一種熔模精密制殼工藝與負(fù)壓造型技術(shù)相結(jié)合的鑄造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種熔模精密制殼工藝與負(fù)壓造型技術(shù)相結(jié)合的鑄造方法，包括：制造蠟?zāi)?、蠟?zāi)＝M裝、蠟制模組表面涂敷涂料、烘干、型殼脫蠟回收、型殼低溫焙燒、型殼裝箱造型和負(fù)壓澆注步驟。本發(fā)明簡化了型殼制做工藝，降低了型殼制做成本以及廢物排放量，釆用型殼低溫焙燒，大大減少了能源消耗，且以負(fù)壓進(jìn)行澆注解決了型殼強(qiáng)度的不足問題。
【專利說明】一種熔模精密制殼工藝與負(fù)壓造型技術(shù)相結(jié)合的鑄造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于熔模鑄造【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種熔模精密制殼工藝與負(fù)壓造型技術(shù)相結(jié)合的鑄造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]熔模鑄造通常是指在易熔材料制成模樣，在模樣表面包覆若干層耐火材料制成型殼，再將模樣熔化排出型殼，從而獲得無分型面的鑄型，經(jīng)高溫焙燒后即可填砂澆注。由于模樣廣泛采用蠟質(zhì)材料來制造，故常將熔模鑄造稱為“失蠟鑄造”。可用熔模鑄造法生產(chǎn)的合金種類有碳素鋼、合金鋼、耐熱合金、不銹鋼、精密合金、永磁合金、軸承合金、銅合金、鋁合金、鈦合金和球墨鑄鐵等。
[0003]型殼焙燒是熔模鑄造的主要工序之一，型殼焙燒的主要目的有:除去型殼中的水分、殘余蠟料、鹽分等揮發(fā)物，使型殼在澆注時具有良好透氣性；使粘結(jié)劑、耐火材料等物質(zhì)之間進(jìn)行熱物理化學(xué)反應(yīng)，改變物相的組成與顯微組織；建立高溫強(qiáng)度，減少液態(tài)合金與型殼的溫差，提高充型能力。精密鑄造行業(yè)最常見的精鑄型殼焙燒爐是箱式電阻爐，焙燒溫度在800-12001之間，焙燒時間需25-60分鐘，由于溫度高，型殼焙燒時能耗大，生產(chǎn)效率低。
[0004]另外，傳統(tǒng)熔模精密鑄造一般采用熱型重力方式來澆注金屬液，即型殼從焙燒爐中取出后，在紅熱狀態(tài)下進(jìn)行澆注。這種澆注方式雖然能提高金屬液在型殼中的流動性，保證鑄件能很好地復(fù)制型腔形狀，得到高精度的鑄件，但是，金屬液在熱型中的凝固速度較慢，會使鑄件產(chǎn)生晶粒粗大，機(jī)械性能降低等缺陷。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種型殼制作工藝簡化、型殼焙燒低，型殼強(qiáng)度達(dá)到使用要求的熔模精密鑄造方法。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種熔模精密制殼工藝與負(fù)壓造型技術(shù)相結(jié)合的鑄造方法，包括如下步驟:
0、制造蠟?zāi)?br> 將熔融的石蠟注入鋁制模具中，冷卻后得到精密蠟?zāi)＃?br> 蠟?zāi)＝M裝
采用焊接法或機(jī)械組裝法將形成鑄件的蠟?zāi)Ｅc形成澆冒口系統(tǒng)的蠟?zāi)＿B接在一起構(gòu)成模組；
3 )、蠟制模組表面涂敷涂料、烘干
將步驟2)的模組置于涂料中浸潰，使涂料均勻地覆蓋在模組表面上，逐層涂敷，逐層烘干；涂敷涂料后撒干砂進(jìn)行加固，總厚度控制在2?4皿；
型殼脫蠟回收
涂層完全干燥形成高強(qiáng)度型殼后，采用熱水或蒸汽加熱的方法將構(gòu)成模樣的固態(tài)蠟變成液態(tài)流出形成空腔型殼； 5?、型殼低溫焙燒
將型殼在100?6001的溫度下進(jìn)行焙燒，去除型殼中的水分、殘余蠟料及其它可揮發(fā)性雜質(zhì)，使型殼干凈；
6?、型殼裝箱造型
將經(jīng)過焙燒并涼至室溫的型殼置于可抽真空的特制砂箱中，填入無任何添加劑的干燥型砂，經(jīng)振動臺微振緊實(shí)后，用手刮平頂部并用塑料薄膜密封；
了)、負(fù)壓澆注
在砂箱保持負(fù)壓度為-0.025?-0.0451%的前提下，向型殼內(nèi)澆注金屬液，凝固后就得到與型殼幾何形狀相同的精密鑄件。
[0007]與傳統(tǒng)熔模精密鑄造的型殼在澆注之前一般要在800-12001高溫下進(jìn)行長時間焙燒不同，本發(fā)明步驟5)型殼的焙燒溫度較低，進(jìn)一步優(yōu)選為200?4001。
