CN103170579A - 一种不锈钢水表壳体及其加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及不锈钢水表壳体，采用消失模工艺铸造，其消失模耐火涂料为锆英石粉15份、铬铁矿粉15份、叶腊石粉12份、铝矾土10份、镁粉5份、石灰石粉5份、棕刚玉粉4份、白刚玉粉1份、锂基膨润土2.5份、羧甲基纤维素钠2份、坡缕石1、水玻璃2份、硫酸铝2份、VAE乳液1.5份、正丁醇0.6份、正辛醇0.2份，水25份，所述水表壳体斜管内设有具有内外丝的换能器插管，将换能器插入后，不会直接与水流体接触，从而提高了换能器的使用寿命，其具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及消失模铸造方法，属铸造工艺领域，尤其涉及一种不锈钢水表壳体及其加工方法。
背景技术：
科学技术发展日新月异，不锈钢、碳钢精密铸件的用途日趋广泛，除应用于航空、兵器部门外，几乎应用于所有的工业部门，特别是电子、石油、化工、交通运输、轻工、纺织、制药、医疗器械、泵和阀部件。消失模铸造是一种少切削或无切削的铸造工艺，生产出的铸件尺寸精度高、表面粗糙度数值低、灵活性高、适应性强，特别对于铸件形状复杂的部件，这种铸造的优越性更加显著。其用泡沫模型代替金属和木模，造型后泡沫模型不取出，呈实体型腔，即一个与铸件形状完全相似的泡沫模型保留在铸型内，采用常规消失模铸造浇注方法，铁液浇入砂箱后，泡沫在铁水高温环境下燃烧，气化，目前普通的消失模铸造方法是利用聚苯乙烯等混合的发泡材料制成与铸件一致的模型，将模型置于砂箱中，填入干砂，并对模型外腔及型芯部分进行振动紧实，之后在砂箱上部覆盖塑料膜并对砂箱内抽真空，复制出与泡沫塑料模型一样的铸件，冷凝后取出铸件。
在消失模铸造中，涂料是关键技术之一。与普通砂型铸造不同，消失模铸造的涂料涂挂在泡沫塑料模表面而不是涂挂在铸型或砂芯上。鉴于消失模铸造与普通砂型铸造的不同，消失模铸造涂料除了应具备普通铸造涂料的使用要求外，还要在以下方面发挥作用，即提高泡沫塑料模样的刚度和强度，保持模样尺寸的稳定性；保持浇注时干砂铸型的稳定性；还要在造型时保护模样的表面不受流砂的冲刷。为此要求消失模铸造涂料具有高的强度、高透气性、良好的涂挂性和触变性，同时还应便于清理，成本低，操作简便。
关于耐火材料，石英粉来源广泛，成本低廉，有一定耐火度，在涂料中应用较广。然而，其粉尘容易使人患矽肺病，严重影响操作人员的身心健康，锆英粉具有很高的耐火性和导热性，热膨胀小，热稳定性好，不与氧化铁起化学反应，但大量依赖进口，价格居高不下，涂料成本很高；另外，锆英粉的伴生矿粉具有放射性。刚玉粉是良好的耐火材料，但资源短缺，价格昂贵，不利于推广使用。镁砂粉热膨胀小，抗碱性熔渣能力强，但价格比石英粉贵。铝钒土耐火熟料粉热膨胀小、耐火度高，但成本比石英粉高。因此提高铸件质量，合理地搭配耐火材料，铸造涂料是当务之急。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种成本低、产品质量好的消失模铸造不锈钢水表壳体的工艺。
为实现上述目的，本发明所采用的技术解决方案是：一种不锈钢水表壳体，其采用如下方法制备：
1模型制备
EPS珠粒预发泡后充填于模具中进行充型，制作成水表壳体模样，使其达到表面光滑，各项尺寸指标(型收缩，体收缩，工面加工余量)都符合工艺要求，并充分干燥还原，烘房55-65℃，模样放置时间不少于6周天以上，以利于浇铸。
所述EPS珠粒粒径选用0.2-0.3mm，发泡倍率≥40为宜，所述充型气压0.4Mpa；
2组型
将合格模型，用851强粘剂粘合一体，因结合面周长较长，稍加按压约50-60秒达到粘结强度，注意不要涂胶过多，使粘缝平整易干，并防止变形。按浇注要求，将组合合格的模样组串，设计合理的浇口，冒口，浇道，以利于浇注冲型完好。
3铸型制造：
①耐火涂料的制备
