CN101554644B - 适合于铝合金材料的消失模铸造工艺 - Google Patents

Abstract

一种适合于铝合金材料的消失模铸造工艺，其目的在于提高铸造铝合金的成型质量，包括：准备步骤，制作泡沫实体模型；造芯步骤，将泡沫实体模型涂敷耐火涂料并充分干燥，在砂箱上形成浇口和流道后，固定并用湿型砂埋设该泡沫实体模型，然后设置浇口和排气通道，该湿型砂是包括沙粒、水和粘接剂的混合物；浇铸步骤，熔炼该铝合金材料，将熔融状的该铝合金材料的温度控制在预定温度，通过浇口进行浇注；以及后处理步骤，割除铸件上的浇冒口，并对铸件进行热处理。

Description

适合于铝合金材料的消失模铸造工艺

技术领域

本发明涉及一种适合于铝合金材料的消失模铸造工艺。

背景技术

综合检具(Cubing)是在不考虑白车身质量状况的前提下，单独制造一个与整车或部分零件形状相同的一种检具，它广泛应用于汽车生产过程中检测和控制汽车零件尺寸的质量，对于制造材料的选择有较高的标准，所以大多采用锻造铝合金制造该种检具，以保证各项性能均能达标。而锻造铝合金的成本相对较为高昂，且加工时间长、浪费也较大，最终零件产品可能只是方形板材的30％。如果采用铸造铝合金铸造成型就能大大降低成本。但是目前所采用消失模铸造工艺成型(泡沫成型)的铝合金铸件的毛坯存在粘砂、砂孔、夹砂、气孔等缺陷，及可加工性差和变形量大等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适合于铝合金材料的消失模铸造工艺，以提高铸造铝合金的成型质量。

为了实现所述目的，本发明的适合于铝合金材料的消失模铸造工艺，其特点是，包括：准备步骤，制作泡沫实体模型；造芯步骤，将泡沫实体模型涂敷耐火涂料并充分干燥，在砂箱上形成浇口和流道后，固定并用湿型砂埋设该泡沫实体模型，然后设置浇口和排气通道，该湿型砂是包括沙粒、水和粘接剂的混合物；浇铸步骤，熔炼该铝合金材料，将熔融状的该铝合金材料的温度控制在预定温度，通过浇口进行浇注；以及后处理步骤，割除铸件上的浇冒口，并对铸件进行热处理。

所述的适合于铝合金材料的消失模铸造工艺，其进一步的特点是，在所述造芯步骤中，所述湿型砂中含有α-淀粉。

所述的适合于铝合金材料的消失模铸造工艺，其进一步的特点是，在所述浇铸步骤中，型腔内的湿压强度保持在70kpa-80kpa之间，湿型砂含水量为3.2-3.6％。

所述的适合于铝合金材料的消失模铸造工艺，其进一步的特点是，在所述浇铸步骤中，湿型砂的紧实率与含水量的比例在10-12之间。

所述的适合于铝合金材料的消失模铸造工艺，其进一步的特点是，在所述造芯步骤中，湿型砂的粒度为70/140目。

所述的适合于铝合金材料的消失模铸造工艺，其进一步的特点是，熔融状的该铝合金材料的温度控制在700摄氏度～720摄氏度之间。

所述的适合于铝合金材料的消失模铸造工艺，其进一步的特点是，在所述造芯步骤中，湿型砂采用优质膨润土和煤粉作为聚渣剂。

由于采用前述技术方案，本发明的有益效果是，用湿型砂代替传统的干砂，减少了砂孔缺陷；并且采用型砂粒度70/140目的湿型砂，以粘降低砂缺陷；还由于采用了优质膨润土和煤粉来替代稻草灰或干砂当作聚渣剂，并在砂子中加入少量α-淀粉用来改善型砂韧性，降低起模摩擦阻力，增表面风干度；还由于铸造过程中使湿压强度保持在在70～80kPa左右，含水量为3.2～3.6％，使(紧实率)/(含水量)的比例在10～12的范围，这样就能提高型砂韧性和减少砂孔的缺陷；最后由于将熔融状的该铝合金材料的温度控制在700摄氏度～720摄氏度之间，可以减少气孔缺陷的发生。

下面，将结合具体实施方式对本发明的前述目的、技术方案和优点进行详细的说明。

具体实施方式

在本发明的一实施例中，适合于铝合金材料的消失模铸造工艺主要包括准备步骤、造芯步骤、浇铸步骤和后处理步骤。在下面的描述中，与现有技术相似的部分仅进行一般性的描述。

在准备步骤中，制作泡沫实体模型，泡沫实体模型的制作方法可依照现有技术的适合于消失模铸造工艺的模型生产方法进行，一般包括预发泡、模型成型和模型簇组合等步骤，预发泡步骤主要是将聚苯乙烯珠粒预发到适当密度，一般通过蒸汽快速加热来进行，在模型成型步骤中，经过预发泡的珠粒要先进行稳定化处理，然后再送到成型机的料斗中，通过加料孔进行加料，模具型腔充满预发的珠粒后，开始通入蒸汽，使珠粒软化、膨胀，挤满所有空隙并且粘合成一体，这样就完成了泡沫模型的制造过程，成型后，在模具的水冷腔内通过大流量水流对模型进行冷却，然后打开模具取出模型；在模型簇组合步骤中，模型熟化稳定后，可对分块模型进行胶粘结合，得到最终的与铸件的形状和结构相同的泡沫实体模型，该铸件可以是汽缸体、汽缸盖、曲轴、变速箱、进气管、排气管及刹车毂等铸件。

