一種消失模鑄造工藝的制作方法
【專利摘要】一種消失模鑄造工藝，依次包括如下步驟：步驟a：模型制作；步驟b：將與鑄件尺寸形狀相似的模型粘結(jié)組合成模型簇，刷涂耐火層并烘干；步驟c：將烘干后的模型簇埋在砂箱中，震實(shí)并蓋上塑料布；步驟d：在負(fù)壓作用下澆鑄成形；步驟e：在澆鑄完畢后，揭開塑料布，在與步驟c的相同的負(fù)壓下繼續(xù)抽取真空數(shù)分鐘至鑄件表面硬化后，充分冷卻，翻箱取件。本工藝優(yōu)點(diǎn)為，鑄件的組織結(jié)構(gòu)改變，晶粒變得細(xì)小，鑄件的機(jī)械性能增強(qiáng)，化學(xué)成份更合格，鑄件涂料層剝殼脫落更徹底。
【專利說明】一種消失模鑄造工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鑄造工藝，特別是一種真空消失模的鑄造工藝。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)砂型鑄造流程，要經(jīng)過制造模型、制造芯盒、芯骨準(zhǔn)備、澆注口準(zhǔn)備、配砂準(zhǔn)備、芯砂準(zhǔn)備、砂箱準(zhǔn)備、涂料準(zhǔn)備、制芯造型、合箱、澆注、清砂、打磨澆口、清鏟飛邊等一系列的工藝過程，才能出鑄件。這種工藝步驟比較復(fù)雜，由于工藝中型芯組合會(huì)造成誤差，取芯后還要處理毛刺和飛邊，增加了機(jī)械處理的程序，而且時(shí)有出現(xiàn)廢品，另外，清砂、打磨多造成環(huán)境的污染。
[0003]消失模鑄造工藝已經(jīng)是一門成熟的工藝技術(shù)，傳統(tǒng)的消失模鑄造工藝是將與鑄件尺寸形狀相似的泡沫模型粘結(jié)組合成模型簇，刷涂耐火層并烘干后，埋在干石英砂箱中，經(jīng)過振實(shí)，蓋上塑料布，在負(fù)壓作用下澆鑄成形，澆鑄完畢，在塑料布不動(dòng)的情況下，降低真空度并繼續(xù)抽真空數(shù)分鐘至鑄件表面硬化成形后停止吸真空(該抽取真空的具體時(shí)間由鑄件情況決定，目的是為了使鑄件表面硬化成形)，揭開塑料布，充分冷卻完畢后，翻箱取件。傳統(tǒng)的消失模鑄造工藝認(rèn)為:為了保證不塌箱，必須在塑料布不動(dòng)的前提下降低真空度抽取真空數(shù)分鐘，這是傳統(tǒng)消失模鑄造工藝存在的誤區(qū)；傳統(tǒng)消失模鑄造工藝澆鑄后的鑄件內(nèi)部存在較大的應(yīng)力，傳統(tǒng)工藝為了解決鑄件內(nèi)部存在應(yīng)力答得特點(diǎn)，采用的方法是，在鑄造工藝完成后進(jìn)行單獨(dú)的失效處理；還有傳統(tǒng)工藝中由于鑄件表面冷卻的速度較慢，消失模氣化后的部分殘余碳元素易由外向內(nèi)滲入鑄件，導(dǎo)致鑄件化學(xué)成份改變，鑄件的微觀結(jié)構(gòu)改變，性能改變，從而造成鑄件不符合要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述技術(shù)存在澆鑄完畢立即揭開塑料布會(huì)造成塌箱的技術(shù)偏見，問題，本發(fā)明提供一種消失模鑄造工藝，具有不塌箱的有益效果。
[0005]本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種消失模鑄造工藝，依次包括如下步驟:
步驟a:模型制作；
步驟b:將與鑄件尺寸形狀相似的模型粘結(jié)組合成模型簇，刷涂耐火層并烘干；
步驟c:將烘干后的模型簇埋在砂箱中，震實(shí)并蓋上塑料布；
步驟d:在負(fù)壓作用下澆鑄成形；
步驟e:在澆鑄完畢后，揭開塑料布，在與步驟c的相同的負(fù)壓下繼續(xù)抽取真空數(shù)分鐘至鑄件表面硬化后，充分冷卻，翻箱取件。
[0006]所述步驟a模型制作的泡塑珠粒選用可發(fā)性聚苯乙烯樹脂珠粒，選用的原始珠粒的粒徑小于或等于鑄件的最小壁厚的1/9?1/10。
