CN102935488A - 熔模铸造中辅助制壳的型壳填充料及用该填充料填充型壳的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种熔模铸造中辅助制壳的型壳填充料及用该填充料填充型壳的方法，其关键在于所述型壳填充料包括以下重量份数的组分：磷酸二氢铵：6～20份；石英和/或熔融石英：58～83份；氧化镁：5～18份；磷酸二氢镁：0.3～8份；有机硅消泡剂：0.002～0.3份，然后将所述型壳填充料通过准备待填充的型壳、制备浆料、浇灌浆料填充型壳和固化干燥后继续涂挂等操作填充型壳。本发明为熔模铸造中辅助制壳的型壳填充料及用该填充料填充型壳的方法，不仅能低成本地解决铸件内腔夹铁及浇铸时型壳跑火的问题，缩短带盲孔硅溶胶型壳的制壳周期，而且所得型壳填充料还具有流动性和填充性能好、能自行固化等特点。
Description
技术领域
本发明属于铸造造型领域，具体的说，涉及一种熔模铸造中辅助制壳的型壳填充料及用该填充料填充型壳的方法。
背景技术
据了解，现有形成金属铸件的复杂的内部空腔的方法是在铸型中设置型芯。
熔模铸造工艺适合于大批量生产具有复杂内腔的铸件，因为可以通过设计复杂的带抽芯的压型模具来高效率的制造具有复杂内腔的蜡模。但是，在熔模铸造中，制造出了具有复杂内腔的蜡模并不等于就能制造出具有复杂内腔的铸件。当蜡模内腔比较狭窄时，往往只涂挂(涂料和挂砂)了两层，此处就只剩下了相对狭深的通道，此时继续涂挂，涂料和挂砂往往会堵住狭口，而内腔却得不到正常的涂挂。这种得不到正常涂挂的内腔中的型壳是不致密的，在后来的浇铸过程中，往往由于这种制壳缺陷而导致铸件内部的夹铁缺陷，严重时甚至出现型壳跑火，导致整组的铸件报废。
正是由于这个原因，在熔模铸造中也不得不求助于预制的型芯来形成铸件的内腔。但熔模铸造采用预制型芯是代价高昂的：首先，熔模铸造型芯因为要承受与型壳一起的长时间焙烧，需要采用陶瓷芯，这种陶瓷芯的价格与普通砂型铸造用的砂芯相比要高几十倍以上；而且由于这种型芯难于从铸件内腔清理，往往需要用化学清理工艺，这又导致铸件的生产成本进一步提高。所以，在熔模铸造中，不到万不得已，是要尽量避免采用预制陶瓷型芯的。
现有技术的缺点：由于蜡模内腔狭窄，会造成涂料和砂堵住狭口，得不到正常涂挂，这些制壳缺陷会导致铸件内部的夹铁缺陷，严重时甚至会出现型壳跑火，导致整组的铸件报废；熔模铸造采用预制型芯成本高。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明的目的之一在于提供一种流动性好、能自行固化的熔模铸造中辅助制壳的型壳填充料。
本发明的目的之二在于提供一种能用熔模铸造中辅助制壳的型壳填充料低成本地解决具有较狭窄内腔熔模铸件的内腔夹铁及浇铸时型壳跑火的填充型壳的方法。
本发明目的之一是这样实现的：
一种熔模铸造中辅助制壳的型壳填充料，其关键在于包括以下重量份数的组分：
磷酸二氢铵：6~20份；
石英和/或熔融石英：58～83份；
氧化镁：5～18份。
上述填充料还含有磷酸二氢镁，其重量份数为0.3～8份。
上述填充料还含有有机硅消泡剂，其重量份数为0.002～0.3份。
上述填充料按以下步骤制得：先分别将所述磷酸二氢铵、氧化镁、石英和/或熔融石英、有机硅消泡剂和磷酸二氢镁磨细，石英和/或熔融石英的粗细达到100～200目，再按各组分的重量百分数加入到搅拌机中混合均匀即制备成填充料。
本发明目的之二是这样实现的：
一种用熔模铸造中辅助制壳的型壳填充料填充型壳的方法，其关键在于包括以下工艺步骤：
