CN101332501A - 一种真空负压消失模铸造工艺 - Google Patents

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本发明涉及一种真空负压消失模铸造工艺，属于铸造技术领域。它通过增加用与所需加工的螺孔具有相同内表面几何参数或仅内径略大的螺母以树脂砂整体打出螺杆模样；将螺杆模样取出、涂上涂料、烘干处理；再在制成的整体模型所需加工螺孔的位置处割孔；最后将已制成的螺杆模样插入所述割孔中，组装形成最终模型这几个步骤，即可以真空负压消失模铸造工艺直接铸造出带有螺孔的铸件，创造出铸造界直接铸造小孔径螺孔而毋需再加工的先例。加工出的螺孔能够保证精度毋需再加工。特别适用于铸件上螺孔数量多、尺寸小、精度高的铸件的真空负压消失模铸造。

Description

一种真空负压消失模铸造工艺
(一)技术领域：
本发明涉及一种真空负压消失模铸造工艺，属于铸造技术领域。
(二)背景技术：
消失模铸造技术是将铸件尺寸形状相似的泡沫型粘接组合成模型簇、刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振动造型，在负压下浇注使模型气化，液化金属占据模型位置，凝固冷却后形成铸件的新型铸造方法。它以铸件的尺寸精度高、表面光洁、少污染等突出优点，较传统的铸造技术，具有强大的竞争力，被誉为二十一世纪的铸造技术，铸造工业的绿色革命。
现有技术中，普遍采用的消失模铸造方法是：
1、聚苯乙烯EPS或EPS和EPMMA混合的发泡材料分块制成主要部件
2、将制成的各主要部件采用粘结剂粘合成与铸件一致的整体模型，
3、将模型置于砂箱中，
4、填入干砂，对模型外腔及型芯部分同时进行三维振动紧实，
5、在砂箱上部覆盖塑料膜并对砂箱内抽真空，
6、将熔化的金属浇铸到发泡材料制成的模型区域，模型气化消失，金属置换模型，复制出与泡塑模型一样的铸件，冷凝后，取出铸件。
现有消失模铸造技术无法直接铸造带有螺孔的铸件，特别是带有小孔径螺孔的铸件，螺孔需要在铸造出铸件后，通过机加工的方法在相应位置加工出略大于螺母的孔，最后将螺母焊入上述加工出的孔内。其工艺复杂、加工成本高。
(三)发明内容：
本发明旨在提供一种真空负压消失模铸造工艺。
本发明的技术解决方案如下：
一种真空负压消失模铸造工艺，其特征在于：包括以下工艺步骤：
1、用聚苯乙烯EPS或EPS和EPMMA混合的发泡材料分块制成主要部件
2、将制成的各主要部件采用粘结剂粘合成与铸件主要形状一致的整体模型，
3、用与所需加工的螺孔具有相同内表面几何参数或仅内径大于螺孔内径的1‰-6‰的长度较所需加工螺孔的深度大于等于3mm的由两部分组成的螺母模具，采用树脂砂工艺整体打出螺杆模样，打出的螺杆模样上端自然形成一个台阶。
4、将螺母拆开，将螺杆模样取出，涂上涂料，烘干处理，以去除水分并使模样尺寸稳定并具有一定的强度和刚度，
5、将步骤2中制成的整体模型定位，并在所需加工螺孔的位置处割孔，所割孔径略小于螺杆模样的外径，
6、将步骤4中制成的螺杆模样插入步骤5中的割孔中，组装形成最终模型，
7、将最终模型涂上涂料，烘干处理，
8、将模型置于砂箱中，
9、填入干砂，对模型外腔及型芯部分同时进行三维振动紧实，
10、在砂箱上部覆盖塑料膜并对砂箱内抽真空，
11、将熔化的金属浇铸到发泡材料制成的模型区域，模型气化消失，金属置换模型，复制出与泡塑模型一样的铸件，冷凝后，取出铸件。
进一步的技术方案为：
所述步骤3中，采用内径大于所需加工的螺孔内径的3‰-5‰的螺母以树脂砂整体打出螺杆模样。
又再进一步的技术方案为：
所述步骤5中，在所需加工螺孔的位置处割孔的孔径小于螺杆模样的外径0.01-0.05mm。
更为具体的技术方案为：
步骤1中，采用泡沫塑料板来切割、加工、粘接制作模样时，模样表面必须光滑，不得有明显凸起和凹陷，其形状和尺寸准确地符合模样图的要求，使浇注的铸件外部质量合格。分块制成主要部件。经过干燥处理，去除水分并使模样尺寸稳定，并具有一定的强度和刚度，以保证操作过程中不被损坏或变形。
步骤2模样组合一粘结中，将制成的各主要部件采用粘结剂粘合成与铸件主要形状一致的整体模型，另外，模样与浇冒口系统组成模样组，也采用粘合工序。所述粘结剂不仅需要有低的发气性、足够高的强度，还必须有相对快干的性能。可采用溶剂挥发型，热熔剂(如石腊等)。粘接时粘接负数可为0.1～0.3mm，可在上下泡沫模片各取一半(δ/2)，也可取在其中一个泡沫模片上。对于薄壁粘接时可进行增厚处理。
步骤4、7中，所述涂料需保证透气性指标、强度指标、粘度指标、悬浮性和涂附性指标。上述各指标可采用与现有技术中相同的参数值。可采用与现有技术中已有的涂料。
在涂上涂料时，单件小批中大型模样可采用刷涂法，批量较大形状复杂的小型模样应选用浸涂法和淋涂法，对于薄壁、易变形或易损坏模样应采用喷涂法，上述几种方法可以结合使用。涂敷要全面、均匀，不得有末上涂料的暴露部位。
步骤4、7中，涂料层的烘干时，可以在45～55℃下烘干2～10h，同时控制湿度≤30Rh。
烘干过程模样要合理布置和支撑防止变形，烘干透，干燥后的模样应放置在湿度较小的地方，防止吸潮。
步骤8中，将模型置于砂箱中，应设计好浇注位置，包括模样在砂箱中的位置、确定浇注金属引入方式以及一箱浇注铸件的数量及布置。内浇道尽量选择在非重要加工面上，直浇道可采用中空的EPS模样，直浇道与模样间距不可过小，以防充型过程中砂型温度升高使模样变，浇口杯应足够大防断流，稳定金属压头防呛火。
