專(zhuān)利名稱(chēng)：一種利用石膏型澆注鋅錫合金模具的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種合金模具的澆注成形方法，更具體的說(shuō)，本發(fā)明涉及一種利用石膏型澆注鋅錫合金模具的方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)模具的制造方法有很多，例如，數(shù)控銑加工、電火花加工、線切割加工、電解加工、電鑄加工、壓力加工和蝕刻技術(shù)等。但是由于這些技術(shù)復(fù)雜、耗時(shí)長(zhǎng)、并且費(fèi)用高進(jìn)而影響了新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)進(jìn)度。而傳統(tǒng)的快速模具由于工藝粗糙、精度低、壽命短，很難完全滿足用戶的要求，而且傳統(tǒng)的快速模具也很難達(dá)到快速的要求。因此，應(yīng)用快速模具制造技術(shù)，在最終生產(chǎn)模具開(kāi)模之前進(jìn)行產(chǎn)品的試驗(yàn)和小批量生產(chǎn)，可以有效地節(jié)約開(kāi)發(fā)時(shí)間和費(fèi) 用。石膏型鑄造是一種特種鑄造工藝，其是指將金屬熔液澆鑄到以石膏為基料制成的鑄型內(nèi)的一種鑄造方法。其具有可以鑄造表面精度高、形狀復(fù)雜的有色金屬鑄件，澆注后容易清理等優(yōu)點(diǎn)，常用于有色金屬的模具制造，采用翻模獲得石膏型的方法主要缺點(diǎn)是工藝過(guò)程復(fù)雜，需要制母模、翻制硅膠模，澆灌石膏型，獲得石膏型后再澆注金屬鑄件，且在翻模過(guò)程中存在精度損失。石膏型以石膏混合料的漿體灌漿成型，漿體的流動(dòng)性很好，且又在真空下充填，其成型性能優(yōu)良。漿料在凝結(jié)過(guò)程中又有輕微的膨脹，復(fù)模性能優(yōu)異，鑄型精確、光潔，優(yōu)勢(shì)是非常明顯的。本申請(qǐng)的發(fā)明人利用現(xiàn)有技術(shù)中的快速模具制造技術(shù)成功開(kāi)發(fā)了一種利用石膏母型制備鋅錫合金模具的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明記載了一種利用石膏型澆注錫鋅合金模具的方法，其包括以下步驟I.石膏型模的制備A.石膏凹型模的制備石膏凹型模漿料的配方白水泥3-5wt*%,羧甲基殼聚糖l-3wt*%,油酸l-3wt*%,多聚磷酸鈉0. 03wt%和余量的半水石膏；水固比=I : 2 2 : 3 ;把稱(chēng)量好的石膏配方與水混合在真空中攪拌和灌漿；灌漿后10-30分鐘起模，空氣干燥20-30小時(shí)；B.石膏凸型模的制備石膏凸型模漿料的配方石英粉3-5wt%,羧甲基殼聚糖l-3wt%,油酸l-3wt%,多聚磷酸鈉0. 03wt%和余量的半水石膏；水固比=I : 2 2 : 3 ;把稱(chēng)量好的石膏配方與水混合在真空中攪拌和灌漿；灌漿后10-30分鐘起模，空氣干燥20-30小時(shí)；自然干燥的石膏型模表面涂刷聚乙烯醇，施加耐高溫涂層；2.石膏型模的烘干與焙燒烘干溫度60-100°C，烘干時(shí)間15_25h ；焙燒溫度200-280°C，焙燒時(shí)間120-200n3.