專(zhuān)利名稱(chēng)：大型復(fù)雜鑄件的真空消失模鑄造造型方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鑄造方法，尤其是涉及一種利用真空消失模鑄造大型復(fù)雜 鑄件的造型方法。
背景技術(shù)：
真空消失模鑄造技術(shù)是近幾十年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新型的鑄造技術(shù)。真空消失 模鑄造的工藝過(guò)程包括泡沫成型一組裝模型束一刷涂料一烘干一埋箱、震動(dòng)造 型一抽真空一負(fù)壓下澆鑄(泡沫型汽化) 一鑄件凝固冷卻一清砂。真空消失模 鑄造屬于實(shí)型鑄造，它的模型一般采用泡沫成型，模型的形狀與鑄件的形狀相 同。模型組裝預(yù)處理完成后，將其放置在砂箱中的砂子上面，然后在箱中填入 干燥的型砂，砂子填滿砂箱后，采用震動(dòng)機(jī)械將砂子振實(shí)，并使砂子填充到模 型的每一個(gè)角落，然后在砂箱上方覆蓋密封薄膜對(duì)砂箱進(jìn)行抽真空，抽真空后 砂子就和模型貼合在一起，不在流動(dòng)，形成固定的砂型，此時(shí)可以通過(guò)模型上 的澆道進(jìn)行澆注。澆注過(guò)程中高溫的金屬液將模型熔化，金屬液占據(jù)模型的空 間形成鑄件，而模型變成氣體或煙塵被真空系統(tǒng)抽走。冷卻成型后取出鑄件清 理澆冒口即完成鑄造的全過(guò)程。真空消失模鑄造作為一種新興的先進(jìn)的鑄造技 術(shù)，尤其適合于單件小批量生產(chǎn)，它省去了制造木模、金屬模的費(fèi)用，降低了 模具成本和模具的生產(chǎn)周期，即使是大批量生產(chǎn)時(shí)也具有污染小、生產(chǎn)效率高、 成本低、鑄件表面及內(nèi)在質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，是鑄造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。但是目前真 空消失模鑄造一般只能用于中小型鑄件，這是由于模型需要使用高溫時(shí)能夠迅 速汽化的價(jià)格便宜的材料，其比重一般都比較小，如泡沫模型的比重遠(yuǎn)小于砂 子的比重，在震動(dòng)造型時(shí)，模型會(huì)產(chǎn)生浮動(dòng)，因此引起鑄件變形或者影響鑄件 的最終尺寸精度。這些對(duì)小型鑄件尚不明顯，但對(duì)大型鑄件來(lái)說(shuō)，模型的浮動(dòng)
4肯定會(huì)引起鑄件出現(xiàn)很大的尺寸偏差、變形，造成廢品。另外，大型鑄件的結(jié) 構(gòu)一般比較復(fù)雜，即使是不太復(fù)雜的鑄件，模型邊、角處的砂子的填充密度與 模型中心的密度也不相同，尤其是砂箱內(nèi)模型底面、側(cè)面的砂子很難填實(shí)，這 必然會(huì)影響鑄件質(zhì)量，對(duì)大型鑄件來(lái)說(shuō)甚至根本不能生產(chǎn)出成品。因此目前的 真空消失模鑄造生產(chǎn)線都是用于生產(chǎn)幾百千克以內(nèi)的中小型鑄件，它們的砂箱、 模型都比較小，可以比較容易的振實(shí)或者填實(shí)。同時(shí)生產(chǎn)中小型鑄件時(shí)砂箱不 需要翻轉(zhuǎn)，就能基本填實(shí)，所以其砂箱都是上端開(kāi)放的四方桶體砂箱，砂箱的 側(cè)壁和砂箱的底是一體的，砂箱四壁的內(nèi)部或者砂箱底的內(nèi)部設(shè)置有抽真空的 通氣道，砂箱的外壁上設(shè)置一個(gè)抽真空的連接口即可。