[0007]預(yù)發(fā)泡所述可發(fā)性聚苯乙烯樹脂珠粒:方法有三種:熱水預(yù)發(fā)泡、蒸汽預(yù)發(fā)泡和真空預(yù)發(fā)泡。
[0008]預(yù)發(fā)泡后進(jìn)行熟化:經(jīng)預(yù)發(fā)泡的可發(fā)性聚苯乙烯樹脂珠粒放置在干燥、通風(fēng)的料倉中，除去珠粒表面的水分,熟化時(shí)間在8?48小時(shí)。
[0009]熟化后進(jìn)行發(fā)泡成型:將預(yù)發(fā)泡且熟化的可發(fā)性聚苯乙烯樹脂珠粒填充到金屬模具的型腔內(nèi)加熱，使珠粒再次膨脹，填滿珠粒間的空隙，并使珠粒間相互融合，形成平滑表面，即模型。
[0010]所述步驟c中，將帶有抽氣室的砂箱放在振動(dòng)臺(tái)上，并卡緊，底部放入底砂，砂床厚度在5(Tl00mm以上，振動(dòng)緊實(shí)，型砂為無粘結(jié)劑、無填加物、不含水的干石英砂；放置EPS模型組，并培砂固定；加入干砂，同時(shí)施以振動(dòng)X、Y、Z三個(gè)方向，時(shí)間為3(Γ60秒；砂箱表面用塑料薄膜密封，用真空泵將砂箱內(nèi)抽成一定真空，靠大氣壓力與鑄型內(nèi)壓力之差將砂粒粘結(jié)在一起，維持鑄型澆鑄過程不崩散。
[0011]所述步驟e:冷卻清理冷卻后，將砂箱傾斜吊出鑄件或直接從砂箱中吊出鑄件均可，鑄件與干砂自然分離。
[0012]還包括單獨(dú)進(jìn)行失效處理的f步驟。
[0013]有益效果:
第一，本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的偏見而發(fā)明一種新的工藝，在揭開塑料布后保持澆鑄時(shí)的真空度繼續(xù)抽取真空，能夠使砂箱不塌箱。
[0014]第二，在抽取真空的作用下，大量冷空氣進(jìn)入砂箱，砂箱內(nèi)鑄件的表面溫度驟降，但鑄件內(nèi)部穩(wěn)定溫度基本不變。數(shù)分鐘后停止抽真空，內(nèi)部熱量通過熱傳導(dǎo)向外擴(kuò)散，這個(gè)過程相當(dāng)于對鑄件進(jìn)行了一次失效處理，消除了鑄件內(nèi)的殘余應(yīng)力，鑄件的組織結(jié)構(gòu)改變，鑄件的機(jī)械性能增強(qiáng)。這樣可以省掉傳統(tǒng)工藝的單獨(dú)進(jìn)行失效處理的工序，但同時(shí)達(dá)到傳統(tǒng)工藝進(jìn)行時(shí)效處理后的性能，其工藝簡單、節(jié)約了生產(chǎn)成本；當(dāng)然也可以繼續(xù)時(shí)效處理，進(jìn)一步增強(qiáng)鑄件的機(jī)械性能。
[0015]第三，由于消失模涂料層和鑄件的收縮率不同，通過驟冷和熱傳導(dǎo)的變化使得涂料層和鑄件之間形成一次撞擊，而使他們之間產(chǎn)生間隙，翻箱后涂料層很容易剝離。

【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的介紹:
一種消失模鑄造工藝，依次包括如下步驟:
步驟a:模型制作；
步驟b:將與鑄件尺寸形狀相似的模型粘結(jié)組合成模型簇，刷涂耐火層并烘干；
步驟c:將烘干后的模型簇埋在砂箱中，震實(shí)并蓋上塑料布；
步驟d:在負(fù)壓作用下澆鑄成形；
步驟e:在澆鑄完畢后，揭開塑料布，在與步驟c的相同的負(fù)壓下繼續(xù)抽取真空數(shù)分鐘至鑄件表面硬化后，充分冷卻，翻箱取件。
[0017]1、泡塑珠粒的選用
消失模鑄造專用的泡沫珠粒有三種。選用可發(fā)性聚苯乙烯樹脂珠粒(簡稱EPS);珠粒特點(diǎn):半透明珠粒，預(yù)發(fā)泡倍數(shù)40飛0，粒徑為0.1f0.80亳米，一般選用的原始珠粒的粒徑小于或等于鑄件的最小壁厚的1/9?1/10。
[0018]2、模型制作 ①預(yù)發(fā)泡