合金的澆注在真空或惰性氣體低壓下加熱并熔融所述的鋅錫合金，所述的鋅錫合金的熔點(diǎn)為A，加熱溫度為A+10°C A+20°C;將制備得到的石膏型模置于帶有旋轉(zhuǎn)裝置的工作臺(tái)上，在真空或惰性氣氛中，將鋅錫合金熔融液傾倒入石膏型模中；其中的澆注分為兩次澆注完成， 第一次澆注溫度為A+30°C A+40°C，當(dāng)液面高度升高至離石膏型凸模頂部約10-25mm處停止?jié)沧?；第二次澆注溫度為A+10°C A+20°C，澆到預(yù)定的高度為止；其中，步驟2中的耐高溫涂層為包含氮化碳或氮化硼自潤(rùn)滑相的涂層。其中，步驟2中的施加方法包括涂、刷、浸、氣相沉積或噴涂；優(yōu)選采用噴涂工藝，噴涂可以選擇電弧噴涂、等離子噴涂、爆炸噴涂等方法。其中，步驟3中的加熱工藝為真空感應(yīng)熔融、感應(yīng)線圈加熱等方法。其中，步驟3中工作臺(tái)的轉(zhuǎn)速為10_200r/min。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)(I)與傳統(tǒng)的澆注工藝相比，本發(fā)明方法生產(chǎn)的澆注合金模具的表面光滑、質(zhì)量聞。(2)利用該方法可以制造各種模具型腔，例如注塑模具型腔、注射模具型腔、沖壓模具型腔體等，其可以完全消除氣孔等缺陷。(3)成本低廉，采用本申請(qǐng)的方法制備的合金模具其成本只有傳統(tǒng)機(jī)械加工模具的1/3-1/5 ;制造周期只有前者的1/4-1/5。


圖I為本發(fā)明的離心澆鑄過(guò)程的示意圖。
具體實(shí)施例以下將通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做出進(jìn)一步的說(shuō)明。申請(qǐng)人需要強(qiáng)調(diào)的是，以下實(shí)施例僅僅是為了詳細(xì)說(shuō)明發(fā)明的內(nèi)容的需要，而不能認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。本發(fā)明要求保護(hù)的范圍，以權(quán)利要求書(shū)所限定的技術(shù)方案為準(zhǔn)。實(shí)施例II.石膏型模的制備A.石膏凹型模的制備石膏凹型模漿料的配方白水泥3wt%，羧甲基殼聚糖^^^，油酸^被^^多聚磷酸鈉0. 03wt%和余量的半水石膏；水固比=I 2 ;把稱(chēng)量好的石膏配方與水混合在真空中攪拌和灌漿；灌漿后20分鐘起模，空氣干燥25小時(shí)；B.石膏凸型模的制備石膏凸型模漿料的配方石英粉3Wt%，羧甲基殼聚糖2Wt%，油酸2Wt%，多聚磷酸鈉0. 03wt%和余量的半水石膏；水固比=I 2 ;把稱(chēng)量好的石膏配方與水混合在真空中攪拌和灌漿；灌漿后20分鐘起模，空氣干燥25小時(shí)；自然干燥的石膏型模表面涂刷聚乙烯醇，電弧噴涂含有氮化硼的自潤(rùn)滑涂層；2.石膏型模的烘干與焙燒烘干溫度80°C，烘干時(shí)間20h ;焙燒溫度280°C，焙燒時(shí)間150min ；3.錫鋅合金的澆注在低壓氮?dú)鈿夥障录訜岵⑷廴谒龅腻a鋅合金，采用真空感應(yīng)熔融的加熱方式，將溫度加熱到A+10°C，形成熔融的錫鋅合金；將石膏型模置于帶有旋轉(zhuǎn)裝置的工作臺(tái)上，工作臺(tái)的轉(zhuǎn)速為100r/min,在氮?dú)鈿夥罩?，將錫鋅合金合金傾倒進(jìn)入石膏型模中；其中的澆注分為兩次澆注完成，第一次澆注溫度為A+40°C，當(dāng)液面高度升高至離石膏型凸模頂部約IOmm處停止?jié)沧?