這樣結(jié)構(gòu)的砂箱用于鑄 造大型鑄件時(shí)，由于抽真空時(shí)砂子內(nèi)部存在真空度梯度，即在抽氣口附近的真 空度較大，而遠(yuǎn)離抽氣口位置處的真空度較小，使砂子不能成型，特別是在澆 注金屬液后，型腔內(nèi)大量的消失模汽化后的氣體不能被及時(shí)抽走，會(huì)出現(xiàn)塌箱 問(wèn)題，鑄造不出成品鑄件。針對(duì)真空度不夠而出現(xiàn)塌箱的問(wèn)題，中國(guó)專(zhuān)利
ZL9725O350.1曾公開(kāi)了一種頂抽式消失模鑄造砂箱，它有一個(gè)砂箱箱體，在砂 箱箱體的頂部安裝有獨(dú)立的抽氣室，這樣就能對(duì)砂箱模型頂部的砂子進(jìn)行抽真 空，保證了砂箱上半部分的真空度。但是采取這種結(jié)構(gòu)的鑄造砂箱，也僅僅時(shí) 適用于小型鑄件，對(duì)于大型鑄件來(lái)說(shuō)，如沖壓汽車(chē)車(chē)體的模具，它們的造型復(fù) 雜，有許多盲孔、凹槽，其重量往往達(dá)幾噸、十幾噸甚至二十噸，所以僅僅采 取這一種措施還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種適用于大型復(fù)雜鑄件的真空消失才莫 鑄造的造型方法。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是
一種大型復(fù)雜鑄件的真空消失模鑄造造型方法，包括埋箱、振動(dòng)造型、抽 真空等工序，造型用的砂箱采用活底活蓋的砂箱，包括砂箱底、砂箱體、上抽 氣吊壓杠三部分，箱底、砂箱體、上抽氣吊壓杠三部分均設(shè)置有獨(dú)立抽真空的通氣道，其造型工序還包括如下步驟，
A、 在平置的托板上放置胎板架及消失模模型、砂箱，胎板架放置在托板上 面用于支撐消失模模型， 一般情況下是將消失模實(shí)模的頂面朝下放置在砂箱中 的胎板架上，做好澆冒系統(tǒng)，在模型上有盲孔、凹槽部位放置芯鐵并用樹(shù)脂砂
填充；砂箱可以與消失模模型同時(shí)放置好，也可以先將消失模模型放置好，然 后在盲孔、凹槽部位填充樹(shù)脂砂放置芯鐵，再將砂箱放在托板上套在消失模外 面；然后上振動(dòng)臺(tái)并加型砂振實(shí)，振實(shí)后刮平型砂超過(guò)箱上平面的部分；
B、 上砂箱底，將砂箱體、砂箱底連同托板一起上下翻轉(zhuǎn)，使托板在上砂箱 底在下，移除托板及胎板架，在砂箱上放置上抽氣吊壓杠，用型砂填滿砂箱并 使型砂高出砂箱一定的高度，在型砂上加重物加壓振動(dòng)造型；
C、 用密封薄膜覆蓋在上抽氣吊壓杠即砂箱上面，并將砂箱體與底板的連接 處及整個(gè)砂箱密封，將砂箱體、砂箱底和上抽氣吊壓杠分別與抽真空系統(tǒng)連接， 抽真空到需要的真空度，即可進(jìn)行澆注。
本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于所述步驟B中，在填^砂前，在消失對(duì)莫;漢型的上 部、具有盲孔、凹槽的部位填充樹(shù)脂砂，并在凹槽的樹(shù)脂砂內(nèi)部放置芯鐵，在 芯鐵上連接浮吊，待樹(shù)脂砂硬化后，將浮吊固定在上抽氣吊壓杠上，再填入型 砂加壓振實(shí)。