所述耐火涂料由耐火材料、粘结剂、悬浮剂、添加剂及水组成，具体的为以下重量份数配比组成：锆英石粉15份、铬铁矿粉15份、叶腊石粉12份、铝矾土10份、镁粉5份、石灰石粉5份、棕刚玉粉4份、白刚玉粉1份、锂基膨润土2.5份、羧甲基纤维素钠2份、坡缕石1、水玻璃2份、硫酸铝2份、VAE乳液1.5份、正丁醇0.6份、正辛醇0.2份，水25份。
②将以上组合合格的泡沫模串，适当作加固绑定，并迅速浸入70-80℃石蜡溶液中1秒钟取出，使模样表面均匀涂蜡0.1mm，成为泡沫石蜡复合模样，达到与精铸石蜡模相同的光洁程度。
③涂层工艺，以上经处理合格模串浸入事先备好的耐火涂料中，取出后将耐火涂料均匀涂在模型表面，使其不流淌，不堆积，每层厚约1mm左右，涂2-3层，须逐层烘干再涂下一层，烘房温度50-55℃，湿度要求40度以下，干燥后的涂层总厚度根据铸件大小及生产经验确定，一般在1-3mm。
烘房内要尽可能使热气对流，排气顺畅，提高干燥速度及干燥均匀。提高铸件质量及效益。
4装箱浇注
铸型干燥合格，放入负压沙箱，填充20-30目干石英砂边加砂边震动，使填砂致密紧实，底部砂层100mm。覆盖薄膜封严，整理好浇口杯，在上面盖砂50mm以上。连接好砂箱管道至负压真空系统等待浇注，
浇注前先负压7min，负压表开至0.04Mpa；
冷却过程：浇注完成继续负压10min，揭开箱表的砂和薄膜，继续抽冷风8min，进行冷却箱内铸件。
白刚玉粉是用氧化铝粉经电熔再结晶而成，适合耐热钢、合金钢等高温浇注的消失模使用，浩英粉线膨胀系数小，热振稳定性好，耐火度高且在高温时对大多数合金不起化学反应；棕刚玉具有较高的耐火度，能够确保铸件不产生机械粘砂缺陷。铝矾土粉料颗粒具有较小的角形系数，颗粒圆形度好，与角形系数较大的铬铁矿和棕刚玉粉等相配，增加了涂料层的空隙率，有效提高了涂料的高温透气性；且耐火材料添加铬铁矿粉、其主要矿物组成为FeO·Cr2O，在700℃左右的高温阶段可和泡沫塑料热解后产生的碳发生还原反应，产生二氧化碳气体，产生的二氧化碳与碳作用生成一氧化碳气体，实现第一阶段的除碳反应。上述耐火材料组合经过大量实验组合得出最佳组合方案，所有成分的颗粒度及颗粒度分布是影响涂料致密度和透气性的重要因素，特别是消失模涂料，对泡沫涂料模型在烧结过程中的热解产物能否通过涂层顺利排出有重要影响；
本发明的粘结剂采用水玻璃2份、硫酸铝2份、VAE乳液1.5份的组合，使得涂料具有较高的常温强度和高温强度。
本发明采用70-80℃石蜡溶液中1秒钟取出，使模样表面均匀涂蜡0.1mm，成为泡沫石蜡复合模样有益效果，提高了泡沫模样表面治疗，表面粗糙度可与熔模铸蜡模相当，提高铸造工艺生产铸件的表面质量及尺寸精度，处理效率高，适合于大批量生产作业。
本发明涂料的悬浮交联剂采用了锂基膨润土2.5份、羧甲基纤维素钠2份、坡缕石1份配合，坡缕石为晶质水合镁铝硅酸盐矿物，具有独特的层链状结构特征，在其结构中存在晶格置换，帮晶体中含有不定量的Na+、Ca2+、Fe3+、Al3+，晶体呈针状，纤维状或纤维集合状其具有独特的分散、耐高温、抗盐碱等良好的胶体性质和较高的吸附脱色能力。并具有一定的可塑性及粘结力，上述悬浮交联剂配合使用，使涂料形成了高度网状交织的空间结构，对大颗粒耐火骨料具有极强的吸附性，使本发明涂料具备良好的悬浮性、触变性和涂刷性，获得薄而均匀的涂层，从而提高了涂层的透气性。
本发明添加石灰石粉，用于消除铸钢件在浇注过程中不同的温度阶段与聚苯乙烯泡沫塑料热解产生的碳，综上，本发明相对于其它涂料具有良好的隔热耐热性和良好的涂刷性，并且具有良好的高温低温稳定性和，具有极佳的剥离效果，降低了聚苯乙烯燃烧后产生的游离碳在铸件表面形成的积碳，同时透气性能优异，可以有效地防止气孔、夹渣现象，提高铸件的品质，减少了由于泡沫模型的涂料层在铁水浇注过程中易脱落而形成涂料皮，造成铸件夹皮、夹渣、粘砂等缺陷。
本发明的另一方面解决的技术问题是：现有技术的水表壳体上设有插入换能器的斜管，该斜管内腔与水表壳体的行腔连通，当换能器插入斜管后，换能器头与行腔内的流水直接接触，受水流的冲击和水中杂质的摩擦，换能器头的使用寿命短，很易损坏。
