CN103658534B - 一种冷模护壳负压精铸工艺 - Google Patents

一种冷模护壳负压精铸工艺 Download PDF

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Abstract

本发明专利涉及铸造技术,具体的说是一种冷模护壳负压精铸工艺,其通过熔模造型、上胶粘砂、加固脱蜡、模壳烘培、模壳冷却、埋砂稳固、负压浇铸,克服了制造模壳时需要多重加固,并且传统浇铸工艺会产生化学物的废水废气,同时克服浇铸过程中易出现爆壳、变型等事故,提高铸件内部质量并实现模壳材料百分百能回收利用,降低生产成本。

Description

一种冷模护壳负压精铸工艺
技术领域
本发明专利涉及铸造技术,具体的说是一种承压件精铸工艺,即冷模护壳负压精铸工艺。
背景技术
长期以来,较大型普通钢精密铸件通常采用三种失蜡精密铸造工艺进行铸造,即水玻璃失蜡精密铸造、普通硅溶胶失蜡精密铸造及硅溶胶/水玻璃复合模失蜡精密铸造。其中水玻璃失蜡精密铸造成本最低,工艺简单,比较适合用于生产壁厚均匀、形状规则简单的机械结构件,但存在能耗高、环境污染严重,承压件铸造合格率低等问题。普通硅溶胶失蜡精密铸造比较适合用于生产结构复杂、壁厚不均的承压件,但成本高、生产效率低,无市场竞争力。目前市场最流行的是硅溶胶/水玻璃复合模失蜡精密铸造工艺,其结合了水玻璃失蜡精密铸造和普通硅溶胶失蜡精密铸造两者的优点,又很好地将两者的缺点所带来的不良效果降到最低。尽管如此,复合模仍然无法很好地解决形体复杂壁厚不均承压铸件内在质量不能达到相关标准要求的问题,其缺点如下:
1、为了使模壳强度达到要求,一般前8道采用硅溶胶作为粘砂材料,后4道采用水玻璃作为粘砂材料,上砂层数多,对于单件重量大于50KG以上的工件还需通过扎铁丝等加固,模壳重量过重,粘砂和清砂的劳动强度都很大,一定程度上限制了成型工件的最大重量,同时因加固层数多,模壳透气性不好,在铸造壁厚不均匀的工件时极易产生气孔;
2、前道硅溶胶粘砂模壳部分采用静置的方法固化,固化时间长,效率低,后道水玻璃粘砂模壳部分采用氯化铵或氯化铝溶液浸泡固化,环境污染严重;
3、在1050℃下烘焙模壳需保温2小时,烘焙好的模壳必须始终保温在烘焙炉里以确保浇铸时模壳温度在450℃-600℃,降低了烘焙炉的使用率,不但能耗高,无法提高生产效率,而且极易引发晶粒粗大、疏松等较严重的铸造缺陷;
4、通常采用裸壳以加速结晶避免铸件晶粒过于粗大,但容易出现爆壳、变型等事故;
5、因采用了两种不同的粘砂剂,故模壳耐火材料回收极少,增加了铸造成本。
发明内容
随着市场对承压件铸件内外质量及成本控制要求的提高,本发明提供一种冷模护壳负压精铸工艺,克服了制造模壳需要多重加固,并且上述加固过程中还会产生化学物的废水废气,同时克服浇铸过程中易出现爆壳、变型等事故,提高铸件内部质量并实现模壳材料百分百能回收利用,降低生产成本。
本发明是通过以下技术方案实现的:一种冷模护壳负压精铸工艺,包括以下步骤:
1)熔模造型:将液态石蜡注入熔模模具中,冷却后形成熔模,从熔模模具中取出备用,对需要拼接的熔模,利用高温烙铁焊接成一体;
2)上胶粘砂:通过在熔模外表面浸涂粘结剂,再利用粘结剂将具有耐火性能的高英砂粘结在熔模的外表面,重复该步骤若干次,直至模壳达到预设的厚度;
3)加固脱蜡:将生成模壳的熔模放入烘干室内烘干;将烘干的模壳放在沸水桶中,利用水温,将模壳中的熔模逐步熔化,慢慢排出,直至模壳内完全没有残蜡,即可停止;
4)模壳烘培:将模壳放置于培烧炉中进行烘培,烘培的目的是除去模壳中的水分、残余蜡料、盐分等挥发物,使模壳在浇注时具有良好透气性;使粘结剂、耐火材料等物质之间进行热物理化学反应,改变物相的组成与显微组织;
5)模壳冷却:将烘培后的模壳取出,冷却至常温;
6)埋砂稳固:将冷却后的模壳埋入装满型砂的砂箱内并震动夯实;
7)负压浇铸:利用抽真空的方法使模壳外部环境形成负压,使模壳与型砂形成一个受力整体,边浇铸边抽真空,使浇入到模壳内的钢水迅速冷却成型;
8)清砂打磨:通过工具将所得铸件内外表面的模壳剥离,剥离后的模壳材料回收再利用。
作为优选,步骤1)中,若一次造型无法形成的熔模,采用分体造型。
作为改进,步骤2)中所述的粘结剂100%采用硅溶胶。
作为改进,步骤3)中,烘干室为恒温恒湿。
作为改进,步骤4)中,模壳烘焙的温度为1050℃,烘焙的时间为1小时。
作为优选,步骤8)中,铸件成型后采用变频共振清砂机清砂。
