一種阻燃保溫冒口的成型方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鑄造領(lǐng)域，具體涉及一種阻燃保溫冒口的成型方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在金屬鑄造中，一般會根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特點對鑄件的較厚大的部位、熱節(jié)點部位使用冒口，從而利用冒口中的金屬液對鑄件部位進行補縮。冒口是只為避免鑄件出現(xiàn)缺陷而附加在鑄件上方或側(cè)面的補充部分。在鑄型中，冒口的型腔是存貯液態(tài)金屬的空腔，在鑄件形成時補給金屬，有防止縮孔、縮松、排氣和集渣的作用，而冒口的主要作用是補縮。功能不同的冒口，其形式、大小和開設(shè)位置均不相同。
[0003]在排氣管、渦輪殼等高鎳、耐熱鋼等鑄造產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，為保證鑄造坯件的造型精度、提高金屬液使用效率及自動化程度，近年來逐漸使用砂芯替代傳統(tǒng)的手工造型。冒口的使用，也從保溫狀況一般的砂冒口、熱冒口過渡到保溫冒口、內(nèi)發(fā)熱冒口。但由于鑄件形狀及材質(zhì)的不相同，需要冒口提供的發(fā)熱保溫時間是不同的。對于內(nèi)發(fā)熱冒口，現(xiàn)有的制作工藝是進行兩次成型過程，第一次先制作成型發(fā)熱塊，然后放入冒口模具中再進行冒口成型，最終成產(chǎn)出嵌入式內(nèi)發(fā)熱冒口。但此種生產(chǎn)嵌入發(fā)熱冒口的工藝容易造成發(fā)熱料與保溫材料結(jié)合不牢固，造成冒口本體的強度不一致，從而造成冒口在澆注過程中斷裂的安全隱患。
[0004]此外，在冒口成型的過程中必須要提高其阻燃性，因為在鑄造冒口時往往反應(yīng)放出的大量熱量不能迅速散發(fā)出去，致使反應(yīng)的溫度迅速升高又加劇了發(fā)熱料的燃燒。結(jié)果，在冒口成品的表面出現(xiàn)孔洞或氧化皺皮，嚴(yán)重時會造成成品報廢。因此，防止整個冒口成型過程中因為發(fā)熱料的燃燒是提高冒口成品的關(guān)鍵技術(shù)之一。因此，研究新型的具有阻燃效果和保溫作用的低成本冒口勢在必行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種阻燃保溫冒口的成型方法，該方法解決了現(xiàn)有冒口存在保溫不良、防止發(fā)熱料的燃燒的問題，具有良好的阻燃效果和保溫作用，延長了冒口內(nèi)金屬液的凝固時間，進而降低了鑄件縮孔、縮松等鑄造缺陷，提升了出品率。
[0006]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種阻燃保溫冒口的成型方法，其包括下列步驟:
[0007]I)根據(jù)冒口的外形要求制作內(nèi)模、外模和填料模板:內(nèi)模頂端封閉，與外模閉合后組成圓柱型腔體，所述腔體的高和內(nèi)徑與所述阻燃保溫冒口的高和外徑相同；填料模板的尺寸介于所述內(nèi)模和外模的尺寸之間，填料模板的頂端開口，外模的頂端上開設(shè)有圓形的射砂口；
[0008]2)制備具有阻燃效果的保溫填料:
[0009]a.按質(zhì)量份數(shù)分別稱取20-30份的硅藻土、5-10份的聚苯酯球、12-15份的鎂砂粉、15-20份的石英砂、10-15份的硅酸鋁纖維、15-20份的改性鎂鋁合金粉、8-10份的氧化鐵粉、2-5份的硝酸鈉、1-2份的螢石粉、2-5份的水玻璃、2-3份的磷酸鋁、3-5份的赤泥和3-5份的阻燃劑，該阻燃劑為十二烷基磺酸鈉和硼酸組合物的混合物，其重量比為1:1;其中在所述聚苯酯球的表面上噴涂有涂層，所述涂層為鋁硅酸鹽和有機液體形成的組合物，兩者的重量比為4:1，所述機液體為硅油和二醇醚的混合物，其重量比為2:1，使用間歇預(yù)膨脹器將直徑為1.2-1.5mm的基本規(guī)則的聚苯酯小球預(yù)膨脹至密度為10kg/m3，預(yù)膨脹壓力為0.25巴，預(yù)膨脹之后得到直徑為3-4mm的聚苯酯球，然后使用鋁硅酸鹽和有機液體形成的組合物對其進行噴涂，之后將噴涂有鋁硅酸鹽和有機液體形成的組合物的聚苯酯球轉(zhuǎn)移至密封鑄模中，該鑄模設(shè)有多個規(guī)律的間隔芯孔，通過該間隔芯孔可將空氣流的蒸汽施加在該聚苯酯球上，使其表面最終形成涂層;其中所述的改性鎂鋁合金粉在電阻熔煉爐中制備，將對制備使用的固態(tài)塊體材料鎂、鋁、Al-Sr合金進行預(yù)切制成塊，塊體尺寸為鎂塊、鋁塊:50X50X60mm，Al-Sr合金:10 