(1)准备待填充的型壳
把具有深而狭窄内部空腔的模组按正规制壳工艺涂挂1～3层，特殊情况下内腔很小的可只涂挂1层，内腔很大时也可以涂挂3层甚至更多层，如果是硅溶胶型壳，填充前应充分干燥以避免已涂挂层回湿；固化后晾干，吹去浮砂，然后将模组型壳待填充的孔口朝上放置；如果内腔是贯穿的，可以先用填充料加少量水调拌干泥堵住下口，上口朝上放置。
(2)制备浆料
制备浆料以填充料和水为原料，或以填充料和硅溶胶为原料，或以填充料、水和硅溶胶为原料，所述原料的重量份数分别为：78～88份的填充料、12～22份的水或／和硅溶胶；将上述填充料与水或/和硅溶胶混合，然后人工搅拌1～2分钟或用500～800转/分的小型搅拌机搅拌0.5～1分钟，每次搅拌浆料添加的粉料重量为100g～300g。
(3)浇灌浆料填充型壳
向型壳中浇灌填充所述浆料时，顺着孔的边缘细流慢浇，避免浆料完全堵住孔口，避免内腔憋气，如果内腔憋有气体，就不能达到防止铸件夹铁缺陷的目的；对于非常难填充的狭窄孔口，则用大孔径塑料注射器加细软管注射填充。
(4)固化干燥后继续涂挂
型壳填充以后固化干燥1～2小时，然后继续涂挂。对于硅溶胶型壳，则需多干燥1～3小时。
有益效果：
本发明为熔模铸造中辅助制壳的型壳填充料及用该填充料填充型壳的方法，不仅能低成本地解决铸件内腔夹铁及浇铸时型壳跑火的问题，缩短带盲孔硅溶胶型壳的制壳周期，而且所得型壳填充料还具有流动性和填充性能好、能自行固化等特点。
具体实施方式
实施例1：
一种熔模铸造中辅助制壳的型壳填充料及用该填充料填充型壳的方法，选择熔模铸造硅溶胶制壳工艺制造转向阀体为例，其步骤如下：
(一)制备填充料备用
该填充料包括以下重量份数的组分：
磷酸二氢铵：12份；
熔融石英：78.496份；
氧化镁：9份；
磷酸二氢镁：0.5份；
有机硅消泡剂：0.004份。
先将所述磷酸二氢铵、氧化镁、熔融石英、有机硅消泡剂和磷酸二氢镁磨细，熔融石英的颗粒粗细达到100目，再按各组分的重量百分数加入到搅拌机中混合均匀即制备成填充料，制备好的填充料密封防潮保存并备用。
(二)填充型壳
熔模铸造硅溶胶制壳工艺制造转向阀体，材质为HT200灰口铸铁，结构特点在于转向阀体为块状结构，有2个φ10mm、深度分别为为50mm和75mm的通孔，有一个φ12mm总深度为100mm的90°弯孔。该件的几个孔的内腔难于用常规熔模铸造的涂挂方式制壳，铸件内腔极易产生夹铁缺陷，废品率很高；而且孔内涂挂的第3层、第4层需要几天时间才能干燥，制壳效率很低。其具体填充操作为：
(1)准备待填充的型壳
按正规硅溶胶工艺制壳，型壳先涂挂两层；第2层干燥后，吹去孔中的浮砂；放置模组型壳让孔的出口向上；用填充料和少量水调拌成干泥，用干泥糊住孔的下口，糊完后放置0.5小时待浇灌填充。
(2)制备浆料
制备浆料以填充料和水为原料，或以填充料和硅溶胶为原料，或以填充料、水和硅溶胶为原料，所述原料的重量份数分别为：79份的填充料、21份的水或／和硅溶胶；将上述填充料与水或/和硅溶胶混合，每次搅拌浆料添加的粉料重量为200g，然后人工搅拌2分钟即可形成符合流动性要求的浆料。
(3)浇灌浆料填充型壳
向型壳中浇灌填充所述浆料时，顺着孔的边缘细流慢浇，避免浆料完全堵住孔口，避免内腔憋气。
(4)固化干燥后继续涂挂
型壳填充以后固化干燥2小时，然后按正常硅溶胶制壳工艺，涂挂剩余的3层半。
(5)实施效果
随后模组型壳经正常的蒸汽脱蜡、型壳焙烧、熔炼浇铸、脱壳和清理，得到铸件；铸件内腔夹铁的比例低于10％；制壳周期缩短了2天半；一批试生产了合格铸件25件。