[0008]本發(fā)明步驟7)釆用負(fù)壓澆注方法，彌補(bǔ)了型殼強(qiáng)度的不足問題，砂箱的負(fù)壓優(yōu)選為-0.03 ?-0.041即。
[0009]與傳統(tǒng)熔模精密鑄造的型殼一般要涂敷7遍以上的涂料、型殼總厚度一般大于不同，本發(fā)明步驟2)的涂料是用粉狀耐火材料與粘結(jié)劑組成的糊狀混合物，且只需涂敷3-4層涂料，型殼總厚度也控制在2?4111111。
[0010]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟6)干燥型砂的粒徑為20?40目。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下:
1、本發(fā)明簡化了傳統(tǒng)熔模精密鑄造的型殼制做。傳統(tǒng)熔模精密鑄造的型殼一般要涂敷7遍以上的涂料，型殼總厚度一般大于8皿，而本發(fā)明只需涂敷3-4層涂料，型殼總厚度控制在3皿左右，因此，型殼制做成本以及廢物排放都會大大減少。
[0012]2、取消了傳統(tǒng)熔模精密鑄造型殼的高溫焙燒工序。傳統(tǒng)熔模精密鑄造的型殼在澆注之前一般要在800-12001高溫下進(jìn)行長時間焙燒，而本發(fā)明對型殼強(qiáng)度要求較低，只需在100?6001的溫度下行低溫焙燒即可，這樣就大大減少了能源消耗。
[0013]3、拋棄了熱型澆注方式。傳統(tǒng)熔模精密鑄造一般采用熱型重力方式來澆注金屬液，這種澆注方式雖然能提高金屬液在型殼中的流動性，保證鑄件能很好地復(fù)制型腔形狀，得到高精度的鑄件，但是，金屬液在熱型中的凝固速度較慢，會使鑄件產(chǎn)生晶粒粗大，機(jī)械性能降低等缺陷。本發(fā)明是在保持一定負(fù)壓度的前提下，將金屬液澆注到常溫型殼中，因而可以避免熱型澆注帶來的力學(xué)性能降低的缺陷。由于抽真空可以通過型殼中的微小孔隙吸走型腔中的氣體，使金屬液能更好地充填型腔，因此本發(fā)明不會因?yàn)槔湫蜐沧⒍霈F(xiàn)澆不足等缺陷。
[0014]4、負(fù)壓造型技術(shù)彌補(bǔ)了型殼強(qiáng)度的不足問題。由于本發(fā)明制做的是超薄型殼，強(qiáng)度較傳統(tǒng)熔模鑄造型殼低很多，無法直接承受金屬液的壓力。為此，本發(fā)明引入了負(fù)壓造型技術(shù)，利用負(fù)壓將緊緊包裹型殼的型砂“粘接”起來構(gòu)成堅(jiān)固的型壁，以此來抵抗金屬液的壓力。

【具體實(shí)施方式】
[0015]實(shí)施例1
一種熔模精密制殼鑄造方法，包括如下步驟: 0、制造蠟?zāi)?br> 將熔融的石蠟注入鋁制模具中，冷卻后得到精密蠟?zāi)＃?br> 蠟?zāi)＝M裝
采用焊接法或機(jī)械組裝法將形成鑄件的蠟?zāi)Ｅc形成澆冒口系統(tǒng)的蠟?zāi)＿B接在一起構(gòu)成模組；
3)、蠟制模組表面涂敷涂料、烘干
將步驟2)的模組置于涂料中浸潰，選用粉狀耐火材料與粘結(jié)劑組成的糊狀混合物為涂料，均勻地覆蓋在模組表面上共涂敷4層，逐層涂敷，逐層烘干；涂敷涂料后撒干砂進(jìn)行加固，總厚度控制在3111111 ；
型殼脫蠟回收
涂層完全干燥形成高強(qiáng)度型殼后，采用熱水或蒸汽加熱的方法將構(gòu)成模樣的固態(tài)蠟變成液態(tài)流出形成空腔型殼；
5?、型殼低溫焙燒
將型殼在3001的溫度下進(jìn)行焙燒，去除型殼中的水分、殘余蠟料及其它可揮發(fā)性雜質(zhì)，使型殼干凈；
6?、型殼裝箱造型
將經(jīng)過焙燒并涼至室溫的型殼置于可抽真空的特制砂箱中，填入無任何添加劑的干燥型砂，經(jīng)振動臺微振緊實(shí)后，用手刮平頂部并用塑料薄膜密封；
了)、負(fù)壓澆注
在砂箱保持負(fù)壓度為-0.0351即的前提下，向型殼內(nèi)澆注鋁合金金屬液，凝固后就得到與型殼幾何形狀相同的精密鑄件。
[0016]制得的精密鑄件產(chǎn)品經(jīng)保溫、開箱后外觀未發(fā)現(xiàn)任何肉眼可見缺陷，表面光滑，無鼓漲、無冷隔、卷皮、裂紋、夾砂等缺陷，經(jīng)探傷檢測，鑄件表面和內(nèi)部未發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺陷及裂紋，熱處理后，力學(xué)性能和組織性能等各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到和超過了設(shè)計要求。
[0017]實(shí)施例2