步骤9中，填入干砂，对模型外腔及型芯部分同时进行三维振动紧实，可以采用振动加速度为1～2g(g为重力加速度)，振动频率为50～60Hz，振幅为0.5～1mm，振动时间30～60s。
步骤10中，真空度可以控制在0.03～0.05MPa。
步骤11中，将熔化的金属浇铸到发泡材料制成的模型区域，模型气化消失，金属置换模型，复制出与泡塑模型一样的铸件，冷凝后，取出铸件。浇注温度可为1450～1700℃。
当然，上述更为具体的技术方案中的各个参数，可采用与现有技术中相同的参数值。也可以为任何可行的其它参数值。以上步骤1、2、7、8、9、10、11均为与现有技术相同的技术。以上所有这些，对于本领域技术人员而言，均为公开的(如，黄天佑等，消失模铸造技术，机械工业出版社，2004.4)和应知的，这里就不作详述了。
以上述工艺浇铸可以直接铸造带有螺孔的铸件，加工出的螺孔能够保证精度毋需再加工。能直接铸造带有孔径为1时(25.4mm)的螺孔的铸件，创造出铸造界直接铸造小孔径螺孔而毋需再加工的先例。特别适用于铸件上螺孔数量多、尺寸小、精度高的铸件的真空负压消失模铸造。在铸件产品上螺孔(孔、异形孔)直接成型免除机加工节约成本、资源且精度、定位、铸件质量高，工艺技术易掌握，生产管理方便。方便地实现了发明目的。
本发明铸造方法，可铸造料盘、料筐、料架、辊、梁、立柱、滑块、滑轨、工夹具、叶片、叶轮等各种铸件。可铸造ZG30Cr26Ni5、ZG30Cr20Ni10、ZG35Cr26Ni12、ZG35Cr28Ni16、ZG40Cr25Ni20、ZG0Cr18Ni9Ti等各种普通及特殊用途的耐热钢、不锈钢、耐磨蚀合金钢铸件。
(四)具体实施方式：
以下将结合实施例对本发明做进一步详细说明：
实施例1，一种真空负压消失模铸造工艺，包括以下工艺步骤：
1、用聚苯乙烯EPS混合的发泡材料分块制成主要部件，采用泡沫塑料板来切割、加工、粘接制作模样时，保证模样表面光滑，不得有明显凸起和凹陷，其形状和尺寸准确地符合模样图的要求。分块制成主要部件，干燥去除水分，使模样尺寸稳定并具有一定的强度和刚度。
2、将制成的各主要部件采用济南宗远铸材科技有限公司公司生产的消失模热熔胶粘结剂粘合成与铸件主要形状一致的整体模型，
3、用与所需加工的螺孔仅内径大1‰的、其余内表面几何参数完全相同的、长度较所需加工螺孔的深度长3mm的、由两部分组成的螺母模具，采用树脂砂工艺整体打出螺杆。
打出的螺杆模样上端自然形成一个台阶。
4、将组合螺母拆开，将螺杆模样取出，用浸涂法涂上山东祥宇机械制造集团公司生产的消失模铸造用涂料，烘干处理，以去除水分并使模样尺寸稳定并具有一定的强度和刚度，
5、将步骤2中制成的整体模型定位，并在所需加工螺孔的位置处割孔，所割孔径小于螺杆模样的外径0.01mm，
6、将步骤4中制成的螺杆模样插入步骤5中的割孔中，使螺杆露出割孔两侧，组装形成最终模型，
7、以喷涂法将最终模型涂上上述涂料，在45℃下烘干，控制湿度≤30Rh至烘干透，干燥后的模样应放置在湿度较小的地方，防止吸潮。
8、将模型置于砂箱中，设计好浇注位置，包括模样在砂箱中的位置、确定浇注金属引入方式以及一箱浇注铸件的数量及布置。选择在非重要加工面上为内浇道。
9、填入干砂，对模型外腔及型芯部分同时进行三维振动紧实，采用振动加速度2g(g为重力加速度)，振动频率60Hz，振动振幅0.5mm，振动时间60s
10、在砂箱上部覆盖塑料膜并对砂箱内抽真空，真空度至0.05MPa。
11、将熔化的金属浇铸到发泡材料制成的模型区域，浇注温度为1600℃，模型气化消失，金属置换模型，复制出与泡塑模型一样的铸件，冷凝后，取出铸件。
实施例2，一种真空负压消失模铸造工艺，包括以下工艺步骤：
1、用聚苯乙烯EPS和EPMMA混合的发泡材料分块制成主要部件，采用泡沫塑料板来切割、加工、粘接制作模样时，保证模样表面光滑，不得有明显凸起和凹陷，其形状和尺寸准确地符合模样图的要求。分块制成主要部件，干燥去除水分，使模样尺寸稳定并具有一定的强度和刚度。
2、将制成的各主要部件采用济南宗远铸材科技有限公司公司生产的消失模热熔胶粘结剂粘合成与铸件主要形状一致的整体模型，
3、用与所需加工的螺孔具有相同内表面几何参数或仅内径大6‰的长度较所需加工螺孔的深度长5mm的由两部分组成的螺母模具，采用树脂砂工艺整体打出螺杆。打出的螺杆模样上端自然形成一个台阶。
4、将组合螺母拆开，将螺杆模样取出，用浸涂法涂上山东祥宇机械制造集团公司生产的消失模铸造用涂料，烘干处理，以去除水分并使模样尺寸稳定并具有一定的强度和刚度，
5、将步骤2中制成的整体模型定位，并在所需加工螺孔的位置处割孔，所割孔径小于螺杆模样的外径0.05mm，
6、将步骤4中制成的螺杆模样插入步骤5中的割孔中，使螺杆露出割孔两侧，组装形成最终模型，
7、以喷涂法将最终模型涂上上述涂料，在55℃下烘干，控制湿度≤30Rh至烘干透，干燥后的模样应放置在湿度较小的地方，防止吸潮。
8、将模型置于砂箱中，设计好浇注位置，包括模样在砂箱中的位置、确定浇注金属引入方式以及一箱浇注铸件的数量及布置。选择在非重要加工面上为内浇道。
9、填入干砂，对模型外腔及型芯部分同时进行三维振动紧实，采用振动加速度2g(g为重力加速度)，振动频率60Hz，振动振幅0.5mm，振动时间60s
10、在砂箱上部覆盖塑料膜并对砂箱内抽真空，真空度至0.05MPa。
11、将熔化的金属浇铸到发泡材料制成的模型区域，浇注温度为1700℃，模型气化消失，金属置换模型，复制出与泡塑模型一样的铸件，冷凝后，取出铸件。
即可以真空负压消失模铸造工艺直接铸造出带有螺孔的铸件。