EPS珠粒在加入模具前，要先進(jìn)行預(yù)發(fā)泡，以使珠粒膨脹到一定尺寸。預(yù)發(fā)泡過程決定了模型的密度、尺寸穩(wěn)定性及精度，是關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。適用于EPS珠粒予發(fā)泡的方法有三種:熱水預(yù)發(fā)泡、蒸汽預(yù)發(fā)泡和真空預(yù)發(fā)泡。真空預(yù)發(fā)泡的珠粒發(fā)泡率高，珠粒干燥，應(yīng)用較多。
[0019]②熟化
經(jīng)預(yù)發(fā)泡的EPS珠粒放置在干燥、通風(fēng)的料倉中一定時(shí)間。以便使珠粒泡孔內(nèi)外界壓力平衡，使珠粒具有彈性和再膨脹能力，除去珠粒表面的水分。熟化時(shí)間在8?48小時(shí)。
[0020]③發(fā)泡成型
將預(yù)發(fā)泡且熟化的EPS珠粒填充到金屬模具的型腔內(nèi)，加熱，使珠粒再次膨脹，填滿珠粒間的空隙，并使珠粒間相互融合，形成平滑表面，即模型。出模前必須進(jìn)行冷卻，使模型降溫至軟化溫度以下，模型硬化定形后，才能出模。出模后還應(yīng)有模型干燥及尺寸穩(wěn)定的時(shí)間。設(shè)備有蒸缸及自動(dòng)成形的成型機(jī)兩種。
[0021](3)模型組合成簇
將自行加工好或外購的泡塑模型與澆冒口模型組合粘結(jié)在一起，形成模型簇，這種組合有時(shí)在涂料前進(jìn)行，有時(shí)在涂層制備后埋箱造型時(shí)進(jìn)行。是消失模實(shí)型鑄造不可缺少的一道工序。目前使用的粘結(jié)材料:橡膠乳液、樹脂溶劑和熱熔膠及膠帶紙。
[0022](4)模型涂層
實(shí)型鑄造泡塑模型表面必需涂一層一定厚度的涂料，形成鑄型內(nèi)殼。其涂層的作用是為了提高EPS模型的強(qiáng)度和剛度，提高模型表面抗型砂沖刷能力，防止加砂過程中模型表面破損及振動(dòng)造型及負(fù)壓定型時(shí)模型的變形，確保鑄件的尺寸精度。外購的消失模鑄造專用涂料，在涂料攪拌機(jī)內(nèi)加水?dāng)嚢瑁蛊涞玫胶线m的粘度。攪拌后的涂料放入容器內(nèi)，用浸、刷、淋和噴的方法將模型組涂覆。一般涂兩遍，使涂層厚度為0.5?2mm。據(jù)鑄件合金種類、結(jié)構(gòu)形狀及尺寸大小不同選定。涂層在4(T50°C下烘干。
[0023](5)振動(dòng)造型
其工序包括如下工序:砂床制備一放置EPS模型一填砂一密封定型 ①砂床制備
將帶有抽氣室的砂箱放在振動(dòng)臺(tái)上，并卡緊。底部放入一定厚度的底砂(一般砂床厚度在5(Tl00mm以上)，振動(dòng)緊實(shí)。型砂為無粘結(jié)劑、無填加物、不含水的干石英砂。黑色金屬溫度高，可選用較粗的砂，鋁合金采用較細(xì)砂子。型砂經(jīng)處理后要反復(fù)使用。砂箱為單面開口、設(shè)有抽氣室或抽氣管、起吊或行走機(jī)構(gòu)的砂箱。
[0024]②放置EPS模型
振實(shí)后，其上據(jù)工藝要求放置EPS模型組，并培砂固定。
[0025]③填砂
加入干砂(幾種加砂方法)，同時(shí)施以振動(dòng)(Χ、γ、ζ三個(gè)方向)，時(shí)間一般為3(Γ60秒，使型砂充滿模型的各個(gè)部位，且使型砂的堆積密度增加。
[0026]④密封定型
砂箱表面用塑料薄膜密封，用真空泵將砂箱內(nèi)抽成一定真空，靠大氣壓力與鑄型內(nèi)壓力之差將砂?！罢辰Y(jié)”在一起，維持鑄型澆注過程不崩散，稱之為“負(fù)壓定型。較為常用。
[0027](6)澆注置換
EPS模型一般80°C左右軟化，42(T480°C時(shí)分解。分解產(chǎn)物有氣體、液體及固體三部分。熱分解溫度不同，三者含量不同。實(shí)型鑄造澆注時(shí)，在液體金屬的熱作用下，EPS模型發(fā)生熱解氣化，產(chǎn)生大量氣體，不斷通過涂層型砂，向外排放，在鑄型、模型及金屬間隙內(nèi)形成一定氣壓，液體金屬不斷地占據(jù)EPS模型位置，向前推進(jìn)，發(fā)生液體金屬與EPS模型的置換過程。置換的最終結(jié)果是形成鑄件。澆注操作過程采用慢決——慢。并保持連續(xù)澆注，防止?jié)沧⑦^程斷流。澆后鑄型真空維持3飛分鐘后停泵。澆注溫度比砂型鑄造的溫度高 3(T50°C。
