超聲振動樹脂自硬砂的消失模鑄造方法及其裝置的制造方法
【專利摘要】一種超聲振動樹脂自硬砂的消失模鑄造方法及其裝置，屬于特種精密鑄造領(lǐng)域。該方法將傳統(tǒng)消失模鑄造中所用的干砂改用為樹脂自硬砂，并且引入了超聲波發(fā)生系統(tǒng)，將超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的正弦電信號通過與其相連的超聲波變幅桿轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l機械振動，由高頻機械振動作用于砂箱壁輔助樹脂自硬砂消失模造型。該方法步驟包括制作泡沫塑料模型、涂刷涂料、砂箱造型、超聲波振實、抽真空、火焰燒泡沫塑料模型、真空負壓澆注以及落砂工序。采用本發(fā)明能顯著解決塌箱與增碳缺陷，解決鑄件組織多呈樹枝晶，縮孔疏松，力學性能較低的問題，更能實現(xiàn)細化晶粒、排除氣體、減小偏析的作用。
【專利說明】
超聲振動樹脂自硬砂的消失模鑄造方法及其裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于特種精密鑄造領(lǐng)域，具體涉及一種超聲振動樹脂自硬砂的消失模鑄造方法其裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]樹脂自硬砂在我國鑄造行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，工藝設(shè)備技術(shù)已達到相當成熟水平。隨著我國機械工業(yè)的發(fā)展，不少廠家都采用樹脂自硬砂生產(chǎn)鑄件，而消失模鑄造是無粘結(jié)劑的綠色清潔鑄造工藝，對實現(xiàn)砂型鑄造的綠色清潔生產(chǎn)具有現(xiàn)實意義。另外，鑄造工藝的選擇十分重要，既要保證鑄件的質(zhì)量，又要滿足尺寸精度和表面光潔度要求，樹脂自硬砂消失模工藝在國內(nèi)鑄件生產(chǎn)中應(yīng)用還不多。但樹脂自硬砂工藝和消失模工藝在我國機床、工程機械、造船、汽車、發(fā)動機、栗閥類產(chǎn)品等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。樹脂自硬砂消失模鑄造正是充分結(jié)合了樹脂自硬砂和消失模兩者的特點。
[0003]另外，傳統(tǒng)利用振實臺進行振動的振動消失模鑄造方法可以使金屬熔體的黏度降低，流動性提高，有助于減少澆不足、冷隔的出現(xiàn)，但對于薄壁件澆注后冷卻速度快，結(jié)晶時間短，使得振動帶來的晶粒細化效果不明顯；同時，對涂料的抗震性能要求提高，激振力過大容易造成塌箱、夾砂等缺陷。甚至有人認為強烈的振動會加重合金孔洞類缺陷、振動會使針狀共晶硅粗化，導致合金性能降低等等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題提供一種超聲振動樹脂自硬砂的消失模鑄造方法及其裝置，能夠使得到的鑄件形狀更為精確，尺寸精度高，表面光潔度高，晶粒更加細化，力學性能更加好。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種超聲振動樹脂自硬砂的消失模鑄造方法，包括如下步驟:
[0006](I)制作泡沫塑料模型工序:根據(jù)鑄件的形狀制作泡沫塑料模型；
[0007](2)涂刷涂料工序:泡沫塑料模型的外表面涂抹透氣性好的耐火涂料并烘干；
[0008](3)砂箱造型同步振實工序:打開超聲波發(fā)生器，使之發(fā)生超聲波振動，然后將部分樹脂自硬砂加入砂箱中作為底砂層，將涂好涂料的泡沫塑料模型放入砂箱中，接著把樹脂自硬砂填入砂箱并通過超聲波高頻振動緊實，直至填滿砂箱，然后關(guān)閉超聲波發(fā)生器；