；第二次澆注溫度為A+20°C，澆到預(yù)定的高度為止；形成所述的錫鋅合 金模具。實(shí)施例2I.石膏型模的制備A.石膏凹型模的制備石膏凹型模漿料的配方白水泥5wt%，羧甲基殼聚糖^^^，油酸^被^^多聚磷酸鈉0. 03wt%和余量的半水石膏；水固比=I 2 ;把稱(chēng)量好的石膏配方與水混合在真空中攪拌和灌漿；灌漿后20分鐘起模，空氣干燥25小時(shí)；B.石膏凸型模的制備石膏凸型模漿料的配方石英粉5Wt%，羧甲基殼聚糖2Wt%，油酸3Wt%，多聚磷酸鈉0. 03wt%和余量的半水石膏；水固比=I 2 ;把稱(chēng)量好的石膏配方與水混合在真空中攪拌和灌漿；灌漿后20分鐘起模，空氣干燥25小時(shí)；自然干燥的石膏型模表面涂刷聚乙烯醇，電弧噴涂含有氮化硼的自潤(rùn)滑涂層2.石膏型模的烘干與焙燒烘干溫度90°C，烘干時(shí)間20h ;焙燒溫度250°C，焙燒時(shí)間200min ；3.錫鋅合金的澆注在真空氣氛下加熱并熔融所述的錫鋅合金，采用真空感應(yīng)熔融的加熱方式，將溫度加熱到A+20°C，形成熔融的錫鋅合金；將石膏型模置于帶有旋轉(zhuǎn)裝置的工作臺(tái)上，工作臺(tái)的轉(zhuǎn)速為100r/min，在真空環(huán)境中，將錫鋅合金合金傾倒進(jìn)入石膏型模中；其中的澆注分為兩次澆注完成，第一次澆注溫度為A+30°C，當(dāng)液面高度升高至離石膏型凸模頂部約IOmm處停止?jié)沧ⅲ坏诙螡沧囟葹锳+20°C，澆到預(yù)定的高度為止；形成所述的錫鋅合金模具。實(shí)施例3I.石膏型模的制備A.石膏凹型模的制備石膏凹型模漿料的配方白水泥4wt%，羧甲基殼聚糖^^^，油酸^被^^多聚磷酸鈉0. 03wt%和余量的半水石膏；水固比=I 2 ;把稱(chēng)量好的石膏配方與水混合在真空中攪拌和灌漿；灌漿后20分鐘起模，空氣干燥25小時(shí)；B.石膏凸型模的制備
石膏凸型模漿料的配方石英粉4被％，羧甲基殼聚糖2被％，油酸3被％，多聚磷酸鈉0. 03wt%和余量的半水石膏；水固比=I 2 ;把稱(chēng)量好的石膏配方與水混合在真空中攪拌和灌漿；灌漿后20分鐘起模，空氣干燥25小時(shí)；自然干燥的石膏型模表面涂刷聚乙烯醇，電弧噴涂含有氮化硼的自潤(rùn)滑涂層；2.石膏型模的烘干與焙燒烘干溫度75°C，烘干時(shí)間20h ;焙燒溫度250°C，焙燒時(shí)間200min ；3.錫鋅合金的澆注在低壓氮?dú)鈿夥障录訜岵⑷廴谒龅腻a鋅合金，采用真空感應(yīng)熔融的加熱方式，將溫度加熱到A+20°C，形成熔融的錫鋅合金；將石膏型模置于帶有旋轉(zhuǎn)裝置的工作臺(tái)上，工作臺(tái)的轉(zhuǎn)速為200r/min，在氮?dú)鈿夥罩?，將錫鋅合金融溶液傾倒進(jìn)入石膏型模中；其中的澆注分為兩次澆注完成，第一次澆注溫度為A+30°C，當(dāng)液面高度升高至離石膏型凸模頂部約IOmm處停止?jié)沧?；第二次澆注溫度為A+10°C，澆到預(yù)定的高度為止；形成所述的錫鋅 合金模具。實(shí)施例1-3澆鑄得到的錫鋅合金模具的均勻性接近于鍛造材料，并且定向固化使?jié)茶T體的質(zhì)量很好，并且沒(méi)有澆鑄缺陷。
權(quán)利要求
