DB4101T 135-2024非物質(zhì)文化遺產(chǎn) 銅器失蠟法鑄造技藝

ICS97.195CCSY884101IDB4101/T135—2024前言 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語和定義 4材料 模料 制殼耐火材料 3輔料 3鑄造用銅 45鑄造技藝 5技藝流程圖 5蠟?zāi)＜妓?5蠟殼技藝 6熔銅技藝 7澆注技藝 9DB4101/T135—2024本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由鄭州市文化廣電和旅游局提出。本文件由鄭州市非物質(zhì)文化遺產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會（ZZTC02）歸口。本文件主要起草單位：河南神雕雕塑有限公司、河南省雕塑學(xué)會、鄭州市環(huán)境雕塑建設(shè)研究所、鄭州陶瓷行業(yè)協(xié)會。本文件主要起草人：鄭鋒、姚峰、邱群、張君明、王洪偉、李玲、邸興輝。DB4101/T135—20241非物質(zhì)文化遺產(chǎn)銅器失蠟法鑄造技藝本文件規(guī)定了銅器失蠟法鑄造的材料、蠟?zāi)＜妓?、蠟殼技藝、熔銅技藝和澆注技藝的內(nèi)容。本文件適用于非物質(zhì)文化遺產(chǎn)銅器失蠟法的鑄造技藝。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T254半精煉石蠟GB/T446全精煉石蠟GB/T1176鑄造銅及銅合金GB/T8145脂松香GB/T9442鑄造用硅砂GB/T12214熔模鑄造用硅砂、粉GB/T12215熔模鑄造用鋁礬土砂、粉HB5346熔模鑄造用硅溶膠JB/T8835砂型鑄造用水玻璃JB/T9223鑄造用鋯砂、粉JB/T11733熔模鑄造用煅燒高嶺土砂粉LY/T1453萜烯樹脂LY/T1744聚合松香YB/T102耐火材料用電熔剛玉YB/T5267莫來石3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。失蠟法以蠟作模，再用耐火材料填充泥芯和敷成外范，使之硬化即做成鑄型，加熱烘烤此型模使蠟油熔化流出形成空腔，再向型腔內(nèi)澆注銅液，凝固冷卻后得到無范痕、光潔精密鑄件的方法。4材料模料4.1.1模料種類DB4101/T135—202424.1.1.1蠟基模料蠟基模料實質(zhì)為石蠟-硬脂酸模料，常用的配方為石蠟50％+硬脂酸50配料要求：a)石蠟（CnH2n+2）應(yīng)選用熔點大于58℃,符合GB/T446或GB/T254要求的精煉或半精煉白石蠟；b)硬脂酸（C17H35COOH）應(yīng)選用一級（三壓）硬脂酸（塊狀）。4.1.1.2石蠟-低分子聚乙烯模料石蠟-低分子聚乙烯模料的組成一般為石蠟95％+低分子聚乙烯5低分子聚乙烯分子量應(yīng)為2000～5000。4.1.1.3樹脂基模料樹脂基模料（俗稱中溫蠟）的基體是樹脂，常用材料有松香及其衍生物和萜烯樹脂等。其中松香應(yīng)符合GB/T8145的要求，聚合松香應(yīng)符合LY/T1744的要求，萜烯樹脂應(yīng)符合LY/T1453的要求。4.1.2模料要求4.1.2.1熔點石蠟?zāi)Ａ系娜埸c宜為50℃~80℃,凝固溫度宜為5℃~10℃,以便配制模料、制模及脫蠟技藝的進行。4.1.2.2熱穩(wěn)定性石蠟?zāi)Ａ系臒岱€(wěn)定性常以軟點來表示，石蠟?zāi)Ａ宪浕c應(yīng)比制模車間的溫度高10℃以上為宜。