CN101879579A

CN101879579A - 一种非蜡基模料及其用于熔模铸造的制作工艺

Info

Publication number: CN101879579A
Application number: CN 201010152877
Authority: CN
Inventors: 卓荣明
Original assignee: Huaiyin Institute of Technology
Current assignee: Huaiyin Institute of Technology
Priority date: 2010-04-14
Filing date: 2010-04-14
Publication date: 2010-11-10

Abstract

本发明公开了一种非蜡基模料及其用于熔模铸造的制作工艺，该非蜡基模料由以下组分质量百分比组成：钾铝矾48.2％、硫酸镁32.2％、硫酸铝19.3％、三氧化二铁0.3％；该制作工艺包括非蜡基熔模的制作过程和砂芯的制作过程；本发明采用的非蜡基模料既不含石蜡又不含硬脂酸，取代蜡基模料应用于熔模精密铸造，变形小，不容易软化，工艺简单，省工省时，降低成本，特别适合制作生产批量小、短时间内交货、内腔形状复杂带有叶片并且又不便于金加工的大、中型叶轮类精铸件。

Description

一种非蜡基模料及其用于熔模铸造的制作工艺

技术领域

本发明涉及熔模精密铸造，具体涉及一种非蜡基模料及其用于熔模铸造的制作工艺。

背景技术

众所周知，熔模精密铸造是一种近无余量的铸造工艺。通常情况下，人们习惯将熔模铸造称作失蜡法铸造。因为用于熔模的模料大多数都以蜡基为主或基本上都含有石蜡。随着近无余量铸造工艺的发展，要求熔模必须具有较一般铸造模型更高的尺寸精度和表面质量，而其关键必须选用优质的模料以及采用合适的制模工艺。

当前，石蜡-硬脂酸模料仍广泛应用于精密铸造行业，而石蜡-硬脂酸模料强度、硬度低，易软化变形，特别是在南方夏季高温季节里，在没有空调设施的厂房无法进行生产，熔模软化变形直接影响精铸产品的质量；况且，模料中的硬脂酸会降低熔模的熔点与强度；同时，模料在使用过程中硬脂酸与金属接触，产生硬脂酸皂化物，使模料变脆、灰分增加，性能下降。

基于石蜡-硬脂酸模料在使用过程中存在的问题，不少的研究人员做了大量的实验研究，对模料组元与配方进行选择和试验，也取得了不少的成果，但无法从根本上解决问题。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种非蜡基模料及其用于熔模铸造的制作工艺，本发明采用的非蜡基模料既不含石蜡又不含硬脂酸，取代蜡基模料应用于熔模精密铸造，变形小，不容易软化，工艺简单，省工省时，降低成本，特别适合制作生产批量小、短时间内交货、内腔形状复杂带有叶片并且又不便于金加工的大、中型叶轮类精铸件。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该非蜡基模料由以下组分质量百分比组成：钾铝矾48.2％、硫酸镁32.2％、硫酸铝19.3％、三氧化二铁0.3％。

本发明的非蜡基模料用于熔模铸造的制作工艺包括非蜡基熔模的制作过程和砂芯的制作过程；其中，非蜡基熔模的制作过程为：按前述质量分数配比取块状或粉状钾铝矾、硫酸镁、硫酸铝、三氧化二铁合计1000克为一次浇注量，装入塘瓷缸内混合均匀，放在电炉上加热熔化；熔化过程中应注意不能让其沸腾，待模料全部熔化后，放入热水中保温；当模料温度达到70～80℃时浇注到模具中，待凝固后用热水擦去飞边，取出模具中的模块，得到了非蜡基熔模；其中，砂芯的制作过程为：首先配制非蜡基熔模的铸造芯砂，芯砂中各材料的质量分数为：细硅砂96％、桐油沥青粘结剂3.36％、石油酸鈷硬化促进剂0.32％、氧化锌0.20％、过硼酸钠0.12％；其中，桐油沥青粘结剂由桐油和沥青混合加热溶解而成，桐油占90％，沥青占10％；按配比取砂芯材料合计5000克为一次混砂量，加入到混砂机中混碾3～5分钟，混碾好的芯砂立即制芯以防止芯砂固化，要求一次混碾量不能太多，并要计算好制芯时间，芯砂混碾好后的固化时间夏季5～6分钟，冬季8～10分钟；其次将修锉好的非蜡基熔模装入芯盒中对准位置由卡圈固定使熔模在芯盒中不位移，向芯盒中填砂和椿砂，椿砂快结束前取出卡圈，再填砂压实刮平，盖上烘芯板，将其翻转180度后放平，取出芯盒，形成内有熔模的砂芯；然后将制成的砂芯放入电加热并能控温的烘房进行低温烘烤，当温度升至60℃时保温1小时，再升温至110℃保温2小时，使熔模全部熔化流出，在烘芯车的底部放置一个长条形的铁盆，让熔化的熔模流入铁盆中，以达到回收；接着当砂芯冷至85～95℃时出炉，放入80℃以上的热水中浸25-35分钟，再用水冲洗，使残留的熔模模料全部水解，水解后的砂芯再次装入砂芯烘房中烘烤，升温至210～220℃保温2小时；最后随炉冷至55-65℃出炉，修整后待浇注，至此，非蜡基熔模砂芯制作完成。

