熔炼浇注工艺在首饰铸造中的重要性与影响

熔炼浇注是首饰铸造成型的重要环节，炉料质量、配料方法、熔炼工艺、浇注方式等都直接影响到铸件质量，并对生产效率和成本产生影响。生产中需根据材质特点、产品结构和质量要求制定相应的熔炼浇注工艺。

1.配料

熔炼前要准确配制每个铸型需要的合金类型和重量。在种蜡树时已经称取了蜡树的重量，按照蜡与金属之间的比重关系，可将其折算出所需金属的重量。通常情况下，各材质与蜡的比重对应关系如表2-3所示。

表2-3　首饰金属材料与首饰蜡的比重对应关系

对于银合金和K金材料，生产时用纯银、纯金和相应的补口按照要求的成色配料，如图2-51所示。成色保证是贵金属首饰最基本的要求，国内外都有相应的标准，顺艺要依据这些标准并结合客户要求、自身技术水平、生产稳定性等情况，制定相应的配料内控标准。当使用回用料时，要注意控制新料与回用料的比例，一般情况下回用料的比例尽量控制在50%以内。

图2-51　K金配料

2.预熔

对于K金首饰，其配好的原料中有纯金属、补口或回用料，直接用来铸造时可能产生成分不均匀、损耗严重、孔洞缺陷等问题，特别是采用铸造机熔炼时更容易出现此类问题。因此，最好预先将它们熔化均匀，铸造成珠粒或铸锭，再根据需要的重量进行配料。

3.熔炼

首饰合金熔炼的方式主要有火枪熔炼和感应熔炼两大类。

1）火枪熔炼

火枪熔炼利用火焰将金属熔化，是比较传统的熔炼方法，具有投入少、操作简便等优点。对于金、银及其合金材料的熔炼，一般采用的燃烧气体为煤气+氧气或天然气+氧气等；对于铂金、钯金材料，则使用乙炔+氧气，可以在较短时间内达到极高的温度。

火枪熔炼采用的火枪类型有单管和双管两类，火枪上有控制旋钮，可以调节火焰的大小、强弱和氧化还原性质。为有效保护金属液，减少金属元素的氧化，要求使用黄色的还原性火焰，如图2-52所示。

火枪熔炼一般采用黏土坩埚，熔炼前，先仔细检查坩埚的质量，内壁要有光滑致密的釉质层，无残留的渣滓。准备造渣用的助熔剂，一般使用无水硼砂。先将坩埚预热后，将金属料投入到坩埚内，调节火焰强度和氧化还原性质至适合，铜料接近熔化时，在液面上撒少量硼砂，不但可以助熔，还可在金属液表面形成保护层，防止金属被氧化，并聚集金属液面的熔渣。用玻璃棒将金属液轻轻搅拌均匀，温度达到要求浇温时即可取出铸型进行浇注。

熔炼过程中，要注意控制温度和火焰气氛，否则会产生较严重的氧化作用，导致金属损耗，形成熔渣污染金属液，因此火枪熔炼要求操作人员具有较丰富的经验。

2）感应熔炼

图2-52　火枪熔炼

图2-53　感应熔炼

感应熔炼是利用交流电通过感应线圈时产生交变磁通，引起坩埚内的金属导体内部产生涡流，依靠金属本身的电阻而产生热量使金属熔化，如图2-53所示。它具有熔炼效率高、元素烧损少、控制和调整金属液成分及温度方便准确、操作维护简便等优点，在首饰铸造行业得到了广泛的应用。熔炼时液面覆盖保护和气氛控制对金属液质量影响很大，对于敞开式感应熔炼，在坩埚口加设还原性火焰，在金属液面上覆盖木炭粒，有助于改善熔炼质量；对于密闭式熔铸室，优先采用抽真空后充入惰性气体保护的熔炼方式。

4.浇注(www.xing528.com)

首饰是较精细的产品，需要借助外力促进金属液充型，才能获得健全的铸件。依据提供外力的方式，主要有真空吸铸和离心浇注两大类。

1）真空吸铸

最简单的真空吸铸是用吸索机浇注。铸盅朝上，法兰放在抽真空室的口沿，铸盅主体部分置于抽真空室内。开启真空泵，抽真空室的气压不断下降，使铸型内腔呈现负压，手工夹持金属液倾倒浇注，金属液在负压作用下被吸入型腔。由于是在大气下浇注，金属液存在二次氧化吸气的问题，整个浇注过程是由操作者控制的，包括浇注温度、浇注速度、压头高度、液面熔渣的处理等，因此人为影响质量的因素较多。

为此，目前业内广泛使用较先进的真空加压铸造机进行浇注，如图2-54所示，该类设备采用直立式结构，上部为感应熔炼室，下部为真空铸造室，采用底注式浇注方式，坩埚底部有孔，熔炼时用耐火柱塞杆塞住，浇注时提起塞杆，金属液就浇入型腔。一般在柱塞杆内安设了测温热电偶，它可以比较准确地反映金属液的温度。自动真空铸造机一般在真空状态下或惰性气体封填中熔炼和浇注金属液，有效减少了金属氧化吸气的可能。这一过程广泛采用电脑编程控制，自动化程度较高，铸造产品质量比较稳定，孔洞缺陷减少。

2）离心浇注

离心浇注是将金属液浇入旋转的铸型中，金属液在离心力的作用下充填铸型并凝固。离心浇注生产效率高，金属压力大，充填速度快，对铸件成型有利，特别适合浇注细小饰品，例如链节、耳钉等。不过，离心浇注时金属液紊流较严重，增加了气孔、氧化夹杂、砂眼等缺陷的概率。

图2-54　真空铸造机吸铸

5.清理

铸型浇注后静置冷却，时间依据材质而定，如图2-55所示。对于18K白金，一般要静置15-20min才能淬水；而对于18K红金，通常要在5min以内淬水；对于Pt950，则往往在浇注后立即淬水。淬水时水与高温铸型或铸件接触，迅速汽化爆炸，产生的冲击波将铸件周围附着的铸粉基本清除，如图2-56所示。

图2-55　浇注后铸型静置冷却

图2-56　铸型淬水

用高压水枪将粘附在铸型表面的残余铸粉冲洗干净，如图2-57所示。然后将铸型放入氢氟酸中浸泡，对于K金铸件，氢氟酸浓度可选择20%，浸泡时间约20min，具体氢氟酸浓度及浸泡时长可根据表面清理效果而定。由于氢氟酸的腐蚀性较强，操作时要注意安全。铸型浸酸后取出，用清水冲洗干净，然后烘干，如图2-58所示。

图2-57　铸型冲洗

图2-58　铸型烘干

将烘干后的铸型交回收发员称重，计算铸造损耗率，如图2-59所示。然后将铸型发给铸造工人剪水口，并将铸件分品类，为下道工序做好生产准备工作。剪水口棍时要先按总体剪，然后分类剪，如图2-60所示。剪水线时要掌握角度、距离，防止将毛坯剪变形、碰伤。

图2-59　铸型称重

图2-60　剪水口棍