一種熔模精密制殼鑄造方法，與實(shí)施例1相比較，步驟5)型殼低溫焙燒溫度在2001，步驟7)負(fù)壓澆注時砂箱保持負(fù)壓度為-0.031即，其它工藝參數(shù)不變，制得的精密鑄件產(chǎn)品經(jīng)探傷檢測，鑄件表面和內(nèi)部未發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺陷及裂紋，熱處理后，力學(xué)性能和組織性能等各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到和超過了設(shè)計要求。
[0018]實(shí)施例3
一種熔模精密制殼鑄造方法，與實(shí)施例1相比較，步驟5)型殼低溫焙燒溫度在4001，步驟7)負(fù)壓澆注時砂箱保持負(fù)壓度為-0.451即，其它工藝參數(shù)不變，制得的精密鑄件產(chǎn)品經(jīng)探傷檢測，鑄件表面和內(nèi)部未發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺陷及裂紋，熱處理后，力學(xué)性能和組織性能等各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到和超過了設(shè)計要求。
[0019]盡管上文對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】給予了詳細(xì)描述和說明，但是應(yīng)該指明的是，我們可以依據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想對上述實(shí)施方式進(jìn)行各種等效改變和修改，其所產(chǎn)生的功能作用仍未超出說明書所涵蓋的精神時，均應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種熔模精密制殼工藝與負(fù)壓造型技術(shù)相結(jié)合的鑄造方法，其特征在于包括如下步驟: 1)、制造蠟?zāi)? 將熔融的石蠟注入鋁制模具中，冷卻后得到精密蠟?zāi)＃? 2)、蠟?zāi)＝M裝 采用焊接法或機(jī)械組裝法將形成鑄件的蠟?zāi)Ｅc形成澆冒口系統(tǒng)的蠟?zāi)＿B接在一起構(gòu)成模組； 3 )、蠟制模組表面涂敷涂料、烘干 將步驟2)的模組置于涂料中浸潰，使涂料均勻地覆蓋在模組表面上，逐層涂敷，逐層烘干；涂敷涂料后撒干砂進(jìn)行加固，總厚度控制在2?4_ ; 4)、型殼脫蠟回收 涂層完全干燥形成高強(qiáng)度型殼后，采用熱水或蒸汽加熱的方法將構(gòu)成模樣的固態(tài)蠟變成液態(tài)流出形成空腔型殼； 5)、型殼低溫焙燒 將型殼在100?600°C的溫度下進(jìn)行焙燒，去除型殼中的水分、殘余蠟料及其它可揮發(fā)性雜質(zhì)，使型殼干凈； 6)、型殼裝箱造型 將經(jīng)過焙燒并涼至室溫的型殼置于可抽真空的特制砂箱中，填入無任何添加劑的干燥型砂，經(jīng)振動臺微振緊實(shí)后，用手刮平頂部并用塑料薄膜密封； 7)、負(fù)壓澆注 在砂箱保持負(fù)壓度為-0.025?-0.045Mpa的前提下，向型殼內(nèi)澆注金屬液，凝固后就得到與型殼幾何形狀相同的精密鑄件。
2.如權(quán)利要求1所述的一種熔模精密制殼工藝與負(fù)壓造型技術(shù)相結(jié)合的鑄造方法，其特征在于:所述步驟5)型殼的焙燒溫度為200?400°C。
3.如權(quán)利要求1所述的一種熔模精密制殼工藝與負(fù)壓造型技術(shù)相結(jié)合的鑄造方法，其特征在于:所述步驟7)砂箱的負(fù)壓為-0.03?-0.04Mpa。
4.如權(quán)利要求1所述的一種熔模精密制殼工藝與負(fù)壓造型技術(shù)相結(jié)合的鑄造方法，其特征在于:所述步驟2)的涂料是用粉狀耐火材料與粘結(jié)劑組成的糊狀混合物，共涂敷3_4 層。
5.如權(quán)利要求1所述的一種熔模精密制殼工藝與負(fù)壓造型技術(shù)相結(jié)合的鑄造方法，其特征在于:所述步驟6)干燥型砂的粒徑為20?40目。
【文檔編號】B22D18/04GK104399891SQ201410691137
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月27日
【發(fā)明者】袁子洲, 楊國來, 季克理, 季克琛 申請人:溫州蘭理工科技園有限公司, 蘭州理工大學(xué)溫州泵閥工程研究院, 溫州萬虹閥門有限公司