接下来，进行造芯步骤。在造芯步骤中，首先将泡沫实体模型涂敷耐火涂料并充分干燥，例如，把泡沫实体模型浸入耐火涂料中，然后在大约30℃～60℃(86-140F)的空气循环烘炉中干燥2～3个小时；然后，在砂箱上形成浇口和流道后，固定并用湿型砂埋设该泡沫实体模型，然后设置浇口和排气通道，该湿型砂是包括沙粒、水和粘接剂的混合物，粘接剂可以是粘土，在该湿型砂中，沙粒占大部分。排气通道主要用于在泡沫实体模型汽化后排出由此产生的气体。湿型砂埋设该泡沫实体模型时，最好压实到松装密度的20-80％。所述耐火涂料可以是涂料的主要成分是耐火度高、高温化学稳定性好的粉状材料和粘结剂，另外还加有便于施涂的载体(水或其他溶剂)和各种附加物。

接着，进行浇铸步骤。在浇铸步骤中，首先是熔炼该铝合金材料，例如，通过坩锅熔化铝锭，待铝锭全部融化后，将清渣济、变质济分别置于铝水中，等待5分钟变质，将坩锅内铝渣清除干净，用测量仪测量铝水温度，一般铝水温度应控制在700摄氏度～720摄氏度，并适当保温一定时间，先测算铸件的理论重量，然后将铝液倒入事先准备好的座包，使该铸件在浇铸时更加平稳和连续，以免产生氧化皮等铸造缺陷。然后，通过浇口进行浇注，熔融状的铝合金材料从流道进入由泡沫实体模型充满的型腔内，高温的铝合金材料使得泡沫实体模型被汽化，汽化所产生的气体从排气通道被排出，待铝合金材料熔液占据泡沫实体模型的空间后，得到铝合金材料铸件。在前述的造芯步骤中，在用湿型砂埋设泡沫实体模型之前，可以在实体模型的重要面上设置冷铁，冷铁在目标物体表面产生激冷降温作用，以有效地降低铝合金液的侵蚀，达到保护目标物的目的，所述冷铁可以是翻铜成型所得的铜冷铁，当然不限于此，还可以是铁冷铁等。

最后，进行后处理步骤，即割除铸件上的浇冒口，并对铸件进行热处理。在该步骤，打开砂箱前必须在浇铸后4小时以后进行，开箱过程中须小心谨慎，不得将铸件重要型面敲击，以免变形。

在所述造芯步骤中，所述湿型砂中可以混合有α-淀粉，以改善砂型的韧性，降低起模摩擦阻力，增加铸件表面风干度。

并且，经本申请的发明人的研究表明，在传统的铸造工艺中，砂孔缺陷主要是由于采用了稻草灰或干砂当作聚渣剂。故在所述造芯步骤中，最好采用优质膨润土和煤粉作为湿型砂的聚渣剂，以降低砂孔缺陷。

此外，在所述浇铸步骤中，最好使型腔内的湿压强度保持在70-80kpa的范围，湿型砂的含水量在3.2-3.6％之间且紧实率和含水量的比例在10-12之间，以进一步提高湿型砂的韧性和减少砂孔的缺陷。

再者，气孔缺陷主要有裹携气孔、侵入气孔、析出气孔和反应气孔四个类型，鉴别气孔的类型和生成原因是很不容易的。根据发明人的生产经验，提高浇注温度30～50℃就可以减少气孔缺陷的发生，故在所述浇铸步骤中，熔融状的该铝合金材料的温度控制在700摄氏度～720摄氏度之间。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉本领域的一般技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，应当可作出种种的等效的变化或替换。因此，本发明的保护范围当视后附的本申请权利要求所界定的范围为准。

Claims (1)

1.一种适合于铝合金材料的消失模铸造工艺，其特征在于，包括：

准备步骤，制作泡沫实体模型；

造芯步骤，将泡沫实体模型涂敷耐火涂料并充分干燥，在砂箱上形成浇口和流道后，固定并用湿型砂埋设该泡沫实体模型，然后设置浇口和排气通道，该湿型砂是包括沙粒、水和粘接剂的混合物；

浇铸步骤，熔炼该铝合金材料，将熔融状的该铝合金材料的温度控制在预定温度，通过浇口进行浇注；以及

后处理步骤，割除铸件上的浇冒口，并对铸件进行热处理；

其中，在所述造芯步骤中，所述湿型砂中含有α-淀粉，湿型砂的粒度为70/140目，湿型砂采用膨润土和煤粉作为聚渣剂；在所述浇铸步骤中，型腔内的湿压强度保持在70kpa-80kpa之间，湿型砂含水量为3.2-3.6％，湿型砂的紧实率与含水量的比例在10-12之间，熔融状的该铝合金材料的温度控制在700摄氏度～720摄氏度之间。