基于此，本发明人将水表壳体的斜管内设有具有内外丝的换能器插管，该插管里端设有封头，插管的外端设有3-10mm周边壁厚的管口，将换能器插入后，不会直接与水流体接触，从而提高了换能器的使用寿命。该插管可以由聚四氟塑料材质构成。
不锈钢水表壳体也可用铸铁材质制作。换能器插管也可用不锈钢、铸钢或铸铁材质制作。
换能器插管可事先设置在消失模内，浇铸后直接固定在水表壳体上的斜管内。
即公开一种不锈钢水表壳体，其包括进水口、出水口、换能器、电子控制装置，其特征在于水表壳体的斜管内设有具有内外丝的换能器插管(3)，该插管里端设有封头(4)，插管的外端设有3-10mm周边壁厚的管口(2)，将换能器插入后，不会直接与水流体接触，从而提高了换能器的使用寿命，该插管可以由聚四氟塑料材质构成。
附图说明
图1是本发明制备水表壳体的剖视结构示意图；
图中1、水表壳体2、管口3、换能器插管4、封头5、斜管
图2是图1中A-A向截面结构示意图。
具体实施方式
实施例1一种不锈钢水表壳体，其采用如下方法制备：
1模型制备
EPS珠粒预发泡后充填于模具中进行充型，制作成水表壳体模样，使其达到表面光滑，各项尺寸指标(型收缩，体收缩，工面加工余量)都符合工艺要求，并充分干燥还原，烘房55-65℃，模样放置时间不少于6周天以上，以利于浇铸。
所述EPS珠粒粒径选用0.2-0.3mm，发泡倍率≥40为宜，所述充型气压0.4Mpa；
2组型
将合格模型，用851强粘剂粘合一体，因结合面周长较长，稍加按压约50-60秒达到粘结强度，注意不要涂胶过多，使粘缝平整易干，并防止变形。按浇注要求，将组合合格的模样组串，设计合理的浇口，冒口，浇道，以利于浇注冲型完好。
3铸型制造：
①耐火涂料的制备
所述耐火涂料由耐火材料、粘结剂、悬浮剂、添加剂及水组成，具体的为以下重量份数配比组成：锆英石粉15份、铬铁矿粉15份、叶腊石粉12份、铝矾土10份、镁粉5份、石灰石粉5份、棕刚玉粉4份、白刚玉粉1份、锂基膨润土2.5份、羧甲基纤维素钠2份、坡缕石1、水玻璃2份、硫酸铝2份、VAE乳液1.5份、正丁醇0.6份、正辛醇0.2份，水25份，上述耐火材料粉碎至常规如150-260目左右。
上述涂料的密度是1.5～2.3g/cm3，发气量≤15ml/g，24小时悬浮性为99％。
②将以上组合合格的泡沫模串，适当作加固绑定，并迅速浸入70-80℃石蜡溶液中1秒钟取出，使模样表面均匀涂蜡0.1mm，成为泡沫石蜡复合模样，达到与精铸石蜡模相同的光洁程度。(有益效果，提高了泡沫模样表面治疗，表面粗糙度可与熔模铸蜡模相当，提高铸造工艺生产铸件的表面质量及尺寸精度，处理效率高，适合于大批量生产作业)
③涂层工艺，以上经处理合格模串浸入事先备好的耐火涂料中，取出后将耐火涂料均匀涂在模型表面，使其不流淌，不堆积，每层厚约1mm左右，涂2-3层，须逐层烘干再涂下一层，烘房温度50-55℃，湿度要求40度以下，干燥后的涂层总厚度根据铸件大小及生产经验确定，一般在1-3mm。
烘房内要尽可能使热气对流，排气顺畅，提高干燥速度及干燥均匀。提高铸件质量及效益。
4装箱浇注
铸型干燥合格，放入负压沙箱，填充20-30目干石英砂边加砂边震动，使填砂致密紧实，底部砂层100mm。覆盖薄膜封严，整理好浇口杯，在上面盖砂50mm以上。连接好砂箱管道至负压真空系统等待浇注，
浇注前先负压7min，负压表开至0.04Mpa；
冷却过程：浇注完成继续负压10min，揭开箱表的砂和薄膜，继续抽冷风8min，进行冷却箱内铸件。
实施例2
一种不锈钢水表壳体，其包括进水口、出水口、换能器、电子控制装置，其特征在于水表壳体的斜管内设有具有内外丝的换能器插管(3)，该插管里端设有封头(4)，插管的外端设有3-10mm周边壁厚的管口(2)，将换能器插入后，不会直接与水流体接触，从而提高了换能器的使用寿命，该插管可以由聚四氟塑料材质构成。
按照实施例1的方法将换能器插管事先设置在消失模内，浇铸后直接固定在水表壳体上的斜管内。
