本發明涉及鑄造工藝技術等領域，具體的說，是一種采用熔模鑄造方式進行鑄件生產的方法。
背景技術：
鑄造－熔煉金屬，制造鑄型，并將熔融金屬澆入鑄型，凝固后獲得具有一定形狀、尺寸和性能金屬零件毛坯的成型方法。
鑄造是將金屬熔煉成符合一定要求的液體并澆進鑄型里，經冷卻凝固、清整處理后得到有預定形狀、尺寸和性能的鑄件的工藝過程。鑄造毛坯因近乎成形，而達到免機械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上減少了制作時間.鑄造是現代裝置制造工業的基礎工藝之一。
鑄造是人類掌握比較早的一種金屬熱加工工藝，已有約6000年的歷史。中國約在公元前1700～前1000年之間已進入青銅鑄件的全盛期，工藝上已達到相當高的水平。鑄造是指將固態金屬熔化為液態倒入特定形狀的鑄型，待其凝固成形的加工方式。被鑄金屬有：銅、鐵、鋁、錫、鉛等，普通鑄型的材料是原砂、黏土、水玻璃、樹脂及其他輔助材料。特種鑄造的鑄型包括：熔模鑄造、消失模鑄造、金屬型鑄造、陶瓷型鑄造等。(原砂包括：石英砂、鎂砂、鋯砂、鉻鐵礦砂、鎂橄欖石砂、蘭晶石砂、石墨砂、鐵砂等)。
中國商朝的重875公斤的司母戊方鼎，戰國時期的曾侯乙尊盤，西漢的透光鏡，都是古代鑄造的代表產品。早期的鑄件大多是農業生產、宗教、生活等方面的工具或用具，藝術色彩濃厚。那時的鑄造工藝是與制陶工藝并行發展的，受陶器的影響很大。
中國在公元前513年，鑄出了世界上最早見于文字記載的鑄鐵件－晉國鑄型鼎,重約270公斤。歐洲在公元八世紀前后也開始生產鑄鐵件。鑄鐵件的出現，擴大了鑄件的應用范圍。例如在15～17世紀，德、法等國先后敷設了不少向居民供飲用水的鑄鐵管道。18世紀的工業革命以后，蒸汽機、紡織機和鐵路等工業興起，鑄件進入為大工業服務的新時期，鑄造技術開始有了大的發展。
進入20世紀，鑄造的發展速度很快，其重要因素之一是產品技術的進步，要求鑄件各種機械物理性能更好，同時仍具有良好的機械加工性能；另一個原因是機械工業本身和其他工業如化工、儀表等的發展，給鑄造業創造了有利的物質條件。如檢測手段的發展，保證了鑄件質量的提高和穩定，并給鑄造理論的發展提供了條件；電子顯微鏡等的發明，幫助人們深入到金屬的微觀世界，探查金屬結晶的奧秘，研究金屬凝固的理論，指導鑄造生產。
鑄造分類：
主要有砂型鑄造和特種鑄造2大類。
1、普通砂型鑄造，利用砂作為鑄模材料，又稱砂鑄，翻砂，包括濕砂型、干砂型和化學硬化砂型3類，但并非所有砂均可用以鑄造。好處是成本較低，因為鑄模所使用的沙可重復使用；缺點是鑄模制作耗時，鑄模本身不能被重復使用，須破壞后才能取得成品。
1.1砂型(芯)鑄造方法：濕型砂型、樹脂自硬砂型、水玻璃砂型、干型和表干型、實型鑄造、負壓造型。
1.2砂芯制造方法：是根據砂芯尺寸、形狀、生產批量及具體生產條件進行選擇的。在生產中，從總體上可分為手工制芯和機器制芯。
2、特種鑄造，按造型材料又可分為以天然礦產砂石為主要造型材料的特種鑄造(如熔模鑄造、泥型鑄造、殼型鑄造、負壓鑄造、實型鑄造、陶瓷型鑄造等)和以金屬為主要鑄型材料的特種鑄造(如金屬型鑄造、壓力鑄造、連續鑄造、低壓鑄造、離心鑄造等)兩類。