实施例2：
一种熔模铸造中辅助制壳的型壳填充料及用该填充料填充型壳的方法，选择熔模铸造水玻璃制壳工艺制造工业锅炉用的喷嘴铸件为例，其步骤如下：
(一)制备填充料备用
该填充料包括以下重量份数的组分：
磷酸二氢铵：18份；
熔融石英：44.85份；
石英：20；
氧化镁：12份；
磷酸二氢镁：5份；
有机硅消泡剂：0.15份。
先将所述磷酸二氢铵、氧化镁、石英和熔融石英、有机硅消泡剂和磷酸二氢镁磨细，石英和熔融石英的颗粒粗细达到100目，再按各组分的重量百分数加入到搅拌机中混合均匀即制备成填充料，制备好的填充料密封防潮保存并备用。
(二)填充型壳
熔模铸造水玻璃制壳工艺制造工业锅炉用的喷嘴铸件，其材质为ZGCr25Ni20高镍铬耐热钢，结构特点在于喷口为7～8毫米厚的狭缝，此狭缝既长又深、内部两侧为平面，铸造时往往因铸件的狭缝内表面鼓包、内腔夹铁而又无法打磨清理而导致报废，因而对内腔型壳的质量要求非常高。其具体填充操作为：
(1)准备待填充的型壳
按正规的水玻璃工艺制壳，型壳先涂挂两层，为防止空腔的剩余间隙太小，两层都挂较细的100目石英砂；固化后晾干，吹去浮砂。放置模组型壳让喷嘴出口向上；用填充料和少量水调拌成干泥，用干泥糊住狭缝的下口，糊完后放置0.5小时待浇灌填充。
(2)制备浆料
制备浆料以填充料和水为原料，或以填充料和硅溶胶为原料，或以填充料、水和硅溶胶为原料，所述原料的重量份数分别为：83份的填充料、17份的水或／和硅溶胶；将上述填充料与水或/和硅溶胶混合，每次搅拌浆料添加的粉料重量为200g，然后人工搅拌2分钟即可形成符合流动性要求的浆料。
(3)浇灌浆料填充型壳
向型壳中浇灌填充所述浆料时，顺着狭缝的边缘细流慢浇，避免浆料完全堵住狭缝口，避免内腔憋气。
(4)固化干燥后继续涂挂
型壳填充以后固化干燥2小时，然后按正常水玻璃制壳工艺，涂挂剩余的4层。
(5)实施效果
随后模组型壳经正常的热水脱蜡、型壳焙烧、熔炼浇铸、脱壳和清理，得到铸件；浇铸时无一例型壳跑火，铸件内腔夹铁鼓包的比例低于5％；一批生产了合格铸件103件。
实施例3：
一种熔模铸造中辅助制壳的型壳填充料及用该填充料填充型壳的方法，选择熔模铸造水玻璃制壳工艺制造槽块铸件为例，其步骤如下：
(一)制备填充料，备用
该填充料包括以下重量份数的组分：
磷酸二氢铵：6.5份；
石英：80.42份；
氧化镁：6份；
磷酸二氢镁：7份；
有机硅消泡剂：0.08份。
先将所述磷酸二氢铵、氧化镁、石英、有机硅消泡剂和磷酸二氢镁磨细，石英的颗粒粗细达到200目，再按各组分的重量百分数加入到搅拌机中混合均匀即制备成填充料，制备好的填充料密封防潮保存并备用。
(二)填充型壳
熔模铸造水玻璃制壳工艺制造槽块铸件，其材质为ZG45碳素铸钢，主体结构为厚板状，带有多个宽度为15mm的深槽。此深槽内很难靠正常的涂挂形成健全的型壳，铸造时往往因部分槽内出现夹铁缺陷又难于打磨清理而导致报废。其具体填充操作为：
(1)准备待填充的型壳
按正规的水玻璃工艺制壳，型壳先涂挂3层，为防止空腔的剩余间隙太小，前两层都挂较细的100目锆英砂；第三层挂相对较细的40/70目石英砂；固化后晾干，吹去浮砂，放置模组型壳让槽口向上。
(2)制备浆料
制备浆料以填充料和水为原料，或以填充料和硅溶胶为原料，或以填充料、水和硅溶胶为原料，所述原料的重量份数分别为：86份的填充料、14份的水或／和硅溶胶；将上述填充料与水或/和硅溶胶混合，每次搅拌浆料添加的粉料重量为300g，然后人工搅拌2分钟即可形成符合流动性要求的浆料。