本發(fā)明的上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于芯鐵用鋼板沖壓件的下腳料， 浮吊用鐵絲。
本發(fā)明的砂箱的進(jìn)一步具體結(jié)構(gòu)在于所述的砂箱為活底活蓋的分體組合 式砂箱，砂箱由砂箱體、砂箱底板和上抽氣吊壓杠組成，砂箱體為四方筒體結(jié) 構(gòu)，砂箱體下面設(shè)置與砂箱體活動(dòng)連接并互相配合的砂箱底，砂箱體上面為上 抽氣吊壓杠，砂箱體、砂箱底板和上抽氣吊壓杠的內(nèi)部均設(shè)置有通氣道，上抽 氣吊壓杠由縱橫設(shè)置的中空的方杠組成，方杠內(nèi)為互相連通的通氣道，^1>、箱體 包括砂箱側(cè)板和設(shè)置在側(cè)板外側(cè)的通氣道，砂箱底包括底板和設(shè)置在底板下面 的通氣道，砂箱體、上抽氣吊壓杠、砂箱底上均獨(dú)立設(shè)置有與通氣道和真空系統(tǒng)連通的抽氣管，在砂箱體、砂箱底板和上抽氣吊壓杠的內(nèi)壁均布有與通氣道 連通的抽氣孔，抽氣孔上設(shè)置不銹鋼絲防砂網(wǎng)。
本發(fā)明的砂箱的進(jìn)一步具體結(jié)構(gòu)為所述通氣道之間的距離在lm到1.2m。 抽氣孔連通在抽氣道上。
本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于步驟B中，翻轉(zhuǎn)砂箱移除托板及胎板架后，對(duì) 松散部位再采用專(zhuān)用小型震動(dòng)工具進(jìn)行局部振實(shí)。
由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明所取得的技術(shù)進(jìn)步在于
利用本發(fā)明的真空消失模造型方法，能夠生產(chǎn)出大型鑄件，解決了真空消 失模禱造只能生產(chǎn)小型鑄件的難題。發(fā)明人經(jīng)過(guò)三年的刻苦攻關(guān)，已經(jīng)成功的
鑄造出重量達(dá)15噸以上的汽車(chē)沖壓模具毛坯。并且產(chǎn)品質(zhì)量好，完全符合制造
模具的技術(shù)要求。
利用真空消失模生產(chǎn)大型鑄件存在著三個(gè)難題， 一是型砂(為干砂)填充 不實(shí)，某些部位的填砂量太小；二是某些部位的真空度不夠，造成型砂不密實(shí)， 澆注后由于真空度降低，容易發(fā)生塌箱或者夾砂；三是鑄件容易產(chǎn)生變形，產(chǎn) 生廢品。本發(fā)明通過(guò)使用組合式砂箱，并采取翻箱、振動(dòng)造型，解決了填砂量 不均勻的問(wèn)題，同時(shí)，采用局部振動(dòng)的補(bǔ)償措施，將砂型全部振實(shí)，解決了塌 箱、掉砂問(wèn)題。對(duì)應(yīng)盲孔、凹槽的部位采用自硬砂(樹(shù)脂砂)補(bǔ)償造型，解決 了盲孔、凹槽部位在澆注時(shí)由于實(shí)型的消失模熔化、真空度降低而使盲孔、凹 槽對(duì)應(yīng)的突起的砂型掉落，形成夾砂，不能成型等缺陷。采用在型砂上面加壓 振動(dòng)造型，解決了震動(dòng)過(guò)程中模型上浮、變形的問(wèn)題，使模型幾乎不產(chǎn)生浮動(dòng)， 變形也可以控制在允許的范圍內(nèi)。
本發(fā)明的砂箱采用活底活蓋分體組合式砂箱，便于翻箱填砂造型，砂箱的 砂箱體、砂箱底板和上抽氣吊壓杠的內(nèi)部均設(shè)置有通氣道和抽氣管，并在砂箱