4.1.2.3收縮率石蠟?zāi)Ａ系氖湛s率應(yīng)小于1優(yōu)質(zhì)石蠟?zāi)Ａ系木€收縮率應(yīng)小于0.5％。4.1.2.4強度石蠟?zāi)Ａ显诔叵轮颇！⒅茪さ壬a(chǎn)過程中熔模不應(yīng)發(fā)生破碎、斷裂：a)用于小型鑄件（50cm以下）時，石蠟?zāi)Ａ系目估瓘姸葢?yīng)大于1.4MPa（14kgf/cm2b)用于大型鑄件（50cm以上）時，石蠟?zāi)Ａ系目估瓘姸葢?yīng)大于2.5MPa；c)若石蠟?zāi)Ａ蠝y定抗彎強度，應(yīng)大于2.0MPa，宜為5.0MPa～8.0MPa。4.1.2.5硬度石蠟?zāi)Ａ嫌捕韧ǔＲ葬樔攵缺硎荆ㄡ樔攵龋?度=1/10mm），石蠟?zāi)Ａ系谋砻嬗捕纫藶?度～6度。4.1.2.6流動性石蠟?zāi)Ａ蠎?yīng)具有流動性，以利于充滿壓型的型腔、獲得棱角清晰、尺寸準(zhǔn)確、表面平滑光潔的熔模，也便于石蠟?zāi)Ａ显诿撓灂r從型殼中流出來。4.1.2.7涂掛性石蠟?zāi)Ａ嫌媚突鸩牧蠞櫇瘢⑿纬删鶆虻母采w層，石蠟?zāi)Ａ系耐繏煨钥捎脺y定熔模與黏結(jié)劑間的潤濕角來衡量。DB4101/T135—202434.1.2.8灰分型殼烙燒后，殘留在型腔中的石蠟?zāi)Ａ蠚埢覒?yīng)低于0.05％（質(zhì)量比），以免影響鑄件表面質(zhì)量。4.1.2.9加熱連接熔模組合大多采用接法，所以石蠟?zāi)Ａ蠎?yīng)有接性能，以免模組在運輸和制殼過程中從焊接處發(fā)生斷裂。制殼耐火材料4.2.1制殼耐火材料種類用于失蠟法鑄造的耐火材料按用途分為四種：a)型殼面層用耐火材料，有鋯英石、電熔剛玉、熔融石英、硅砂（石英）等；b)型殼加固層（背層）的耐火材料，有鋁硅系耐火材料、高嶺土熟料、莫來石、煤矸石、匣缽砂、硅砂；c)用于陶瓷型芯材料，有熔融石英（石英玻璃）、電熔剛玉、鋯英石；d)用于爐襯材料，有硅砂、鋁礬土、鎂砂、電熔鎂砂、硅砂。4.2.2制殼耐火材料要求應(yīng)選擇性能良好、質(zhì)量穩(wěn)定、資源豐富的耐火材料，應(yīng)符合GB/T9442、GB/T12214、GB/T12215、JB/T9223、JB/T11733、YB/T102、YB/T5267等的要求。輔料4.3.1黏結(jié)劑鑄造用高模數(shù)水玻璃黏結(jié)劑應(yīng)符合HB5346的要求，鑄造用硅溶膠黏結(jié)劑應(yīng)符合JB/T8835的要求。4.3.2硬化劑4.3.2.1氯化硬化液濃度應(yīng)控制在22％～25％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。4.3.2.2結(jié)晶氯化鋁硬化液的技藝控制：濃度3337密度1.18g/cm3～1.20g/cm3，pH值2～3。4.3.2.3氯化鎂硬化液的技藝控制：濃度2834密度1.24g/cm3～1.34g/cm3，pH值5.5～6.5。4.3.3涂料4.3.3.1水玻璃涂料面層涂料黏度值的大小會影響型殼及鑄件的表面質(zhì)量，加固層涂料的黏度值影響殼型的強度。影響?zhàn)ざ戎档囊蛩匕ǎ篴)水玻璃的模數(shù)增高，則黏度增大；水玻璃密度愈高，則黏度愈大；溫度上升則黏度減??；粉液比高，則黏度大；b)尖角形粉涂料黏度大、圓角形粉涂料黏度?。籧)粉料粒度集中呈單峰形分布黏度大，粒度分散呈雙峰形分布，則黏度小。4.3.3.2硅溶膠涂料硅溶膠涂料的流型屬于脹塑性流體，其屈服值極小。