(3)浇灌浆料填充型壳
向型壳中浇灌填充所述浆料时，顺着深槽的边缘细流慢浇，避免浆料完全堵住槽口，避免内腔憋气。
(4)固化干燥后继续涂挂
型壳填充以后固化干燥2小时，然后按正常水玻璃制壳工艺，涂挂剩余的3层半。
(5)实施效果
随后模组型壳经正常的热水脱蜡、型壳焙烧、熔炼浇铸、脱壳和清理，得到铸件；铸件槽内夹铁的比例低于10％；一批生产了合格铸件525件。
实施例3：
一种熔模铸造中辅助制壳的型壳填充料及用该填充料填充型壳的方法，选择熔模铸造水玻璃制壳工艺制造蝶阀阀体铸件为例，其步骤如下：
(一)制备填充料，备用
该填充料包括以下重量份数的组分：
磷酸二氢铵：9份；
熔融石英：27.48份
石英：45份；
氧化镁：16份；
磷酸二氢镁：2.5份；
有机硅消泡剂：0.02份。
先将所述磷酸二氢铵、氧化镁、石英和熔融石英、有机硅消泡剂和磷酸二氢镁磨细，石英和熔融石英的颗粒粗细达到200目，再按各组分的重量百分数加入到搅拌机中混合均匀即制备成填充料，制备好的填充料密封防潮保存并备用。
(二)填充型壳
熔模铸造水玻璃制壳工艺制造蝶阀阀体铸件，其材质为球墨铸铁，结构的铸造难度在于在铸件厚壁处有一个φ40×240mm的深孔。此深孔内很难靠正常的涂挂形成健全的型壳，铸造时往往因在孔内出现夹铁缺陷和铸件内表面突出，难于打磨清理而导致报废。其具体填充操作为：
(1)准备待填充的型壳
按正规的水玻璃工艺制壳，型壳先正常涂挂3层；固化后晾干，吹去浮砂。
放置模组型壳让孔口向；用填充料和少量水调拌成干泥，用干泥糊住孔的下口，糊完后放置15分钟待浇灌填充。
(2)制备浆料
制备浆料以填充料和水为原料，或以填充料和硅溶胶为原料，或以填充料、水和硅溶胶为原料，所述原料的重量份数分别为：86份的填充料、14份的水或／和硅溶胶；将上述填充料与水或/和硅溶胶混合，每次搅拌浆料添加的粉料重量为260g，然后人工搅拌2分钟即可形成符合流动性要求的浆料。
(3)浇灌浆料填充型壳
向型壳中浇灌填充所述浆料时，顺着深槽的边缘细流慢浇，避免浆料完全堵住槽口，浇灌后用薄片插几下避免内腔憋气。
(4)固化干燥后继续涂挂
型壳填充以后固化干燥2小时，然后按正常水玻璃制壳工艺，涂挂剩余的4层半。
(5)实施效果
随后模组型壳经正常的热水脱蜡、型壳焙烧、熔炼浇铸、脱壳和清理，得到铸件。浇铸时无一例跑火。铸件孔内夹铁和鼓包的比例低于10％。一批生产了合格铸件132件。
实施例5：
一种熔模铸造中辅助制壳的型壳填充料及用该填充料填充型壳的方法，选择熔模铸造硅溶胶制壳工艺制造转向阀体为例，其步骤如下：
(一)制备填充料备用
该填充料包括以下重量份数的组分：
磷酸二氢铵：6份；
熔融石英：83份；
氧化镁：5份；
磷酸二氢镁：0.3份；
有机硅消泡剂：0.002份。先将所述磷酸二氢铵、氧化镁、熔融石英、有机硅消泡剂和磷酸二氢镁磨细，熔融石英的颗粒粗细达到200目，再按各组分的重量百分数加入到搅拌机中混合均匀即制备成填充料，制备好的填充料密封防潮保存并备用。
(二)填充型壳
熔模铸造硅溶胶制壳工艺制造转向阀体，材质为HT200灰口铸铁，结构特点在于转向阀体为块状结构，有2个φ10mm、深度分别为为50mm和75mm的通孔，有一个φ12mm总深度为100mm的90°弯孔。该件的几个孔的内腔难于用常规熔模铸造的涂挂方式制壳，铸件内腔极易产生夹铁缺陷，废品率很高；而且孔内涂挂的第3层、第4层需要几天时间才能干燥，制壳效率很低。其具体填充操作为：
(1)准备待填充的型壳