2.1金屬模鑄造法
利用熔點較原料高的金屬制作鑄模。其中細分為重力鑄造法、低壓鑄造法和高壓鑄造法。
受制于鑄模的熔點，可被鑄造的金屬也有所限制。
2.2脫蠟鑄造法
這方法可以為外膜鑄造法和固體鑄造法。
先以蠟復制所需要鑄造的物件，然后浸入含陶瓷(或硅溶膠)的池中并待干，使以蠟制的復制品覆上一層陶瓷外膜，一直重復步驟直到外膜足以支持鑄造過程(約1/4寸到1/8寸)，然后熔解模中的蠟，并抽離鑄模。其后鑄模需要多次加以高溫，增強硬度后方可用以鑄造。
此方法具有良好的準確性，更可用作高熔點金屬(如鈦)的鑄造。但由于陶瓷價格頗高，而且制作需要多次加熱和復雜，故成本頗為昂貴。
成型工藝
1.重力澆鑄：砂鑄，硬模鑄造。依靠金屬自身重力將熔融金屬液澆入型腔。
2.壓力鑄造：低壓澆鑄，高壓鑄造。依靠額外增加的壓力將熔融金屬液瞬間壓入鑄造型腔。
鑄造工藝通常包括
①鑄型(使液態金屬成為固態鑄件的容器)準備，鑄型按所用材料可分為砂型、金屬型、陶瓷型、泥型、石墨型等，按使用次數可分為一次性型、半永久型和永久型，鑄型準備的優劣是影響鑄件質量的主要因素；
②鑄造金屬的熔化與澆注，鑄造金屬(鑄造合金)主要有各類鑄鐵、鑄鋼和鑄造有色金屬及合金；
③鑄件處理和檢驗，鑄件處理包括清除型芯和鑄件表面異物、切除澆冒口、鏟磨毛刺和披縫等凸出物以及熱處理、整形、防銹處理和粗加工等。
鑄造工藝可分為三個基本部分，即鑄造金屬準備、鑄型準備和鑄件處理。鑄造金屬是指鑄造生產中用于澆注鑄件的金屬材料，它是以一種金屬元素為主要成分，并加入其他金屬或非金屬元素而組成的合金，習慣上稱為鑄造合金，主要有鑄鐵、鑄鋼和鑄造有色合金。
金屬熔煉不僅僅是單純的熔化，還包括冶煉過程，使澆進鑄型的金屬，在溫度、化學成分和純凈度方面都符合預期要求。為此，在熔煉過程中要進行以控制質量為目的的各種檢查測試，液態金屬在達到各項規定指標后方能允許澆注。有時，為了達到更高要求，金屬液在出爐后還要經爐外處理，如脫硫、真空脫氣、爐外精煉、孕育或變質處理等。熔煉金屬常用的設備有沖天爐、電弧爐、感應爐、電阻爐、反射爐等。
優點：1、可以生產形狀復雜的零件，尤其是復雜內腔的毛坯；
2、適應性廣，工業常用的金屬材料均可鑄造，幾克到幾百噸；
3、原材料來源廣，價格低廉，如廢鋼、廢件、切屑等；
4、鑄件的形狀尺寸與零件非常接近，減少了切削量，屬于無切削加工；
5、應用廣泛，農業機械中40％～70％、機床中70％～80％的重量都是鑄件。
缺點：1、機械性能不如鍛件，如組織粗大，缺陷多等；
2、砂型鑄造中，單件、小批量生產，工人勞動強度大；
3、鑄件質量不穩定，工序多，影響因素復雜，易產生許多缺陷。
鑄造的缺陷對鑄件質量有著重要的影響，因此，為選擇鑄造合金和鑄造方法打好基礎，應從鑄件的質量入手，并結合鑄件主要缺陷的形成與防治。