[0028](7)冷卻清理
冷卻后，實(shí)型鑄造落砂最為簡單，將砂箱傾斜吊出鑄件或直接從砂箱中吊出鑄件均可，鑄件與干砂自然分離。分離出的干砂處理后重復(fù)使用。
[0029]進(jìn)一步優(yōu)選的，還包括單獨(dú)進(jìn)行失效處理的f步驟。
【權(quán)利要求】
1.一種消失模鑄造工藝，其特征在于，依次包括如下步驟: 步驟a:模型制作； 步驟b:將與鑄件尺寸形狀相似的模型粘結(jié)組合成模型簇，刷涂耐火層并烘干； 步驟c:將烘干后的模型簇埋在砂箱中，震實(shí)并蓋上塑料布； 步驟d:在負(fù)壓作用下澆鑄成形； 步驟e:在澆鑄完畢后，揭開塑料布，在與步驟c的相同的負(fù)壓下繼續(xù)抽取真空數(shù)分鐘至鑄件表面硬化后，充分冷卻，翻箱取件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消失模鑄造工藝，其特征在于，所述步驟a模型制作的泡塑珠粒選用可發(fā)性聚苯乙烯樹脂珠粒，選用的原始珠粒的粒徑小于或等于鑄件的最小壁厚的1/9 ?1/10 。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的消失模鑄造工藝，其特征在于，預(yù)發(fā)泡所述可發(fā)性聚苯乙烯樹脂珠粒:方法有三種:熱水預(yù)發(fā)泡、蒸汽預(yù)發(fā)泡和真空預(yù)發(fā)泡。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的消失模鑄造工藝，其特征在于，預(yù)發(fā)泡后進(jìn)行熟化:經(jīng)預(yù)發(fā)泡的可發(fā)性聚苯乙烯樹脂珠粒放置在干燥、通風(fēng)的料倉中，除去珠粒表面的水分，熟化時(shí)間在8?48小時(shí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的消失模鑄造工藝，其特征在于，熟化后進(jìn)行發(fā)泡成型:將預(yù)發(fā)泡且熟化的可發(fā)性聚苯乙烯樹脂珠粒填充到金屬模具的型腔內(nèi)加熱，使珠粒再次膨脹，填滿珠粒間的空隙，并使珠粒間相互融合，形成平滑表面，即模型。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消失模鑄造工藝，其特征在于，所述步驟c中，將帶有抽氣室的砂箱放在振動(dòng)臺(tái)上，并卡緊，底部放入底砂，砂床厚度在5(Tl00mm以上，振動(dòng)緊實(shí)，型砂為無粘結(jié)劑、無填加物、不含水的干石英砂；放置EPS模型組，并培砂固定；加入干砂，同時(shí)施以振動(dòng)X、Y、Z三個(gè)方向，時(shí)間為3(Γ60秒；砂箱表面用塑料薄膜密封，用真空泵將砂箱內(nèi)抽成一定真空，靠大氣壓力與鑄型內(nèi)壓力之差將砂粒粘結(jié)在一起，維持鑄型澆鑄過程不崩散。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消失模鑄造工藝，其特征在于，所述步驟e:冷卻清理冷卻后，將砂箱傾斜吊出鑄件或直接從砂箱中吊出鑄件均可，鑄件與干砂自然分離。
8.根據(jù)權(quán)利要求f7所述的消失模鑄造工藝，其特征在于，還包括單獨(dú)進(jìn)行失效處理的f步驟。
【文檔編號(hào)】B22C9/04GK104190868SQ201410496681
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月25日
【發(fā)明者】陳凌, 王琰, 任琪, 程曉 申請人:無錫康柏斯機(jī)械科技有限公司