本发明具有以下优点：(1)非蜡基模料强度、硬度高，凝固后的熔模可以修锉和粘合，并且变形小，不容易软化。(2)非蜡基熔模用于精密铸造其工艺流程比蜡基熔模短，工艺简单，省工省时，降低成本。(3)非蜡基熔模铸造对生产环境条件要求不高，不需要空调设施，生产设备简单，投入少，一般普通的铸造车间均可生产。(4)非蜡基熔模铸造特别适合用于生产批量小、铸件形状复杂、精度要求高、带有叶片并且又不便于金加工的大、中型叶轮类铸件。

附图说明

图1为本发明涡轮铸件非蜡基叶片熔模在砂芯中位置的示意图。

图2为本发明导轮铸件非蜡基叶片熔模在砂芯中位置的示意图。

图3为本发明叶轮铸件非蜡基叶片熔模在砂芯中位置的示意图。

图中：1为涡轮叶片砂芯，2为涡轮非蜡基叶片熔模，3为导轮叶片砂芯，4为导轮非蜡基叶片熔模，5为叶轮叶片砂芯，6为叶轮非蜡基叶片熔模。

具体实施方式

下面结合实施例进一步说明本发明的技术解决方案，但不能理解为这些实施例是对技术方案的限制。

实施例1：如图1所示，该涡轮铸件是材质为ZL104铝合金，铸件有25片叶片均布，并由25片叶片将铸件上、下部分连为一体，叶片需用x、y、z三个方向坐标来表示，由于叶片弯曲，无法在砂芯中直接拔出，需要用熔模铸造的方法制作。

该熔模铸造所用的非蜡基模料由以下组分质量百分比组成：钾铝矾48.2％、硫酸镁32.2％、硫酸铝19.3％、三氧化二铁0.3％。

非蜡基模料用于熔模铸造的制作工艺包括非蜡基熔模的制作过程和砂芯的制作过程；其中，非蜡基熔模的制作过程为：按前述质量分数配比取块状或粉状钾铝矾、硫酸镁、硫酸铝、三氧化二铁合计1000克为一次浇注量，装入塘瓷缸内混合均匀，放在电炉上加热熔化；熔化过程中应注意不能让其沸腾，待模料全部熔化后，放入热水中保温；当模料温度达到70～80℃时浇注到模具中，待凝固后用热水擦去飞边，取出模具中的模块，得到了非蜡基熔模；其中，砂芯的制作过程为：首先配制非蜡基熔模的铸造芯砂，芯砂中各材料的质量分数为：细硅砂96％、桐油沥青粘结剂3.36％、石油酸鈷硬化促进剂0.32％、氧化锌0.20％、过硼酸钠0.12％；其中，桐油沥青粘结剂由桐油和沥青混合加热溶解而成，桐油占90％，沥青占10％；按配比取砂芯材料合计5000克为一次混砂量，加入到混砂机中混碾3～5分钟，混碾好的芯砂立即制芯以防止芯砂固化，要求一次混碾量不能太多，并要计算好制芯时间，芯砂混碾好后的固化时间夏季5～6分钟，冬季8～10分钟；其次将修锉好的非蜡基熔模装入芯盒中对准位置由卡圈固定使熔模在芯盒中不位移，向芯盒中填砂和椿砂，椿砂快结束前取出卡圈，再填砂压实刮平，盖上烘芯板，将其翻转180度后放平，取出芯盒，形成内有熔模的砂芯；然后将制成的砂芯放入电加热并能控温的烘房进行低温烘烤，当温度升至60℃时保温1小时，再升温至110℃保温2小时，使熔模全部熔化流出，在烘芯车的底部放置一个长条形的铁盆，让熔化的熔模流入铁盆中，以达到回收；接着当砂芯冷至85～95℃时出炉，放入80℃以上的热水中浸25-35分钟，再用水冲洗，使残留的熔模模料全部水解，水解后的砂芯再次装入砂芯烘房中烘烤，升温至210～220℃保温2小时；最后随炉冷至55-65℃出炉，修整后待浇注，至此，涡轮铸件非蜡基熔模叶片砂芯制作完成。