隨著科技的進步與鑄造業的蓬勃發展，不同的鑄造方法有不同的鑄型準備內容。以應用最廣泛的砂型鑄造為例，鑄型準備包括造型材料準備和造型、造芯兩大項工作。砂型鑄造中用來造型、造芯的各種原材料，如鑄造原砂、型砂粘結劑和其他輔料，以及由它們配制成的型砂、芯砂、涂料等統稱為造型材料，造型材料準備的任務是按照鑄件的要求、金屬的性質，選擇合適的原砂、粘結劑和輔料，然后按一定的比例把它們混合成具有一定性能的型砂和芯砂。常用的混砂設備有碾輪式混砂機、逆流式混砂機和連續式混砂機。后者是專為混合化學自硬砂設計的，連續混合，混砂速度快。
造型、造芯是根據鑄造工藝要求，在確定好造型方法，準備好造型材料的基礎上進行的。鑄件的精度和全部生產過程的經濟效果，主要取決于這道工序。在很多現代化的鑄造車間里，造型、造芯都實現了機械化或自動化。常用的砂型造型造芯設備有高、中、低壓造型機、氣沖造型機、無箱射壓造型機、冷芯盒制芯機和熱芯盒制芯機、覆膜砂制芯機等。
鑄件自澆注冷卻的鑄型中取出后，帶有有澆口、冒口、金屬毛刺、披縫，砂型鑄造的鑄件還粘附著砂子，因此必須經過清理工序。進行這種工作的設備有磨光機、拋丸機、澆冒口切割機等。砂型鑄件落砂清理是勞動條件較差的一道工序，所以在選擇造型方法時，應盡量考慮到為落砂清理創造方便條件。有些鑄件因特殊要求，還要經鑄件后處理，如熱處理、整形、防銹處理、粗加工等。
鑄造工藝可分為三個基本部分，即鑄造金屬準備、鑄型準備和鑄件處理。鑄造金屬是指鑄造生產中用于澆注鑄件的金屬材料，它是以一種金屬元素為主要成分，并加入其他金屬或非金屬元素而組成的合金，習慣上稱為鑄造合金，主要有鑄鐵、鑄鋼和鑄造有色合金。
鑄件自澆注冷卻的鑄型中取出后，有澆口、冒口及金屬毛刺披縫，砂型鑄造的鑄件還粘附著砂子，因此必須經過清理工序。進行這種工作的設備有拋丸機、澆口冒口切割機等。砂型鑄件落砂清理是勞動條件較差的一道工序，所以在選擇造型方法時，應盡量考慮到為落砂清理創造方便條件。有些鑄件因特殊要求，還要經鑄件后處理，如熱處理、整形、防銹處理、粗加工等。
鑄造是比較經濟的毛坯成形方法，對于形狀復雜的零件更能顯示出它的經濟性。如汽車發動機的缸體和缸蓋，船舶螺旋槳以及精致的藝術品等。有些難以切削的零件，如燃汽輪機的鎳基合金零件不用鑄造方法無法成形。
另外，鑄造的零件尺寸和重量的適應范圍很寬，金屬種類幾乎不受限制；零件在具有一般機械性能的同時，還具有耐磨、耐腐蝕、吸震等綜合性能，是其他金屬成形方法如鍛、軋、焊、沖等所做不到的。因此在機器制造業中用鑄造方法生產的毛坯零件，在數量和噸位上迄今仍是最多的。
鑄造生產經常要用的材料有各種金屬、焦炭、木材、塑料、氣體和液體燃料、造型材料等。所需設備有冶煉金屬用的各種爐子，有混砂用的各種混砂機，有造型造芯用的各種造型機、造芯機，有清理鑄件用的落砂機、拋丸機等。還有供特種鑄造用的機器和設備以及許多運輸和物料處理的設備。
鑄造生產有與其他工藝不同的特點，主要是適應性廣、需用材料和設備多、污染環境。鑄造生產會產生粉塵、有害氣體和噪聲對環境的污染，比起其他機械制造工藝來更為嚴重，需要采取措施進行控制。
鑄造產品發展的趨勢是要求鑄件有更好的綜合性能，更高的精度，更少的余量和更光潔的表面。此外，節能的要求和社會對恢復自然環境的呼聲也越來越高。為適應這些要求，新的鑄造合金將得到開發，冶煉新工藝和新設備將相應出現。