體、砂箱底板和上抽氣吊壓杠的內(nèi)壁均布多個(gè)抽氣孔，可以在砂箱內(nèi)形成均衡 的負(fù)壓，使砂箱的各個(gè)部位的真空度保持均勻一致。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)證實(shí)，鑄造中真 空設(shè)備對(duì)砂子的抽真空的范圍只在砂箱內(nèi)壁的抽氣孔附近約500mm到700mm的范圍，所以抽氣孔之間的距離最好在lm到1.2m之間，才可以保證砂箱的各個(gè)部 位的真空度保持均勻一致。抽氣口上設(shè)置的不銹鋼絲防砂網(wǎng)，不但能夠防止砂 子進(jìn)入通氣道形成堵塞，影響真空設(shè)備的正常運(yùn)行，而且不銹鋼絲防砂網(wǎng)比銅 網(wǎng)、鐵網(wǎng)的強(qiáng)度大、壽命長(zhǎng)。
在造型填砂前，在消失模型具有深凹槽或者盲孔的部位用自動(dòng)硬化的樹(shù)脂 砂填充，并放置打浮吊的芯鐵，可以防止?jié)沧⑦^(guò)程中凹槽或者盲孔的芯型發(fā)生 漂移、上浮或者下沉，避免盲孔、凹槽位置出現(xiàn)偏差；上抽氣吊壓杠也可以壓 住和拉住整個(gè)模型上所有的芯型，使它們不發(fā)生移動(dòng)。芯鐵用鋼板沖壓件的下 腳料，浮吊用鐵絲，節(jié)約了造型成本。在振動(dòng)臺(tái)上振動(dòng)完成后，由于箱體比較 大，還會(huì)存在局部邊角部位型砂填充不實(shí)的情況，對(duì)填充不實(shí)之處再采用專(zhuān)用 小型震動(dòng)工具進(jìn)行局部振實(shí)，使整個(gè)箱體內(nèi)各個(gè)部位型砂的密實(shí)度一致，澆注 時(shí)不會(huì)出現(xiàn)砂型散落移動(dòng)的情況。


圖1為本發(fā)明的砂、箱的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1的俯視圖。
其中l(wèi).通氣道，2.上抽氣吊壓杠，3.上抽氣管，4.側(cè)通氣道，5.側(cè)板，6.側(cè) 抽氣管，7.底抽氣管，8.底通氣道，9.底板，IO.防砂網(wǎng)。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一 步詳細(xì)說(shuō)明
在生產(chǎn)一種沖壓模型的底座時(shí)，其鑄件外形尺寸為lmx2mx6m,重量為15 噸，底座的上面有多個(gè)凹槽，凹槽之間形成連接筋。在采用真空消失才莫鑄造時(shí)， 用泡沫預(yù)制成與底座一致的實(shí)模，實(shí)模一般是設(shè)計(jì)單位制造成型，達(dá)到鑄造廠 后，先在實(shí)型模具上刷涂料并烘干，共進(jìn)行兩次；然后埋箱、振動(dòng)造型，造型 完成后抽真空，即可進(jìn)行澆注。
其中造型用的砂箱采用活底活蓋的組合式砂箱，砂箱包括砂箱底、砂箱體、 上抽氣吊壓杠三部分，砂箱底設(shè)置在砂箱體下面，與砂箱體活動(dòng)連接并互相配
8合，砂箱底和沙箱體的四周設(shè)置連接用的連接螺栓。砂箱體上面為上抽氣吊壓