DB4101/T135—20244鑄造用銅4.4.1純銅由純銅金屬制成，成分唯一，不含其他元素。4.4.2黃銅4.4.2.1分類以鋅為主要元素，分為普通黃銅和特殊黃銅兩類：a)普通黃銅是銅和鋅組成的，主要用于壓力加工；b)在普通黃銅的基礎(chǔ)上加入其他元素（如硅、鋁、錳、鉛、鐵、鎳等便成為特殊黃銅。鑄造黃銅大多為特殊黃銅。4.4.2.2配料銅的化學(xué)成分應(yīng)根據(jù)其性能要求，選擇適當(dāng)?shù)呐淞铣煞?，其化學(xué)成分應(yīng)符合GB/T1176的要求，常用的黃銅熔煉配料成分按表1進行。表1黃銅熔煉配料表元素（質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%)—————————4.4.2.3爐料配比4.4.2.3.1新料成分占爐料的總重量應(yīng)不小于30％，回爐料應(yīng)不大于70％。回爐料較多時應(yīng)考慮銅中的雜質(zhì)是否超標(biāo)。4.4.2.3.2爐料應(yīng)干燥、清潔，有污物銹蝕應(yīng)做吹砂清理。4.4.3青銅4.4.3.1分類鑄造青銅按成分可分為錫青銅和不含錫青銅：a)錫青銅是以錫為主要元素，具有良好的耐磨性、耐蝕性，較好的強度和塑性；b)不含錫青銅有鋁青銅、鉛青銅、硅青銅等，含有的主要元素不同。4.4.3.2配料常用青銅熔煉配料成分按表2進行。5元素(質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%)P一一一一9一9一一一一一一一一一一注：在ZCuAl10Fe3內(nèi)可配入0.7%～0.9%Ni,0.3%～0.4%Mn以提高力學(xué)性能。新料成分占爐料的總重量應(yīng)不小于30%,回爐料應(yīng)不大于70%。金屬拋光金屬拋光脫模澆注測試焙燒脫蠟結(jié)殼開澆道蠟?zāi)伖庾⑾灧＜妓囅災(zāi)＜妓囅灇ぜ妓嚾坫~技藝澆注技藝5.2.1.1宜用蠟、粘土或其他材料創(chuàng)建原始模型，并制作模型用的骨架。5.2.1.2設(shè)計時應(yīng)注意澆口形狀和尺寸，保證型殼排蠟通暢和鑄件技藝出品率。b)內(nèi)模宜用乳膠、聚氨酯橡膠或硅樹脂制成，由外5.2.2.2對于器型大于50cm以上的蠟?zāi)?，將蠟?zāi)０凑债a(chǎn)品技藝要求拆解成大小合適生產(chǎn)的多個部分5.2.2.3模具由內(nèi)膜和外膜組成，在蠟?zāi)ふ辰悠陂g，將咬合結(jié)構(gòu)放置在零件之間，使模具能夠準(zhǔn)確地DB4101/T135—202465.2.3.1模具完成后，將模料熔化倒入模具中并迅速轉(zhuǎn)動模具，使灌注均勻，并在蠟液凝固之后，重復(fù)進行多次灌注，使其在內(nèi)表面形成3mm～5mm厚度的均勻涂層。5.2.3.2注蠟時，用夾板（可為有機玻璃板或木板、鋁板等）將模具夾緊，雙手手指分布應(yīng)使模具受壓均勻。5.2.3.3可使用注蠟機進行注蠟操作：a)蠟的溫度應(yīng)保持在70℃~75℃;b)蠟筒內(nèi)的壓力應(yīng)保持在0.5at～0.7at(或kgf/cm2)，可根據(jù)蠟?zāi)ｓw積及復(fù)雜程度進行適當(dāng)調(diào)整。5.2.4蠟?zāi)伖?.2.4.1用加熱的金屬工具對空心蠟復(fù)制品進行拋光。5.2.4.2對于單獨模制的蠟?zāi)？稍诖穗A段進行拼合并修飾，保證連接牢固，無接痕。