷器皿、硫璃（lí）瓦、地（dì）砖等破碎而成的材料价格（gé）虽低（dī），但（dàn）未经高温烧（shāo）成（chéng），成分复杂，型（xíng）壳高温开裂倾向（xiàng）大，耐火度（dù）偏（piān）低。浇注（zhù）后(尤其是厚大（dà）件)脱（tuō）壳困难，不（bú）宜采用。

3、硅溶（róng）胶（低（dī）温蜡）型壳

这一工艺符合国情，在铸（zhù）造1kg以上，特（tè）别是5kg以上中（zhōng）大件铸件时（shí），具有更大的适应性和优越（yuè）性（xìng）(与（yǔ）中温蜡相比)。

一（yī）般（bān）来说，中大铸件的质量要求，特别是表面粗糙（cāo）度、尺寸（cùn）精度以及形位公（gōng）差的要求（qiú）不会（huì）太高，采用高熔点中温蜡并（bìng）无必要。中温蜡需要（yào）高压(大于6-7MPa)或液态蜡压（yā）注蜡模，设备投（tóu）资大。中温蜡厚大蜡模（mó）易缩陷、变（biàn）形（xíng）、成本高（gāo）。低温（wēn）蜡成（chéng）型容易、设备简单（dān），而蜡模表面粗糙度相差不大。

这一工艺比（bǐ）复（fù）合型壳质（zhì）量稳定，尤其是铸件尺寸（cùn）精度高，因（yīn）它（tā）没有水玻璃存在，型壳高温性能好，在（zài）1000-1200℃焙（bèi）烧后型壳（ké）透气性高，抗蠕变能力强，既可适（shì）用于薄壁件，复杂结构的中小件，又可生产重达50-100kg的特（tè）大（dà）件，如水（shuǐ）泵、叶轮（lún）、导流壳、泵（bèng）体、球阀（fá）体、阀板等。对于薄壁（bì）中小件或大件可以采用（yòng）叉壳或抬壳在炉前直接浇注，更可（kě）获得高成品率。

3.1存在问题

(1)由于采用低温蜡，大部分型壳在水中脱蜡，难免有皂化物残（cán）留进入型壳中(尤其是复合型（xíng）壳及水（shuǐ）玻璃型壳同时（shí）脱蜡（là）时)易产生铸件（jiàn）表面夹杂，返（fǎn）修率稍高，这是其缺点之（zhī）一。

(2)制壳生产周期长（zhǎng）是（shì）它的zui大缺点和不足，尤其在生产大件，有深孔（kǒng）、深槽件时，每层干燥常（cháng）要24-48h。以50kg双（shuāng）流道叶轮为例（lì），常须10-15d

制壳时（shí）间，稍有未干（gàn）透之死（sǐ）角，在水（shuǐ）脱蜡时会（huì）造成硅溶胶（jiāo）回溶，型壳（ké）裂纹。

(3)硅（guī）溶胶型（xíng）壳(低（dī）温蜡)型（xíng）壳成本较水玻璃型壳高5倍(每t铸件制壳成本（běn）为（wéi）5000元（yuán）)，比复合（hé）型壳高17%。铸件成本（běn）相应较高（gāo）。

3.2改进（jìn）方向

(1)为防（fáng）止因（yīn）低温蜡回收处理不彻底及用水脱蜡（là）时与复合型壳或（huò）水玻璃型壳共用（yòng）同（tóng）一热水（shuǐ）槽，易产生铸件（jiàn）皂化物夹杂缺陷应采取以下措施。

①采用蒸气（qì）脱蜡(蒸气压力0.2-0.4MPa，温度120-130℃)代（dài）替水脱蜡，不（bú）仅可以防止皂化物夹杂而且型壳不易产生（shēng）裂纹，对铸（zhù）件的质量稳定（dìng）更（gèng）有保障。

②若采用热水脱（tuō）蜡，应在水中（zhōng）加人（rén）体积分数为1%-3%的工（gōng）业盐（yán）酸，脱蜡后再用含（hán）盐酸的热水冲洗每组型壳以减（jiǎn）少皂（zào）化（huà）物残留。尽可（kě）能不要与水玻璃型壳、复（fù）合型壳共用同一槽水脱蜡，也可更换水液，单独集中（zhōng）脱蜡，以减（jiǎn）少皂（zào）化物入壳。

③回收蜡（là）处理可用（yòng）盐酸（suān）的体积分数为3%-5%的酸化水，沸（fèi）腾（téng）及（jí）沉淀时间（jiān）要足够长。冬季硬（yìng）化水温度低（dī），水（shuǐ）玻璃及复合型壳中Na2O的残留（liú）量高，蜡料皂化也较严重，应多（duō）加盐酸处（chù）理回收蜡，减（jiǎn）少皂化物。蜡料处理后，及时补加硬脂酸也（yě）很重要。