杠2。砂箱底、砂箱體、上抽氣吊壓杠2上均設(shè)置有獨(dú)立抽真空的通氣道，砂箱 的外形尺寸為1.6mx2.5mx8m。砂箱體為四方筒體結(jié)構(gòu)，砂箱體包括砂箱側(cè)板5 和設(shè)置在側(cè)板5外側(cè)的側(cè)通氣道4，側(cè)通氣道4上連通有側(cè)抽氣管6;上抽氣吊 壓杠由縱橫設(shè)置的中空的方杠組成，方杠內(nèi)為互相連通的通氣道1,通氣道l上 連通有上抽氣管3;砂箱底包括底板9和設(shè)置在底板下面的底通氣道8,底通氣 道8上連通有底抽氣管7。砂箱底、砂箱體、上抽氣吊壓杠上的各通氣道之間的 距離為lm，在砂箱體、砂箱底板和上抽氣吊壓杠的內(nèi)壁均布有抽氣孔，抽氣孔 連通在各抽氣道上，各抽氣孔之間的距離為lm，抽氣孔上設(shè)置不銹鋼絲防砂網(wǎng) 10。
利用本砂、箱造型的工序包括如下步驟
1、 在工作面上放置一托板，托板上面放一胎板架，胎板架高度為200mm， 將處理好的消失模實(shí)模的頂面朝下放置在胎板架上，做好澆冒系統(tǒng)。
2、 在消失模上具有盲孔及深凹槽部位填充樹(shù)脂砂，并放好芯鐵。
3、 將砂箱放置在托板上面，并適當(dāng)緊固，在砂箱內(nèi)分次填入型砂并在振動(dòng) 臺(tái)上多次加砂振實(shí)，型砂的填入量要高出砂箱50mm,振實(shí)過(guò)后刮除型砂超過(guò)砂 箱上平面的部分，然后在砂箱上面放置砂箱底，緊固好螺栓。
4、 將砂箱體、砂箱底連同托板一起上下翻轉(zhuǎn)，使托板在上砂箱底在下，放 置在振動(dòng)臺(tái)上，并移除托板及胎板架。
5、 在模型的上部、具有凹槽的部位填充樹(shù)脂砂，形成一樹(shù)脂砂的覆蓋層， 并在凹槽的樹(shù)脂砂內(nèi)部放置由沖壓鋼板的下腳料制成的芯鐵，在芯鐵上連接鐵 絲，過(guò)一段時(shí)間后樹(shù)脂砂會(huì)自行硬化。
6、 樹(shù)脂砂硬化后，把吊壓杠放置在沙箱上，用并用螺栓將兩者緊固好，將 作為浮吊的鐵絲捆綁固定在上抽氣吊壓杠上。
7、 對(duì)砂箱中的松散部位的型砂用專(zhuān)用小型震動(dòng)工具進(jìn)行局部振實(shí)。
8、 用型砂填滿砂箱并使型砂高出砂箱約200mm，并在上抽氣吊壓杠上面的沙子上放置托板及重物，在振動(dòng)臺(tái)上加壓振動(dòng)造型。
9、 用密封薄膜覆蓋在上抽氣吊壓杠即砂箱上面，并將砂箱體與底板的連接 處及整個(gè)砂箱密封。
10、 將砂箱體、砂箱底和上抽氣吊壓杠分別與抽真空系統(tǒng)連接，抽真空到 需要的真空度，即可進(jìn)行澆注。
權(quán)利要求
1、一種大型復(fù)雜鑄件的真空消失模鑄造造型方法，包括埋箱、振動(dòng)造型、抽真空工序，其特征在于造型的砂箱采用包括砂箱底、砂箱體、上抽氣吊壓杠三部分、各部分設(shè)置有獨(dú)立抽真空的通氣道的砂箱，其造型工序還包括如下步驟，A、在平置的托板上放置胎板架及消失模模型、砂箱，在有盲孔、凹槽部位放置芯鐵并用樹(shù)脂砂填充，然后上振動(dòng)臺(tái)并加型砂振實(shí)，振實(shí)后刮平型砂超過(guò)箱上平面的部分，B、上砂箱底，將砂箱體、砂箱底連同托板一起上下翻轉(zhuǎn)，使托板在上砂箱底在下，移除托板及胎板架，在砂箱上放置上抽氣吊壓杠，用型砂填滿砂箱并使型砂高出砂箱一定的高度，在型砂上加重物加壓振動(dòng)造型；C、用密封薄膜覆蓋在上抽氣吊壓杠即砂箱上面，并將砂箱體與底板的連接處及整個(gè)砂箱密封，將砂箱體、砂箱底和上抽氣吊壓杠分別與抽真空系統(tǒng)連接，抽真空到需要的真空度，即可進(jìn)行澆注。