5.2.4.3蠟?zāi)１砻娌粦?yīng)有以下缺陷，如有缺陷進行修補：a)飛邊、多重邊、花頭不清晰、花頭搭邊等缺陷；b)砂眼、斷爪等缺陷；c)小孔不通缺陷。5.2.4.4蠟?zāi)Ｗ冃慰稍?0℃~50℃的熱水中進行校正。蠟殼技藝5.3.1開澆道5.3.1.1將制作好的蠟?zāi)０凑找欢ǖ捻樞颍煤赶炂餮貓A周方向依次分層地焊接在一根蠟棒上，形成蠟樹。5.3.1.2蠟?zāi)?yīng)焊接牢固，宜從蠟棒頭部開始（從上向下）逐層將蠟?zāi)：附釉谙灠羯?，蠟?zāi)Ｖg不應(yīng)接觸，既能夠保持一定的間隙，又能夠盡量多地將蠟?zāi)：冈谙灅渖稀?.3.1.3蠟樹應(yīng)放置在圓形橡膠底盤上，底盤中心有一個突起的圓形凹孔，凹孔的直徑與蠟樹的蠟棒直徑相當(dāng)。將蠟棒頭部蘸取融化的蠟液，趁熱插入底盤凹孔中，使蠟棒與凹孔結(jié)合牢固。5.3.1.4蠟樹的蠟?zāi)Ｋ琅c蠟棒之間宜形成45°夾角，便于銅順利注入模具。5.3.2結(jié)殼5.3.2.1第一層面料應(yīng)使用硅溶膠進行制作。浸涂面層時，應(yīng)根據(jù)熔模的結(jié)構(gòu)在涂料桶中轉(zhuǎn)動或上下移動，可使用0.3MPa～0.35MPa的壓縮空氣有細口吹氣噴管輕輕吹凹角、溝槽和小孔的位置，或用毛筆涂刷局部表面，使模具各部位涂料均勻，避免缺涂、局部堆積和裹氣泡。5.3.2.2選用與涂層材料一致的耐火材料，使用雨淋法或沸騰法進行撒砂，放置在架子上自然干燥30min后，將涂層上的浮砂吹掉，繼續(xù)自然干燥30min。重復(fù)浸涂面層和撒砂步驟兩次。5.3.2.3面層制殼時環(huán)境濕度應(yīng)保持在6070不應(yīng)用風(fēng)吹；背層的環(huán)境濕度應(yīng)保持在40%~60并使用6m/s～8m/s的吹風(fēng)加速干燥。5.3.3脫蠟5.3.3.1采用蒸汽脫蠟時，應(yīng)使用高壓蒸汽，蒸汽壓力在0.6MPa～0.75MPa之間，并保證在極端時間內(nèi)達到高壓。5.3.3.2型殼的澆口杯向下放置，使融化的蠟從澆道流出，整個脫蠟過程應(yīng)在6min～8min內(nèi)完成。7DB4101/T135—20245.3.4焙燒5.3.4.1硅溶膠型殼的焙燒溫度為950℃~1050℃,焙燒后應(yīng)保溫30min以上。5.3.4.2反復(fù)焙燒型殼時，重復(fù)焙燒的次數(shù)不應(yīng)超過兩次。5.3.4.3焙燒良好的型殼表面呈白色或淺色，出爐時不冒黑煙；焙燒不良的型殼表面顏色較深或呈深灰色，型殼中殘留較多碳粉。熔銅技藝5.4.1純銅熔煉5.4.1.1應(yīng)先將坩堝預(yù)熱至暗紅色，在坩堝底加一層厚度為30cm～50cm的干燥木炭或覆蓋劑（硼砂63％+碎玻璃37。再依次加入邊角余料、廢塊和棒料，最后加電解銅。5.4.1.2補加的銅元素可放在爐臺上預(yù)熱，不應(yīng)冷料加入液態(tài)金屬中。整個熔化過程中應(yīng)經(jīng)常活動爐料，以防搭橋。5.4.1.3升溫使銅全部熔化。銅全熔后，溫度達到1200℃~1220℃時，加入占銅液重量的0.3%~0.4％的磷銅脫氧，磷與氧化亞銅發(fā)生反應(yīng)，生成五氧化二磷氣體從銅中逸出，磷酸銅可浮于液面，扒渣去除，達到脫氧的目的。在脫氧的過程中應(yīng)持續(xù)攪拌。5.4.1.4扒渣出爐，銅液的澆注溫度宜為1100℃~1200℃。