XlOX 10mm，然后將所述鎂塊和鋁塊放入熔煉爐后開啟熔煉爐，使其由室溫升至7501±5°(3，使鎂塊、鋁塊熔化，升溫速度為9°(3/1^11，之后恒溫、保溫15-20分鐘；加入Al-Sr合金塊，并均勻撒入熔煉劑，在750°C 土 5°C溫度下，恒溫、保溫、靜置15-20分鐘，使其熔化成改性鎂鋁合金熔液;之后冷卻成合金件，將冷卻后的合金件進行切制，進一步粉碎成改性鎂鋁合金粉;所述鎂塊、鋁塊和Al-Sr合金塊的重量比為100:10:1;其中所述硼酸組合物為硼酸晶體、氟硼酸銨、氟硼酸鉀、氟化銨和硫磺，其重量比為4:2:1:1:2，所述硼酸晶體、氟硼酸銨、氟硼酸鉀、氟化銨和硫磺按配比稱重后混合均勻，放入不銹鋼球磨罐中，對球磨罐作抽真空處理，真空度小于6Pa，然后充入惰性保護氣體，抽真空-充氣過程重復(fù)三次，以排凈球磨罐可能存在的空氣;將抽真空的密閉球磨罐放入球磨機，進行球磨3-5小時；球磨結(jié)束后取出球磨罐并取出粉末，其粒度為150-250目，最后放入干燥箱干燥，即得；
[0010]b.對碾輪混砂機進行預(yù)處理，S卩，將混砂機清理干凈，調(diào)試碾輪距碾盤30-40mm，然后固定好;預(yù)處理完畢后將上述步驟a中稱取的硅藻土、鎂砂粉、上述步驟a中稱取量50%的水玻璃、稱取量50 %的赤泥和稱取量40 %的木質(zhì)素置于碾輪混砂機中，混制2-3分鐘，再加入步驟a中稱取的石英砂、硅酸鋁纖維、改性鎂鋁合金粉、氧化鐵粉、硝酸鈉和螢石粉，混制
1-2分鐘，最后加入剩余的赤泥、木質(zhì)素、水玻璃、磷酸鋁和阻燃劑，混制2-3分鐘，獲得濕填料；
[0011 ] 3)將填料模板套住冒口的內(nèi)模，從填料模板的開口頂端通過制芯機射入第一部分的濕填料，所述的第一部分的填料的量為步驟2)中制備的具有阻燃效果的保溫填料的量的40%；
[0012]4)利用刮板將被內(nèi)模頂面多余的填料刮平，并用壓板向下擠壓填料，將其壓實，然后靜置2-3小時；取下填料模板，并換上外模，從外模的頂端上開設(shè)的圓形射砂口通過制芯機射入剩余部分的具有阻燃效果的保溫填料，然后靜置2-3小時，得到冒口初型；
[0013]5)對冒口脫模獲取濕冒口:先撤出內(nèi)模，使內(nèi)模下移，此時冒口初型在其與外模的內(nèi)壁之間的摩擦作用下，而保持在外模中；然后在外模和冒口初型的下方橫向引入加熱托板，使加熱托板托住外模和填料;微移外模，外模上移5-8mm，使冒口初型與外模脫離接觸；接著下移加熱托板，將冒口初型從外模中完全移出，得到濕冒口 ；
[0014]6)將步驟2)中得到的濕冒口送入烤爐，在200-250°C高溫條件下烘烤30-40分鐘，即成型得到阻燃保溫冒口。
[0015]優(yōu)選的，改性鎂鋁合金粉中鎂塊的純度為99.9-99.95%，鋁塊的純度為99.1-99.5%，熔煉劑為重量比分別為46%的MgCl2、41 %的NaCl、8%的KCl和5%的CaF2的混合物，其加入量為改性鎂鋁合金中的鎂塊重量的10%。
[0016]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述硅藻土的粒度為20-30目，所述石英砂的粒度為90-120目，且石英砂中二氧化硅的重量含量為96-97%，所述鎂砂粉的粒度為120-180目。
[0017]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述氧化鐵粉的質(zhì)量純度為99.2-99.5%，所述水玻璃的模數(shù)為2.2-2.4，且密度為1.50-1.55g/cm3，所述赤泥的粒度為150-180目。
[0018]在上述任一方案中優(yōu)選的是，有機液體的沸點為140_150°C，所述鋁硅酸鹽的S1:Al摩爾比為1:5。
[0019]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述有機液體在25°C下的粘度為1000_1500mPa.s’聚苯酯球的密度為50-100kg/m3，包括涂層的泡沫聚合物的密度為150-180kg/m3。
[0020]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述的改性鎂鋁合金粉的阻燃性以及力學(xué)性能的提高是以添加Al-Sr合金的形式完成的。
[0021]本發(fā)明的有益效果:
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