采用硅溶胶作为粘结剂,将国产低温蜡制作的熔模粘上不超过5层耐火材料的模壳静置加固后高温脱蜡,制成工件模壳,烘焙后冷却至常温。将模壳置于常温下浇铸,不仅把模壳烘焙工序与浇铸工序进行了分离,将烘焙炉解放出来,提高了生产效率,而且缩短了钢水的冷却时间,提高了铸件内部组织的致密性;将模壳埋入特制砂箱的型砂内震实后抽真空,产生负压环境,模壳紧贴在型砂内壁形成一个受力整体,极大地提高了模壳强度,降低了模壳重量和模壳制造的劳动强度;边浇铸边抽真空,在模壳外部制造空气对流,在壁厚超厚部位产生“冷铁”效应,使浇入到模壳内的钢水迅速冷却,将“热结”引到浇道部分,避免在工件上产生铸造应力、缩孔、裂纹、疏松等缺陷,使铸件内部质量达到标准要求.铸件成型后采用变频共振清砂机清砂,并用履带式型砂回收流水线将耐火材料回收二次利用。
本发明采取了上述改进措施进行,其有益效果显著:
1、模壳粘接剂100%是硅溶胶,熔模材料为国产石蜡,不是传统的进口中温蜡,无需氯化铵或氯化铝溶液浸泡加固,因而不会产生氯化铵等化学物的废水废气。
2、模壳烘焙与浇铸两道工序完全脱钩,模壳烘焙无需晚间作业,且无灼伤等安全隐患,且烘焙时间更短更节能。
3、最大可铸零件的单件重量由现行复合模精铸工艺的150KG/件增至300KG/件;单件300KG以下的铸件,其上砂加固层只需要4-5层,粘砂层数相对于减少一半,原材料消耗减少一半,且无需通过扎铁丝等外在加固手段。
4、抽真空浇铸,避免出现爆壳、变型等浇铸事故,并且形成致密的组织,铸件表面光滑,提高了内部质量。
5、模壳材料回收成本低,模壳回收能节约40%的模壳材料耗损,同时,由于采用变频共振清砂机进行清砂,采用履带式型砂回收流水线收回模壳耐火材料,大大提高了生产效率,减少了环境污染。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。熔模粘砂的外壳称为模壳。
实施例1,一种冷模护壳负压精铸工艺,
1)熔模造型:将液态石蜡注入熔模模具中,冷却后形成熔模,从熔模模具中取出备用,对形状特殊,一次造型无法形成的熔模,采用分体造型;对需要拼接的熔模,利用高温(指的是至少高于石蜡熔点的温度)烙铁焊接成一体;
2)上胶粘砂:通过在熔模外表面浸涂粘结剂,粘结剂100%采用硅溶胶,再利用粘结剂将具有耐火性能的高英砂粘结在熔模的外表面,重复该步骤若干次,直至模壳达到预设的厚度;
3)加固脱蜡:将生成模壳的熔模放入烘干室内烘干;将烘干的模壳放在沸水桶中,利用水温,将模壳中的熔模逐步熔化,慢慢排出,直至模壳内完全没有残蜡,即可停止;
4)模壳烘培:将模壳放置于1050℃培烧炉中进行1小时的烘培;
5)模壳冷却:将烘培后的模壳取出,冷却至常温;
6)埋砂稳固:将冷却后的模壳埋入装满型砂的砂箱内并震动夯实;
7)负压浇铸:边浇铸边抽真空,使浇入到模壳内的钢水迅速冷却成型;
8)清理回收:通过工具将所得铸件内外表面的模壳剥离,剥离后的模壳材料回收再利用。
以上列举的仅为本发明的具体实施例,显然,本发明不限于以上实施例。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形,均应属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种冷模护壳负压精铸工艺,其特征在于,包括以下步骤:
熔模造型:将液态石蜡注入熔模模具中,冷却后形成熔模,从熔模模具中取出备用,对需要拼接的熔模,利用高温烙铁焊接成一体;
上胶粘砂:通过在熔模外表面浸涂粘结剂,所述的粘结剂100%采用硅溶胶,再利用粘结剂将具有耐火性能的锆英砂粘结在熔模的外表面,重复该步骤若干次,直至模壳达到预设的厚度,上砂加固层4-5层;
加固脱蜡:将生成模壳的熔模放入恒温恒湿的烘干室内烘干;将烘干的模壳放在沸水桶中,利用水温,将模壳中的熔模逐步熔化,慢慢排出,直至模壳内完全没有残蜡,即可停止;
模壳烘培:将模壳放置于培烧炉中进行烘培,模壳烘焙的温度为1050℃,烘焙的时间为1小时;
模壳冷却:将烘培后的模壳取出,冷却至常温;
埋砂稳固:将冷却后的模壳埋入装满型砂的砂箱内并震动夯实;
负压浇铸:边浇铸边抽真空,使浇入到模壳内的钢水迅速冷却成型;
清砂打磨:通过工具将所得铸件内外表面的模壳剥离,剥离后的模壳材料回收再利用,铸件成型后采用变频共振清砂机清砂。
2.根据权利要求1所述的冷模护壳负压精铸工艺,其特征在于,所述熔模造型步骤,若一次造型无法形成的熔模,采用分体造型。
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