5.4.2黃銅熔煉5.4.2.1熔煉前的準(zhǔn)備5.4.2.1.1金屬爐料的準(zhǔn)備：a)爐料入爐前應(yīng)吹砂清除表面污物，經(jīng)預(yù)熱后裝爐（首批冷爐熔化可隨爐預(yù)熱）；b)電解銅應(yīng)經(jīng)吹砂去除污物，在500℃~550℃預(yù)熱后去除水分后，才能裝爐（首批冷爐熔化可隨爐預(yù)熱）；純金屬元素入爐前可在爐邊預(yù)熱；c)金屬爐料最大塊度不應(yīng)超過坩堝直徑的1/3，長度不應(yīng)超過坩堝深度的4/5。5.4.2.1.2坩堝和熔煉設(shè)備及工具的準(zhǔn)備：a)坩堝使用前應(yīng)無裂紋和影響安全的其他損傷；新坩堝應(yīng)經(jīng)過低溫緩慢加熱處理，以防產(chǎn)生裂紋；舊坩堝應(yīng)將內(nèi)表面熔渣清理干凈；b)用新石墨坩堝及更換熔煉銅種類時，熔煉前坩堝應(yīng)熔化同牌號系列銅進行洗爐；c)用耐火材料及石墨做成的攪拌棒應(yīng)徹底清理殘余涂料和銹跡，并涂敷一層耐火材料或刷涂料后烘干待用；d)錠模在使用前應(yīng)清理干凈，涂料后預(yù)熱至100℃~150℃待用。5.4.2.2覆蓋劑及熔劑的準(zhǔn)備5.4.2.2.1木炭應(yīng)裝入密封的烘烤箱內(nèi)，在不低于800℃烘烤4h，待用時應(yīng)防止吸潮。5.4.2.2.2覆蓋劑由硼砂63％、碎玻璃37％組成，也可用干燥木炭作覆蓋劑。覆蓋劑應(yīng)干燥并去除其中的雜物。5.4.2.3熔煉技藝過程5.4.2.3.1先將坩堝預(yù)熱至暗紅色，并在其底部加入20cm～40cm厚木炭。5.4.2.3.2加入電解銅，迅速升溫熔化后按先熔點高后熔點低的順序加入中間銅（如有配入時），最后加回爐料，同時補加木炭，以保證銅液面不暴露在空氣中。DB4101/T135—202485.4.2.3.3待銅全部熔化后，溫度達1150℃~1200℃時加入磷銅（以P占銅液重量的0.040.06%計算）進行脫氧。5.4.2.3.4按各銅牌號成分要求分別補加元素：a)在1100℃~1120℃加入鋁銅中間元素，在1100℃~1150℃停電分批加入純鋅、純鋁并攪拌；b)熔化硅黃銅時應(yīng)先加硅，再加鋅；熔化鉛黃銅時應(yīng)先加鋅再加鉛；c)鋅元素的加入溫度應(yīng)控制，加鋅后若溫度降低可以中間送電，當(dāng)銅液溫度高于1200℃時，不應(yīng)加鋅。5.4.2.3.5出爐扒渣，調(diào)整銅液至鑄件技藝卡片要求溫度后，迅速出爐澆注。一般的出爐溫度為：a)ZCuZn38：1100℃~1130℃;b)ZCuZn40Pb2：1080℃~1100℃;c)ZCuZn31Al2：1120℃~1140℃;d)ZCuZn16Si4：1100℃~1140℃。5.4.2.3.6熔煉兩種不同牌號的銅，其化學(xué)成分有影響時，中間應(yīng)進行洗爐。5.4.3青銅熔煉5.4.3.1熔煉前的準(zhǔn)備5.4.3.1.1青銅熔煉前的準(zhǔn)備工作與黃銅熔煉的準(zhǔn)備工作相同。木炭應(yīng)裝入密封的烘烤箱內(nèi)，在不低于800℃烘烤4h，待用時應(yīng)防止吸潮。5.4.3.1.2稻草灰應(yīng)研碎成粉末狀，除去水分，徹底烘干，待用時也應(yīng)注意防潮。覆蓋劑應(yīng)干燥并去除其中的雜物。5.4.3.2熔煉技藝過程鑄造青銅的種類較多，下列技藝可參考使用：a)ZCuSn10Pb1、ZCuPb10Sn10的熔煉：1)應(yīng)先將坩堝預(yù)熱至暗紅色，并在其底部加入20cm～40cm厚木炭；2)加入電解銅，迅速升溫熔化后再加入回爐料，同時補加木炭，銅液面不應(yīng)暴露在空氣中；3)回爐料熔化后，加入磷銅（一般加占爐料重0.5熔化磷錫青銅時使用的磷銅可