按正规硅溶胶工艺制壳，型壳先涂挂两层；第2层干燥后，吹去孔中的浮砂；放置模组型壳让孔的出口向上；用填充料和少量水调拌成干泥，用干泥糊住孔的下口，糊完后放置0.5小时待浇灌填充。
(2)制备浆料
制备浆料以填充料和水为原料，或以填充料和硅溶胶为原料，或以填充料、水和硅溶胶为原料，所述原料的重量份数分别为：78份的填充料、22份的水或／和硅溶胶；将上述填充料与水或/和硅溶胶混合，每次搅拌浆料添加的粉料重量为200g，然后人工搅拌2分钟即可形成符合流动性要求的浆料。
(3)浇灌浆料填充型壳
向型壳中浇灌填充所述浆料时，顺着孔的边缘细流慢浇，避免浆料完全堵住孔口，避免内腔憋气。
(4)固化干燥后继续涂挂
型壳填充以后固化干燥2小时，然后按正常硅溶胶制壳工艺，涂挂剩余的3层半。
(5)实施效果
随后模组型壳经正常的蒸汽脱蜡、型壳焙烧、熔炼浇铸、脱壳和清理，得到铸件；铸件内腔夹铁的比例低于10％；制壳周期缩短了2天半；一批试生产了合格铸件65件。
Claims (8)
1.一种熔模铸造中辅助制壳的型壳填充料，其特征在于包括以下重量份数的组分：
磷酸二氢铵：6～20份；
石英和/或熔融石英：58～83份；
氧化镁：5～18份。
2.根据权利要求1所述熔模铸造中辅助制壳的型壳填充料，其特征在于：所述填充料还含有磷酸二氢镁，其重量份数为0.3～8份。
3.根据权利要求1或2所述熔模铸造中辅助制壳的型壳填充料，其特征在于：所述填充料还含有粉状的有机硅消泡剂，其重量份数为0.002～0.3份。
4.根据权利要求3所述熔模铸造中辅助制壳的型壳填充料，其特征在于：所述填充料按以下步骤制得：先将所述磷酸二氢铵、氧化镁、石英和/或熔融石英、有机硅消泡剂和磷酸二氢镁磨细，石英和/或熔融石英的颗粒粗细达到100～200目，然后按各组分的重量百分数加入到搅拌机中混合均匀即制备成填充料。
5.一种用权利要求1或2或4所述熔模铸造中辅助制壳的型壳填充料填充型壳的方法，其特征在于包括以下工艺步骤：
(1)准备待填充的型壳
把具有深而狭窄内部空腔的模组按正规制壳工艺涂挂1～3层，固化后晾干，吹去浮砂，然后将模组型壳待填充的孔口朝上放置；
(2)制备浆料
制备浆料以填充料和水为原料，或以填充料和硅溶胶为原料，或以填充料、水和硅溶胶为原料，所述原料的重量份数分别为：78～88份的填充料、12～22份的水或／和硅溶胶；将上述填充料与水或/和硅溶胶混合，然后人工搅拌1～2分钟或用500～800转/分的小型搅拌机搅拌0.5～1分钟，每次搅拌浆料添加的粉料重量为100g～300g；
(3)浇灌浆料填充型壳
向型壳中浇灌填充所述浆料时，顺着孔的边缘细流慢浇，避免浆料完全堵住孔口，避免内腔憋气；
(4)固化干燥后继续涂挂
型壳填充以后固化干燥1～2小时，然后继续涂挂。
6.根据权利要求5所述熔模铸造中辅助制壳的型壳填充料填充型壳的方法，其特征在于：所述填充料还含有磷酸二氢镁，其重量份数为0.3～8份。
7.根据权利要求5或6所述熔模铸造中辅助制壳的型壳填充料填充型壳的方法，其特征在于：所述填充料还含有有机硅消泡剂，其重量份数为0.002～0.3份。
8.根据权利要求7所述熔模铸造中辅助制壳的型壳填充料填充型壳的方法，其特征在于：所述填充料按以下步骤制得：先分别将所述磷酸二氢铵、氧化镁、有机硅消泡剂、磷酸二氢镁磨细，石英和/或熔融石英的颗粒粗细达到100～200目，然后按各组分的重量百分数加入到搅拌机中混合均匀即制备成填充料。
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