1.一種利用石膏型澆注錫鋅合金模具的方法，其包括以下步驟 步驟I.石膏型模的制備 A.石膏凹型模的制備 石膏凹型模漿料的配方白水泥3-5wt%，羧甲基殼聚糖l-3wt%，油酸l-3wt%，多聚磷酸鈉0. 03wt%和余量的半水石膏；水固比=I : 2 2 : 3;把稱(chēng)量好的石膏配方與水混合在真空中攪拌和灌漿；灌漿后10-30分鐘起模，空氣干燥20-30小時(shí)； B.石膏凸型模的制備 石膏凸型模漿料的配方石英粉3_5wt %，羧甲基殼聚糖l-3wt%,油酸l-3wt%,多聚磷酸鈉0. 03wt%和余量的半水石膏；水固比=I : 2 2 : 3;把稱(chēng)量好的石膏配方與水混合在真空中攪拌和灌漿；灌漿后10-30分鐘起模，空氣干燥20-30小時(shí)；自然干燥的石膏型模表面涂刷聚乙烯醇，施加耐高溫涂層； 步驟2.石膏型模的烘干與焙燒 將自然干燥的石膏凹型模和石膏凸型模進(jìn)行烘干和焙燒過(guò)程；其中烘干溫度60-100°C，烘干時(shí)間15-25h ;焙燒溫度200-280°C，焙燒時(shí)間120_200min ； 步驟3.錫鋅合金的澆注 在真空或惰性氣體低壓下加熱并熔融所述的鋅錫合金，所述的鋅錫合金的熔點(diǎn)為A，加熱溫度為A+10°C A+20°C;將制備得到的石膏型模置于帶有旋轉(zhuǎn)裝置的工作臺(tái)上，在真空或惰性氣氛中，將鋅錫合金熔融液傾倒入石膏型模中；其中的澆注分為兩次澆注完成，第一次澆注溫度為A+30°C A+40°C，當(dāng)液面高度升高至離石膏型凸模頂部約10-25mm處停止?jié)沧?；第二次澆注溫度為A+10°C A+20°C，澆到預(yù)定的高度為止，得到所述的錫鋅合金模。
2.權(quán)利要求I所述的利用石膏型澆注錫鋅合金模具的方法，其特征在于步驟2中的耐高溫涂層為包含氮化碳或氮化硼自潤(rùn)滑相的涂層。
3.權(quán)利要求2所述的利用石膏型澆注錫鋅合金模具的方法，其特征在于步驟2中的施加方法包括涂、刷、浸、氣相沉積或噴涂；
4.權(quán)利要求3所述的利用石膏型澆注錫鋅合金模具的方法，其特征在于采用噴涂工藝。
5.權(quán)利要求4所述的利用石膏型澆注錫鋅合金模具的方法，其特征在于所述的噴涂方法為火焰噴涂、電弧噴涂、等離子噴涂或爆炸噴涂。
6.權(quán)利要求I所述的利用石膏型澆注錫鋅合金模具的方法，其特征在于步驟3中的加熱工藝為真空感應(yīng)熔融、感應(yīng)線圈加熱等方法。
7.權(quán)利要求I所述的利用石膏型澆注錫鋅合金模具的方法，其特征在于步驟3中工作臺(tái)的轉(zhuǎn)速為10-200r/min。
8.—種錫鋅合金模具，根據(jù)權(quán)利要求1-7所述的任意一種方法制造。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種利用石膏型間接快速制造錫鋅合金模具的方法，以及由該方法得到的錫鋅合金模具。采用本申請(qǐng)的方法制備的合金模具其成本只有傳統(tǒng)機(jī)械加工模具的1/3-1/5；制造周期只有前者的1/4-1/5。與傳統(tǒng)的澆注工藝相比，本發(fā)明方法生產(chǎn)的澆注合金模具的表面光滑、質(zhì)量高。
文檔編號(hào)B22C1/00GK102794395SQ201110135950
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2011年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月24日
發(fā)明者鄭霞 申請(qǐng)人:昆山市瑞捷精密模具有限公司