鑄造生產的機械化自動化程度在不斷提高的同時，將更多地向柔性生產方面發展，以擴大對不同批量和多品種生產的適應性。節約能源和原材料的新技術將會得到優先發展，少產生或不產生污染的新工藝新設備將首先受到重視。質量控制技術在各道工序的檢測和無損探傷、應力測定方面，將有新的發展。
技術實現要素：
本發明的目的在于提供一種采用熔模鑄造方式進行鑄件生產的方法，具有尺寸精度較高的特點，可以提高金屬材料的利用率；能顯著減少產品的成形表面和配合表面的加工量，節省加工臺時和刃具材料的消耗；能最大限度地提高毛坯與零件之間的相似程度，為零件的結構設計帶來很大方便；鑄造形狀復雜的鑄件熔模鑄造能鑄出形狀十分復雜的鑄件，也能鑄造壁厚為0.5mm、重量小至1g的鑄件，還可以鑄造組合的、整體的鑄件；且不受合金材料的限制。
本發明通過下述技術方案實現：一種采用熔模鑄造方式進行鑄件生產的方法，包括以下具體步驟：
1)制作鑄件圖，設計員根據所要生產產品的尺寸及結構設計鑄件結構圖；
2)根據鑄件結構圖制作鑄件模具；
3)在鑄件模具內注入蠟料，形成蠟模；
4)在蠟模上焊接澆冒口；
5)在蠟模上涂敷耐火材料；
6)將涂敷耐火材料后的蠟模用砂箱裝載，并在其內填砂硬化；
7)將填砂硬化后的砂箱進行脫蠟處理，得到模殼；
8)將脫蠟處理后的模殼進行焙燒處理；
9)將焙燒處理后的鑄件模體進行澆鑄處理，并成型所需鑄件；
10)將所需鑄件進行脫模并進行清理及熱處理；
11)將熱處理后的鑄件采用酸洗鈍化工藝后通過質檢得到能夠被用于再生產的鑄件成品。
進一步的為更好地實現本發明，特別采用下述設置方式：在所述步驟2)中所注入的蠟料為石蠟，且注入時的溫度為60～70℃。
進一步的為更好地實現本發明，特別采用下述設置方式：在步驟7)中，所述脫蠟處理時所得蠟料將被再次熔化，以備下次形成蠟模。
進一步的為更好地實現本發明，特別采用下述設置方式：所述步驟9)澆鑄處理具體包括：
9-1)采用中頻感應電爐熔煉鐵水，在中頻感應電爐中按比例加入增碳劑、廢鋼、部分鐵合金，通電待爐料熔化后再加入剩余鐵合金，取樣做爐前分析，熔煉出合格的鐵水，所述鐵水的各化學成分(WT％)為：C：2.6～2.8％，S i：≤0.7％，Mn：0.8～1.2％，Mg：≤1％，P：≤0.05％，S：≤0.05％，Cr:15～17％，Cu：1～1.5％，余量為Fe；所述鐵水的出爐溫度為1650～1700℃；
9-2)鑄造成型；將鐵水通過澆冒口澆入焙燒處理后的鑄件模體內，形成所需鑄件。
進一步的為更好地實現本發明，特別采用下述設置方式：所述部分鐵合金的重量為總鐵合金重量的70～80％，所述剩余鐵合金的重量為總鐵合金重量的20～30％。
進一步的為更好地實現本發明，特別采用下述設置方式：所述部分鐵合金的重量為總鐵合金重量的70％，所述剩余鐵合金的重量為總鐵合金重量的3％。
進一步的為更好地實現本發明，特別采用下述設置方式：所述中頻感應電爐的熔化溫度為1600～2000℃。
進一步的為更好地實現本發明，特別采用下述設置方式：所述中頻感應電爐的熔化溫度為1700℃
進一步的為更好地實現本發明，特別采用下述設置方式：在步驟10)中，所述清理及熱處理具體為：