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型復(fù)雜鑄件的真空消失模鑄造造型方法，其特 征在于所述步驟B中，在填砂前，在消失才莫;漢型的上部、具有盲孔、凹槽的 部位填充樹(shù)脂砂，并在凹槽的樹(shù)脂砂內(nèi)部放置芯鐵，在芯鐵上連接浮吊，將浮 吊固定在上抽氣吊壓杠上，再填入型砂加壓振實(shí)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的大型復(fù)雜鑄件的真空消失模鑄造造型方法， 其特征在于所述芯鐵用鋼板沖壓件的下腳料，浮吊用鐵絲。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所迷的大型復(fù)雜鑄件的真空消失才莫鑄造造型方法，其特 征在于所述砂箱的結(jié)構(gòu)為砂箱體為四方筒體結(jié)構(gòu)，砂箱體下面設(shè)置與砂箱體 活動(dòng)連接并互相配合的砂箱底，砂箱體上面為上抽氣吊壓杠，上抽氣吊壓杠由 縱橫設(shè)置的中空的方杠組成，方杠內(nèi)為互相連通的通氣道，砂箱體包括砂箱側(cè) 板和設(shè)置在側(cè)板外側(cè)的通氣道，砂箱底包括底板和設(shè)置在底板下面的通氣道，砂箱體、上抽氣吊壓杠、砂箱底上均獨(dú)立設(shè)置有與通氣道和真空系統(tǒng)連通的抽 氣管，在砂箱體、砂箱底板和上抽氣吊壓杠的內(nèi)壁均布有與通氣道連通的抽氣 孔，抽氣孔上設(shè)置不銹鋼絲防砂網(wǎng)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所迷的大型復(fù)雜鑄件的真空消失模鑄造造型方法，其特 征在于所述通氣道之間的距離在lm到1.2m。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的大型復(fù)雜鑄件的真空消失模鑄造造型方法，其特 征在于步驟B中，翻轉(zhuǎn)砂箱移除托板及胎板架后，對(duì)+>散部位再采用專(zhuān)用小 型震動(dòng)工具進(jìn)行局部振實(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種大型復(fù)雜鑄件的真空消失模鑄造造型方法，造型用的砂箱包括砂箱底、砂箱體、上抽氣吊壓杠三部分，各部分設(shè)置有獨(dú)立抽真空的通氣道，其造型工序包括消失模模型底部加砂振動(dòng)造型，翻轉(zhuǎn)砂箱，移除托板及胎板架并放置上抽氣吊壓杠，填砂、加壓振動(dòng)造型；密封砂箱、抽真空后即可進(jìn)行澆注。在具有盲孔、凹槽的部位填充樹(shù)脂砂和芯鐵，并用浮吊將芯鐵固定；對(duì)松散部位進(jìn)行局部振實(shí)。利用本發(fā)明方法具有型砂密實(shí)、均勻一致，解決了真空消失模鑄造大型鑄件的過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的塌箱、掉砂、夾砂、變形的難題，能保證盲孔、深凹槽及整個(gè)鑄件的精度，使振動(dòng)過(guò)程中模型幾乎不產(chǎn)生浮動(dòng)、變形，能夠生產(chǎn)出高質(zhì)量的大型復(fù)雜鑄件。
文檔編號(hào)B22C9/22GK101607299SQ20091007489
公開(kāi)日2009年12月23日 申請(qǐng)日期2009年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月17日
發(fā)明者韓素喜 申請(qǐng)人:泊頭市青峰機(jī)械有限公司