[0009](4)抽真空工序:在砂箱的樹脂自硬砂表面覆蓋塑料薄膜密封處理，然后打開真空栗對砂箱進行抽真空，控制真空度為-0.06MPa?-0.04MPa ；
[0010](5)火焰燒泡沫塑料模型工序:在樹脂自硬砂負壓條件下，用燃氣噴槍，將槍頭火焰對準冒口頂部，從冒口點燃泡沫塑料模型并輸送少量氧氣，型內(nèi)泡沫塑料模型猛烈燃燒，煙氣隨真空系統(tǒng)抽走并在真空栗處理后排出，待模樣燒成空殼之后，隨即澆注；
[0011](6)真空負壓澆注工序:向砂箱中澆入熔化的金屬熔體，此時同步抽真空，抽真空而得的氣體處理后排放，另外，在澆注開始時，打開超聲波發(fā)生器，實現(xiàn)邊振邊澆的目的；
[0012](7)落砂工序:澆注完成后保持一定時間至負壓停止作用，關(guān)閉真空栗，停止抽氣，關(guān)閉超聲波發(fā)生器停止振動，實施落砂處理，獲得鑄件。
[0013]步驟(3)所述樹脂自硬砂為呋喃樹脂自硬砂，是干砂與呋喃樹脂混合而成，其中，干砂采用80?100目的石英砂，干砂和呋喃樹脂的重量份比為9:1。
[0014]所述的超聲振動樹脂自硬砂的消失模鑄造方法的鑄造裝置，包括超聲波發(fā)生系統(tǒng)、消失模鑄造模具系統(tǒng)以及真空系統(tǒng)，其特征在于，具體結(jié)構(gòu)和連接關(guān)系為:
[0015]所述超聲波發(fā)生系統(tǒng)由超聲波發(fā)生器和超聲波變幅桿組成，超聲波發(fā)生器與超聲波變幅桿相連接，超聲波變幅桿直接與砂箱接觸，
[0016]所述消失模鑄造模具系統(tǒng)由砂箱、樹脂自硬砂、泡沫塑料模型、塑料薄膜以及澆口杯組成，所述砂箱為長方體狀，底部裝有真空系統(tǒng)，內(nèi)下部設(shè)有透氣隔層，
[0017]所述真空系統(tǒng)由負壓管和真空栗組成，所述真空系統(tǒng)通過真空栗與安裝在砂箱上的負壓管直接連接，
[0018]所述的超聲波發(fā)生系統(tǒng)是由超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的正弦電信號通過與其相連的超聲波變幅桿轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l機械振動，由高頻機械振動作用于砂箱壁輔助樹脂自硬砂消失模造型，在澆注時，所述超聲波振動還間接作用于金屬熔體，通過鑄型把振動的能量傳遞給金屬熔體，促進金屬熔體的運動。
[0019]技術(shù)原理:
[0020]采用超聲波振動樹脂自硬砂+消失模的空殼無碳技術(shù)以解決塌箱與增碳缺陷，并采用超聲波振動+真空負壓鑄造方法以解決鑄件組織多呈樹枝晶，縮孔疏松，力學性能較低的問題。該方法是采用超聲振動砂箱壁輔助樹脂自硬砂消失模造型，同時還輔助真空負壓鑄造，實現(xiàn)邊振邊澆的目的。超聲波振動自硬砂的消失模鑄造方法是將超聲波振動間接作用于金屬熔體，通過鑄型把振動的能量傳遞給金屬熔體，促進金屬熔體的運動。不同于超聲波振動直接作用于金屬熔體，通過振源與金屬熔體之間的作用來促進熔體的運動；同時，超聲波振動的頻率高達20000HZ的高頻特性也迥異于機械振動僅在100HZ左右的低頻振動特性。
[0021]本發(fā)明突出優(yōu)點在于:
[0022]1.與傳統(tǒng)消失模鑄造方法相比，采用樹脂自硬砂+消失模的空殼無碳方法能夠解決塌箱與增碳缺陷。