实施例2：如图2所示，该导轮铸件是材质为ZL104铝合金，铸件内、外圆由20片叶片连接，全部为非加工表面，粗糙度要求达到R_a 6.3μm，要求20片叶片均匀分布；由于内腔与叶片的粗糙度要求高，需要用熔模铸造的方法制作。

非蜡基模料用于熔模铸造的制作工艺包括非蜡基熔模的制作过程和砂芯的制作过程；其中，非蜡基熔模的制作过程为：按前述质量分数配比取块状或粉状钾铝矾、硫酸镁、硫酸铝、三氧化二铁合计1000克为一次浇注量，装入塘瓷缸内混合均匀，放在电炉上加热熔化；熔化过程中应注意不能让其沸腾，待模料全部熔化后，放入热水中保温；当模料温度达到70～80℃时浇注到模具中，待凝固后用热水擦去飞边，取出模具中的模块，得到了非蜡基熔模；其中，砂芯的制作过程为：首先配制非蜡基熔模的铸造芯砂，芯砂中各材料的质量分数为：细硅砂96％、桐油沥青粘结剂3.36％、石油酸鈷硬化促进剂0.32％、氧化锌0.20％、过硼酸钠0.12％；其中，桐油沥青粘结剂由桐油和沥青混合加热溶解而成，桐油占90％，沥青占10％；按配比取砂芯材料合计5000克为一次混砂量，加入到混砂机中混碾3～5分钟，混碾好的芯砂立即制芯以防止芯砂固化，要求一次混碾量不能太多，并要计算好制芯时间，芯砂混碾好后的固化时间夏季5～6分钟，冬季8～10分钟；其次将修锉好的非蜡基熔模装入芯盒中对准位置由卡圈固定使熔模在芯盒中不位移，向芯盒中填砂和椿砂，椿砂快结束前取出卡圈，再填砂压实刮平，盖上烘芯板，将其翻转180度后放平，取出芯盒，形成内有熔模的砂芯；然后将制成的砂芯放入电加热并能控温的烘房进行低温烘烤，当温度升至60℃时保温1小时，再升温至110℃保温2小时，使熔模全部熔化流出，在烘芯车的底部放置一个长条形的铁盆，让熔化的熔模流入铁盆中，以达到回收；接着当砂芯冷至85～95℃时出炉，放入80℃以上的热水中浸25-35分钟，再用水冲洗，使残留的熔模模料全部水解，水解后的砂芯再次装入砂芯烘房中烘烤，升温至210～220℃保温2小时；最后随炉冷至55-65℃出炉，修整后待浇注，至此，导轮铸件非蜡基熔模叶片砂芯制作完成。

实施例3：如图3所示，该叶轮铸件是材质为ZL104铝合金，铸件有24片叶片均布，不均分度允差±10′，并由24片叶片将铸件上、下部分连为一体；由于叶片形状呈立体弯曲状态，无法在砂芯中直接拔出，需要用熔模铸造的方法制作。