(2)为缩短制（zhì）壳生产周（zhōu）期，可采用“快干硅溶胶”制壳，此（cǐ）工艺已日渐成熟，其各（gè）层（céng）型壳干燥时间可缩短1/2以上。小件各（gè）层(除zui后（hòu）层外)干燥仅须3h，制壳（ké）时间由原63h缩短为24h。中大件（jiàn）也较一般硅溶胶缩（suō）短50%。而其市场价只提高20-30%，完（wán）全可由场地、电耗的减少及生产率的提高来弥（mí）补。快干（gàn）硅溶胶的推广应用是硅溶（róng）胶制壳工艺的改革必由之路，将会逐步扩大应用（yòng）。

(3)为降低硅（guī）溶胶型壳的成本，zui有效的方法（fǎ）是采用石英石代替（tì）锆（gào）英石（shí）作面层（céng）型壳耐（nài）火（huǒ）材料。目前锆英（yīng）石耐（nài）火材料占（zhàn）整个硅（guī）溶胶制（zhì）壳成本的60%，改（gǎi）用石英后每t铸件制（zhì）壳（ké）成本由5000元（yuán）降为2210元（yuán），下降55.8%。中大件可采用熔（róng）融石英砂(粉)取代锆（gào）英砂(粉)已逐（zhú）步在推广应（yīng）用（yòng）。

4、硅溶胶（中（zhōng）温（wēn）蜡（là））型壳

这是国际上通用的（de）精铸件生产工艺，它具有zui高的（de）铸件质量、zui低的返修（xiū）率，特别适合于表面粗糙度要（yào）求高(Ra0.8-3.2)，尺寸精度（dù）高(CT3-CT5级（jí）)的中小件、特（tè）小件(2-1000g)。但由于（yú）设备及成本***，较少应用于中大件(5-100kg)。

4.1存在问题

(1)成本高（gāo），其型壳生产（chǎn）成（chéng）本是水玻璃型壳的8倍。比（bǐ）低温蜡-硅溶胶型壳也高（gāo）出25%。主要原因是其（qí）制壳、蜡模（mó）材料成本高，且设（shè）备耗电也大得多（duō），设备投资也大。

(2)生（shēng）产周期与低（dī）温（wēn）蜡（là）-硅溶胶型壳相（xiàng）同，比水玻（bō）璃（lí）及复合型壳长得多。

(3)生产5-50kg的（de）中（zhōng）大（dà）件往往要采用中（zhōng）温液（yè）态蜡(65-70℃)及高压(4.0-7.0MPa)注蜡，厚壁蜡（là）模（mó）易缩凹（āo），铸件尺寸精度并不（bú）太高，中大件对尺（chǐ）寸精度、表（biǎo）面粗糙（cāo）度要求（qiú）也没有小件那么高，故中（zhōng）大件较少（shǎo）采用硅（guī）溶胶(中温蜡)型壳。

4.2改（gǎi）进方向

(1)为降（jiàng）低（dī）成（chéng）本，保（bǎo）证质（zhì）量，在解决了（le）石英对中温（wēn）蜡润湿性很差的难题后，采用石英石（shí）或（huò）熔融石英代替锆英石无疑是（shì）一（yī）方向。熔融（róng）石英（yīng）其热膨胀系（xì）数仅为5×10-7/℃，且其价（jià）格只有锆英石的（de）1/6。在国外，熔融石英已逐步在扩大应（yīng）用范围。

(2)采（cǎi）用快干硅溶胶缩短制壳周期是国内外同（tóng）行共同努力的方向（xiàng）(见前述)。

(3)研制国产（chǎn）的中温蜡（là）或改进石蜡（là）一硬脂酸低温蜡是我国精铸界（jiè）的重（chóng）要任务（wù）。如何（hé）解决国产中温蜡或改进型的低温蜡（là）回（huí）收处理的难（nán）题，使（shǐ）其在生产中能长期保持蜡料性（xìng）能不变（biàn）化是能否推广应用的关（guān）键。

5、结束（shù）语

(1)各种型壳工艺有其不同的（de）适用对象，选择（zé）的依据是：铸件的（de）质量要求、价位及交货期。综合考虑，正确（què）选用zui经（jīng）济合理的制壳（ké）工艺（yì）方案是保证（zhèng）生产优质、低成（chéng）本铸件的基础。

(2)水玻璃型壳虽有不少优点但粘结剂本身固有（yǒu）的缺点使铸件质（zhì）量难（nán）以提高，质量稳定性也差。今（jīn）后将会逐（zhú）步被复（fù）合型壳，尤其（qí）是成本低的石英（yīng）一（yī）硅溶胶复合壳所取代。

(3)硅溶胶是理想的粘结剂，其型壳（ké）质量高，铸件质量稳定，返修率低，是今后的（de）发展方（fāng）向。石英（yīng）石、熔融石英（yīng）耐火料（liào）在（zài）面层型壳中的（de）应用，快干硅溶胶的推（tuī）广，将其生产成（chéng）本及（jí）制壳周期大大降低和缩短，克服了这2点不足，硅溶胶型壳(低温蜡或（huò）中温蜡（là）)将在（zài）我国精铸界得到广（guǎng）泛（fàn）应（yīng）用，毕竟高的铸件质（zhì）量（liàng）是zui重要的指标。