清理；鐵水凝固后，打破殼體，取出鑄件，先后進行質檢及前期處理；
熱處理：將鑄件在箱式電爐中加熱到1300-1500℃，按裝爐量確定保溫時間，使部分碳化物溶解，而后分批放入油池中，然后在油池中等溫5-10分鐘，得到以下貝氏體為主的基體組織。
進一步的為更好地實現本發明，特別采用下述設置方式：所述質檢、前期處理具體為：先對鑄件進行質量檢查，挑出不合格的鑄件重新回爐，對合格鑄件進行清理；用錘擊敲斷法或切割法去除澆冒口，用拋丸機去除鑄件表面的粘砂，毛翅；打磨清理后的鑄件送交進行熱處理。
本發明與現有技術相比，具有以下優點及有益效果：
本發明具有尺寸精度較高，一般可達CT4-6(砂型鑄造為CT10～13，壓鑄為CT5～7)；可以提高金屬材料的利用率；能顯著減少產品的成形表面和配合表面的加工量，節省加工臺時和刃具材料的消耗；能最大限度地提高毛坯與零件之間的相似程度，為零件的結構設計帶來很大方便；鑄造形狀復雜的鑄件熔模鑄造能鑄出形狀十分復雜的鑄件，也能鑄造壁厚為0.5mm、重量小至1g的鑄件，還可以鑄造組合的、整體的鑄件；不受合金材料的限制。本發明對于難以鍛造、焊接和切削加工的合金材料，特別適宜于用精鑄方法鑄造；生產靈活性高、適應性強熔模鑄造既適用于大批量生產，也適用小批量生產甚至單件生產。
本發明對稀土變質并采用油池淬火工藝后，與原常規的空冷淬火加低溫回火工藝相比，鑄鐵的硬度，沖擊韌性明顯提高，耐磨性顯著增加；制造方法工藝簡便，易操作，工藝成熟，便于工業化生產，由于不加入昂貴合金鉬，成本低。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明作進一步地詳細說明，但本發明的實施方式不限于此。
實施例1：
一種采用熔模鑄造方式進行鑄件生產的方法，具有尺寸精度較高，一般可達CT4-6(砂型鑄造為CT10～13，壓鑄為CT5～7)；可以提高金屬材料的利用率；能顯著減少產品的成形表面和配合表面的加工量，節省加工臺時和刃具材料的消耗；能最大限度地提高毛坯與零件之間的相似程度，為零件的結構設計帶來很大方便；鑄造形狀復雜的鑄件熔模鑄造能鑄出形狀十分復雜的鑄件，也能鑄造壁厚為0.5mm、重量小至1g的鑄件，還可以鑄造組合的、整體的鑄件；不受合金材料的限制。本發明對于難以鍛造、焊接和切削加工的合金材料，特別適宜于用精鑄方法鑄造；生產靈活性高、適應性強熔模鑄造既適用于大批量生產，也適用小批量生產甚至單件生產，特別采用下述設置方式：包括以下具體步驟：
1)制作鑄件圖，設計員根據所要生產產品的尺寸及結構設計鑄件結構圖；
2)根據鑄件結構圖制作鑄件模具；
3)在鑄件模具內注入蠟料，形成蠟模；
4)在蠟模上焊接澆冒口；
5)在蠟模上涂敷耐火材料；
6)將涂敷耐火材料后的蠟模用砂箱裝載，并在其內填砂硬化；
7)將填砂硬化后的砂箱進行脫蠟處理，得到模殼；
8)將脫蠟處理后的模殼進行焙燒處理；
9)將焙燒處理后的鑄件模體進行澆鑄處理，并成型所需鑄件；
10)將所需鑄件進行脫模并進行清理及熱處理；
11)將熱處理后的鑄件采用酸洗鈍化工藝后通過質檢得到能夠被用于再生產的鑄件成品。