按照实施例1消失模制备方法，给出采用本发明涂料和普通涂料铸钢件铸造时的增碳数据比较，实验材料为45号钢，对比试验采用公开号为CN101444827公开的涂料配方其中所采用的消失模样材料均为：聚苯乙烯，材料密度：0.022g/cm3
可以看出45号增碳平均减少59.9％。
对铸件进行性能，结果如下：
同时，制备的铸件良好的降低铸钢件含碳量的性能，所铸零部件，基本满足铸钢件的机械加工要求，取得了很好的实际铸造工艺效果，其具有良好的隔热耐热性和良好的涂刷性，并且具有良好的高温低温稳定性和实用性，具有极佳的剥离效果，同时透气性能优异，可以有效地防止气孔、夹渣现象，提高铸件的品质，后续处理简单，节省大量的人工，可广泛应用于铸钢的消失模铸造。
以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种不锈钢水表壳体，其采用如下方法制备：
(1)模型制备
EPS珠粒预发泡后充填于模具中进行充型，制作成水表壳体模样；
(2)组型
(3)铸型制造：
①耐火涂料的制备
所述耐火涂料由耐火材料、粘结剂、悬浮剂、添加剂及水组成，具体的为以下重量份数配比组成：锆英石粉15份、铬铁矿粉15份、叶腊石粉12份、铝矾土10份、镁粉5份、石灰石粉5份、棕刚玉粉4份、白刚玉粉1份、锂基膨润土2.5份、羧甲基纤维素钠2份、坡缕石1、水玻璃2份、硫酸铝2份、VAE乳液1.5份、正丁醇0.6份、正辛醇0.2份，水25份。
②将组型后的模串，适当作加固绑定，并迅速浸入70-80℃石蜡溶液中1秒钟取出，使模样表面均匀涂蜡0.1mm，成为泡沫石蜡复合模样；
③涂层：将耐火涂料均匀涂在模型表面，每层厚约1mm左右，涂2-3层，须逐层烘干再涂下一层，烘房温度50-55℃，湿度要求40度以下；
(4)装箱浇注
铸型干燥合格，放入负压砂箱，填充干石英砂边加砂边震动，使填砂致密紧实，底部砂层100mm；覆盖薄膜封严，整理好浇口杯，在上面盖砂50mm以上；连接好砂箱管道至负压真空系统等待浇注，
浇注前先负压7min，负压表开至0.04Mpa；
冷却过程：浇注完成继续负压10min，揭开箱表的砂和薄膜，继续抽冷风8min，进行冷却箱内铸件。
2.根据权利要求1所述的水表壳体，其特征在于，
步骤(1)为EPS珠粒预发泡后充填于模具中进行充型，制作成水表壳体模样，使其达到表面光滑，各项尺寸指标都符合工艺要求，并充分干燥还原，烘房55-65℃，模样放置时间不少于6周天以上，以利于浇铸；所述EPS珠粒粒径选用0.2-0.3mm，发泡倍率≥40为宜，所述充型气压0.4Mpa。
3.根据权利要求1所述的水表壳体，其特征在于，
步骤(2)为将合格模型，用851强粘剂粘合一体，稍加按压约50-60秒达到粘结强度。
4.根据权利要求1所述的水表壳体，其特征在于水表壳体的斜管内设有具有内外丝的换能器插管(3)，该插管里端设有封头(4)，插管的外端设有3-10mm周边壁厚的管口(2)，将换能器插入后，不会直接与水流体接触，从而提高了换能器的使用寿命。
5.权利要求1-4任一项所述的水表壳体的制备方法。
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Legal Events
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Inventor after: Wei Wentao Inventor after: Wei Yuhang Inventor before: Li Yuzhong |
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Granted publication date: 20170125 Termination date: 20210418 |
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