[0023]2.與傳統(tǒng)消失模鑄造方法相比，采用超聲波振動+真空負壓鑄造方法以解決鑄件組織多呈樹枝晶，縮孔疏松，力學性能較低的問題。增加超聲波發(fā)生系統(tǒng)，一方面，通過高頻的超聲波振動，可以使得樹脂自硬砂之間變得更加的緊實并加速硬化;另一方面，通過將超聲波振動能量間接傳導至金屬熔體中，從而細化待鑄造金屬熔體的晶粒以及促進金屬熔體的運動，從而提高了鑄件的力學性能。采用超聲波振動樹脂自硬砂消失模鑄造方法可以更好的解決鑄件組織多呈樹枝晶，縮孔疏松，力學性能較低的問題，更能實現(xiàn)細化晶粒、排除氣體、減小偏析等作用。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明所述的超聲振動樹脂自硬砂的消失模鑄造裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0025]以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步說明。
[0026]如圖1所示，本發(fā)明所述的超聲振動樹脂自硬砂的消失模鑄造裝置，包括超聲波發(fā)生系統(tǒng)、消失模鑄造模具系統(tǒng)以及真空系統(tǒng)，具體結(jié)構(gòu)和連接關(guān)系為:
[0027]所述超聲波發(fā)生系統(tǒng)由超聲波發(fā)生器I和超聲波變幅桿2組成，所述超聲波發(fā)生器I與超聲波變幅桿2相連接;超聲波變幅桿2與砂箱3接觸。
[0028]所述消失模鑄造模具系統(tǒng)由砂箱3、樹脂自硬砂4、泡沫塑料模型5、塑料薄膜6以及澆口杯7組成，所述砂箱3為長方體狀，底部裝有真空系統(tǒng)，內(nèi)下部設(shè)有透氣隔層8。
[0029]所述真空系統(tǒng)由負壓管9和真空栗10組成，所述真空系統(tǒng)通過真空栗10與安裝在砂箱3上的負壓管9直接連接。
[0030]本發(fā)明所述的超聲波發(fā)生系統(tǒng)是由超聲波發(fā)生器I產(chǎn)生的正弦電信號通過與其相連的超聲波變幅桿2轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l機械振動，由高頻機械振動作用于砂箱壁輔助樹脂自硬砂4消失模造型，在澆注時，所述超聲波振動還間接作用于金屬熔體，通過鑄型把振動的能量傳遞給金屬熔體，促進金屬熔體的運動。
[0031]實施例1
[0032]本發(fā)明所述的超聲振動樹脂自硬砂的消失模鑄造方法的一個應(yīng)用于鋁合金鑄造的實例，包括如下步驟:
[0033]打開超聲波發(fā)生器I，通過超聲波變幅桿2將超聲波發(fā)生器I發(fā)生超聲波振動轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l機械振動，然后將部分混好的80?100目樹脂自硬砂4加入砂箱3中作為底砂層，將泡沫塑料模型5放入砂箱3內(nèi)，接著往砂箱3內(nèi)加入樹脂自硬砂4，同時超聲波振動砂箱壁輔助樹脂自硬砂4消失模造型，填滿之后在樹脂自硬砂4表面覆蓋塑料薄膜6，打開真空栗10抽真空，真空度為-0.05MPa，然后放上澆口杯7，在樹脂自硬砂4負壓條件下，用燃氣噴槍，將槍頭火焰對準冒口頂部，從冒口點燃泡沫塑料模型5并輸送少量氧氣，型內(nèi)泡沫塑料模型5猛烈燃燒，煙氣隨真空系統(tǒng)抽走并在真空栗10處理后排出，待模樣燒成空殼之后，將經(jīng)過精煉、變質(zhì)后，溫度達到7 50 0C時的熔融ZL1I鋁合金澆入砂箱3中；當澆入確定的量后，保持一定時間至負壓停止作用，關(guān)閉真空栗10，停止抽氣，關(guān)閉超聲波發(fā)生器I停止振動，實施落砂處理，獲得鑄件。其中，在澆注的過程中，需要同步抽真空，把抽得的氣體處理后排放。另外，在澆注開始時，打開超聲波發(fā)生器I，產(chǎn)生的超聲波振動會間接作用于金屬熔體，通過鑄型把振動的能量傳遞給金屬熔體，促進金屬熔體的運動，實現(xiàn)邊振邊澆的目的。最后通過金相分析，組織晶粒細化，樹枝晶大部分碎化，縮孔疏松明顯減少，性能提高。