實施例2：
本實施例是在上述實施例的基礎上進一步優化，進一步的為更好地實現本發明，特別采用下述設置方式：在所述步驟2)中所注入的蠟料為石蠟，且注入時的溫度為60～70℃。
實施例3：
本實施例是在上述任一實施例的基礎上進一步優化，進一步的為更好地實現本發明，特別采用下述設置方式：在步驟7)中，所述脫蠟處理時所得蠟料將被再次熔化，以備下次形成蠟模。
實施例4：
本實施例是在上述任一實施例的基礎上進一步優化，進一步的為更好地實現本發明，特別采用下述設置方式：所述步驟9)澆鑄處理具體包括：
9-1)采用中頻感應電爐熔煉鐵水，在中頻感應電爐中按比例加入增碳劑、廢鋼、部分鐵合金，通電待爐料熔化后再加入剩余鐵合金，取樣做爐前分析，熔煉出合格的鐵水，所述鐵水的各化學成分(WT％)為：C：2.6～2.8％，S i：≤0.7％，Mn：0.8～1.2％，Mg：≤1％，P：≤0.05％，S：≤0.05％，Cr:15～17％，Cu：1～1.5％，余量為Fe；所述鐵水的出爐溫度為1650～1700℃；
9-2)鑄造成型；將鐵水通過澆冒口澆入焙燒處理后的鑄件模體內，形成所需鑄件。
實施例5：
本實施例是在上述任一實施例的基礎上進一步優化，進一步的為更好地實現本發明，特別采用下述設置方式：所述部分鐵合金的重量為總鐵合金重量的70～80％，所述剩余鐵合金的重量為總鐵合金重量的20～30％。
實施例6：
本實施例是在上述任一實施例的基礎上進一步優化，進一步的為更好地實現本發明，特別采用下述設置方式：所述部分鐵合金的重量為總鐵合金重量的70％，所述剩余鐵合金的重量為總鐵合金重量的3％。
實施例7：
本實施例是在上述任一實施例的基礎上進一步優化，進一步的為更好地實現本發明，特別采用下述設置方式：所述中頻感應電爐的熔化溫度為1600～2000℃。
實施例8：
本實施例是在上述任一實施例的基礎上進一步優化，進一步的為更好地實現本發明，特別采用下述設置方式：所述中頻感應電爐的熔化溫度為1700℃
實施例9：
本實施例是在上述任一實施例的基礎上進一步優化，進一步的為更好地實現本發明，特別采用下述設置方式：在步驟10)中，所述清理及熱處理具體為：
清理；鐵水凝固后，打破殼體，取出鑄件，先后進行質檢及前期處理；
熱處理：將鑄件在箱式電爐中加熱到1300-1500℃，按裝爐量確定保溫時間，使部分碳化物溶解，而后分批放入油池中，然后在油池中等溫5-10分鐘，得到以下貝氏體為主的基體組織。
實施例10：
本實施例是在上述任一實施例的基礎上進一步優化，進一步的為更好地實現本發明，特別采用下述設置方式：所述質檢、前期處理具體為：先對鑄件進行質量檢查，挑出不合格的鑄件重新回爐，對合格鑄件進行清理；用錘擊敲斷法或切割法去除澆冒口，用拋丸機去除鑄件表面的粘砂，毛翅；打磨清理后的鑄件送交進行熱處理。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例，并非對本發明做任何形式上的限制，凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本發明的保護范圍之內。