Claims (3)

1、一种真空负压消失模铸造工艺，其特征在于：包括以下工艺步骤：
(1)用聚苯乙烯EPS或EPS和EPMMA混合的发泡材料分块制成主要部件
(2)将制成的各主要部件采用粘结剂粘合成与铸件主要形状一致的整体模型，
(3)用与所需加工的螺孔具有相同内表面几何参数或仅内径大于螺孔内径的1‰-6‰的长度较所需加工螺孔的深度大于等于3mm的由两部分组成的螺母模具，采用树脂砂工艺整体打出螺杆模样，打出的螺杆模样上端自然形成一个台阶。
(4)将螺母拆开，将螺杆模样取出，涂上涂料，烘干处理，以去除水分并使模样尺寸稳定并具有一定的强度和刚度，
(5)将步骤2中制成的整体模型定位，并在所需加工螺孔的位置处割孔，所割孔径略小于螺杆模样的外径，
(6)将步骤4中制成的螺杆模样插入步骤5中的割孔中，组装形成最终模型，
(7)将最终模型涂上涂料，烘干处理，
(8)将模型置于砂箱中，
(9)填入干砂，对模型外腔及型芯部分同时进行三维振动紧实，
(10)在砂箱上部覆盖塑料膜并对砂箱内抽真空，
(11)将熔化的金属浇铸到发泡材料制成的模型区域，模型气化消失，金属置换模型，复制出与泡塑模型一样的铸件，冷凝后，取出铸件。
2、根据权利要求1所述的真空负压消失模铸造工艺，其特征在于：所述步骤(3)中，采用内径大于所需加工的螺孔内径的3‰-5‰的螺母模具以树脂砂整体打出螺杆模样。
3、根据权利要求1所述的真空负压消失模铸造工艺，其特征在于：所述步骤(5)中，在所需加工螺孔的位置处割孔的孔径小于螺杆模样的外径0.01-0.05mm。
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