【主權(quán)項】
1.一種超聲振動樹脂自硬砂的消失模鑄造方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)制作泡沫塑料模型工序:根據(jù)鑄件的形狀制作泡沫塑料模型； (2)涂刷涂料工序:泡沫塑料模型的外表面涂抹透氣性好的耐火涂料并烘干； (3)砂箱造型同步振實工序:打開超聲波發(fā)生器，使之發(fā)生超聲波振動，然后將部分樹脂自硬砂加入砂箱中作為底砂層，將涂好涂料的泡沫塑料模型放入砂箱中，接著把樹脂自硬砂填入砂箱并通過超聲波高頻振動緊實，直至填滿砂箱，然后關(guān)閉超聲波發(fā)生器； (4)抽真空工序:在砂箱的樹脂自硬砂表面覆蓋塑料薄膜密封處理，然后打開真空栗對砂箱進行抽真空，控制真空度為-0.06MPa?-0.04MPa ； (5)火焰燒泡沫塑料模型工序:在樹脂自硬砂負壓條件下，用燃氣噴槍，將槍頭火焰對準冒口頂部，從冒口點燃泡沫塑料模型并輸送少量氧氣，型內(nèi)泡沫塑料模型猛烈燃燒，煙氣隨真空系統(tǒng)抽走并在真空栗處理后排出，待模樣燒成空殼之后，隨即澆注； (6)真空負壓澆注工序:向砂箱中澆入熔化的金屬熔體，此時同步抽真空，抽真空而得的氣體處理后排放，另外，在澆注開始時，打開超聲波發(fā)生器，實現(xiàn)邊振邊澆的目的； (7)落砂工序:澆注完成后保持一定時間至負壓停止作用，關(guān)閉真空栗，停止抽氣，關(guān)閉超聲波發(fā)生器停止振動，實施落砂處理，獲得鑄件。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲振動樹脂自硬砂的消失模鑄造方法，其特征在于:步驟(3)所述樹脂自硬砂為呋喃樹脂自硬砂，是干砂與呋喃樹脂混合而成，其中，干砂采用8 O?100目的石英砂，干砂和呋喃樹脂的重量份比為9:1。3.—種適用于權(quán)利要求1所述的超聲振動樹脂自硬砂的消失模鑄造方法的鑄造裝置，包括超聲波發(fā)生系統(tǒng)、消失模鑄造模具系統(tǒng)以及真空系統(tǒng)，其特征在于，具體結(jié)構(gòu)和連接關(guān)系為: 所述超聲波發(fā)生系統(tǒng)由超聲波發(fā)生器和超聲波變幅桿組成，超聲波發(fā)生器與超聲波變幅桿相連接，超聲波變幅桿直接與砂箱接觸， 所述消失模鑄造模具系統(tǒng)由砂箱、樹脂自硬砂、泡沫塑料模型、塑料薄膜以及澆口杯組成，所述砂箱為長方體狀，底部裝有真空系統(tǒng)，內(nèi)下部設(shè)有透氣隔層， 所述真空系統(tǒng)由負壓管和真空栗組成，所述真空系統(tǒng)通過真空栗與安裝在砂箱上的負壓管直接連接， 所述的超聲波發(fā)生系統(tǒng)是由超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的正弦電信號通過與其相連的超聲波變幅桿轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l機械振動，由高頻機械振動作用于砂箱壁輔助樹脂自硬砂消失模造型，在澆注時，所述超聲波振動還間接作用于金屬熔體，通過鑄型把振動的能量傳遞給金屬熔體，促進金屬恪體的運動。
【文檔編號】B22C15/10GK105834362SQ201610325127
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月16日
【發(fā)明人】鄭戰(zhàn)光, 黃龍貴, 潘淑琴, 馮強, 楊興
【申請人】廣西大學