非蜡基模料用于熔模铸造的制作工艺包括非蜡基熔模的制作过程和砂芯的制作过程；其中，非蜡基熔模的制作过程为：按前述质量分数配比取块状或粉状钾铝矾、硫酸镁、硫酸铝、三氧化二铁合计1000克为一次浇注量，装入塘瓷缸内混合均匀，放在电炉上加热熔化；熔化过程中应注意不能让其沸腾，待模料全部熔化后，放入热水中保温；当模料温度达到70～80℃时浇注到模具中，待凝固后用热水擦去飞边，取出模具中的模块，得到了非蜡基熔模；其中，砂芯的制作过程为：首先配制非蜡基熔模的铸造芯砂，芯砂中各材料的质量分数为：细硅砂96％、桐油沥青粘结剂3.36％、石油酸鈷硬化促进剂0.32％、氧化锌0.20％、过硼酸钠0.12％；其中，桐油沥青粘结剂由桐油和沥青混合加热溶解而成，桐油占90％，沥青占10％；按配比取砂芯材料合计5000克为一次混砂量，加入到混砂机中混碾3～5分钟，混碾好的芯砂立即制芯以防止芯砂固化，要求一次混碾量不能太多，并要计算好制芯时间，芯砂混碾好后的固化时间夏季5～6分钟，冬季8～10分钟；其次将修锉好的非蜡基熔模装入芯盒中对准位置由卡圈固定使熔模在芯盒中不位移，向芯盒中填砂和椿砂，椿砂快结束前取出卡圈，再填砂压实刮平，盖上烘芯板，将其翻转180度后放平，取出芯盒，形成内有熔模的砂芯；然后将制成的砂芯放入电加热并能控温的烘房进行低温烘烤，当温度升至60℃时保温1小时，再升温至110℃保温2小时，使熔模全部熔化流出，在烘芯车的底部放置一个长条形的铁盆，让熔化的熔模流入铁盆中，以达到回收；接着当砂芯冷至85～95℃时出炉，放入80℃以上的热水中浸25-35分钟，再用水冲洗，使残留的熔模模料全部水解，水解后的砂芯再次装入砂芯烘房中烘烤，升温至210～220℃保温2小时；最后随炉冷至55-65℃出炉，修整后待浇注，至此，叶轮铸件非蜡基熔模叶片砂芯制作完成。

Claims

1.一种非蜡基模料，其特征在于该非蜡基模料由以下组分质量百分比组成：钾铝矾48.2％、硫酸镁32.2％、硫酸铝19.3％、三氧化二铁0.3％。

2.非蜡基模料用于熔模铸造的制作工艺，其特征在于该制作工艺包括非蜡基熔模的制作过程和砂芯的制作过程；其中，非蜡基熔模的制作过程为：按前述质量分数配比取块状或粉状钾铝矾、硫酸镁、硫酸铝、三氧化二铁合计1000克为一次浇注量，装入塘瓷缸内混合均匀，放在电炉上加热熔化；熔化过程中应注意不能让其沸腾，待模料全部熔化后，放入热水中保温；当模料温度达到70～80℃时浇注到模具中，待凝固后用热水擦去飞边，取出模具中的模块，得到了非蜡基熔模；其中，砂芯的制作过程为：首先配制非蜡基熔模的铸造芯砂，芯砂中各材料的质量分数为：细硅砂96％、桐油沥青粘结剂3.36％、石油酸鈷硬化促进剂0.32％、氧化锌0.20％、过硼酸钠0.12％；其中，桐油沥青粘结剂由桐油和沥青混合加热溶解而成，桐油占90％，沥青占10％；按配比取砂芯材料合计5000克为一次混砂量，加入到混砂机中混碾3～5分钟，混碾好的芯砂立即制芯以防止芯砂固化，要求一次混碾量不能太多，并要计算好制芯时间，芯砂混碾好后的固化时间夏季5～6分钟，冬季8～10分钟；其次将修锉好的非蜡基熔模装入芯盒中对准位置由卡圈固定使熔模在芯盒中不位移，向芯盒中填砂和椿砂，椿砂快结束前取出卡圈，再填砂压实刮平，盖上烘芯板，将其翻转180度后放平，取出芯盒，形成内有熔模的砂芯；然后将制成的砂芯放入电加热并能控温的烘房进行低温烘烤，当温度升至60℃时保温1小时，再升温至110℃保温2小时，使熔模全部熔化流出，在烘芯车的底部放置一个长条形的铁盆，让熔化的熔模流入铁盆中，以达到回收；接着当砂芯冷至85～95℃时出炉，放入80℃以上的热水中浸25-35分钟，再用水冲洗，使残留的熔模模料全部水解，水解后的砂芯再次装入砂芯烘房中烘烤，升温至210～220℃保温2小时；最后随炉冷至55-65℃出炉，修整后待浇注，至此，非蜡基熔模砂芯制作完成。