CN104588582A - 一种消失模铸造工艺 - Google Patents

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    • B22C9/02Sand moulds or like moulds for shaped castings
    • B22C9/04Use of lost patterns

Abstract

本发明公开了一种消失模铸造工艺,包括:采用发泡模具生产泡沫模样或浇注系统;将模样和浇道粘接成模束模组;在模束模组上浸挂水基涂料;烘干涂料;将模组放入砂箱,填入干砂;震动造型使干砂充填到内腔并紧实;浇注使泡沫模样气化消失形成铸件;铸件冷却后取出清理,干砂再生循环使用。本发明所述消失模铸造工艺,可以克服现有技术中配比不合理、操作过程复杂和可靠性低等缺陷,以实现配比合理、操作过程简单和可靠性高的优点。

Description

一种消失模铸造工艺
技术领域
[0001] 本发明涉及铸造技术领域,具体地,涉及一种消失模铸造工艺。
背景技术
[0002] V法铸造和消失模铸造同为我国同时期引进的第三代物理成形铸造技术,消失模 铸造技术的推广和发展迅速,发展势头良好,铸件质量和工艺工装技术水平都有较大的提 高,企业经济规模不断扩大和提升。近年来,因环保、能耗和劳动力的限制使得大量的国外 铸件生产转入中国。同时,国内铸件需求亦不断增加。客户在不断提高铸件内部质量要求 的同时,也不断提高对铸件表面质量的要求。然而,中国铸造行业的一片繁荣也带来了环境 污染加重、能源消耗增加和重体力劳动力资源短缺等一系列问题。为此,我国加大对铸造行 业的限制,抬高铸造企业准入门槛,促使国内铸造技术和铸造企业更新换代。
[0003] V法铸造和消失模铸造一起被誉为"21世纪铸造新技术"和"绿色铸造技术",既 符合国家"绿色制造"产业政策又符合企业效益需求和客户的产品质量需求。消失模铸造 技术在铸铁领域广泛应用和推广,铸铁类铸件质量得以大幅提高,使得客户对铸钢件质量 的期冀不断增强,促使铸钢企业在V法铸造和消失模铸造技术方面投入越来越多的探索和 实践,尤其是中小型铸钢企业。缘于国家对铸造企业更高的准入要求,新增铸造企业和原有 铸造企业的扩建均面临国家产业政策的限制,环境污染和能源消耗方面的评审尤其严格。 企业铸造技术的创新一来提高了铸造技术水平,同时也易于获得高新技术企业性的国家扶 持。这样一来,V法铸造和消失模铸造作为"绿色铸造技术"的优势就更加突出,成为新增铸 造企业和铸造企业扩建的首选。V法铸造和消失模铸造在适用方面存在差异,铸钢企业更多 选择V法铸造技术,近年来,V法铸造成套设备、工装模具制作水平、关键原辅材料(EVA薄 膜、涂料等)的保证能力不断提升,越来越多的铸造企业投入V法铸造生产实践,消失模铸 造工艺技术获得了长足发展。近十年来,由于产业结构和节能减排等国策的导引V法铸造 在中国,尤其是黑色合金铸件领V法铸造的市场拓展具体表现在四个方面。
[0004] I. V法铸造借短流程政策得以拓展
[0005] 短流程具有巨大地成本优势。高炉铁水量大,而V法铸造造型周期较短,而且适 合生产较大铸件,V法铸造与短流程结合成为继球铁离心铸管之后最受欢迎的生产模式。目 前表现在V法铸造短流程的产品仅仅是配重,高炉铁水成分好一点的企业也做减速壳体、 机床床身及其它石油机械配件。迄今为止,我国将高炉短流程与V法铸造嫁接的的企业有 20多家:徐州翔盟精密铸造有限公司;山东桓台国力集团;辽宁阜新太克集团;四川雅安天 全县金鑫铸业公司;山西太谷县苏晋源铸造公司;福建大田鑫鹭峰实业有限公司;哈尔滨 钢飞集团;河北遵化三河铸造厂等。
[0006] 虽然目前这类刚上铸造的钢铁企业在铸造方面的技术把握能力显得不够,很大一 部分企业还不能通过高炉与电炉双联的办法尝试生产质量要求高一点的铸件,但是这类企 业为了越过国家对高能耗低产能高炉的淘汰门槛,也为了通过延伸生产链进一步提高产品 的利润空间,肯定会陆续加大技术提升方面的改进和投入,V法铸造占领这种厚大笨重并且 质量要求较低的铸件市场或许只是时间问题。但是,国内400立方以下的高炉企业数量全 靠走这类简单件显然也不可能,哪怕是所有工程机械最好的时候,装机数量也不可能满足 的了这么多高炉企业的产能。因此,高炉短流程与V法铸造的结合将陆续拓展到诸如机床 床身,汽车配件等相对高档的类型。
[0007] 2. V法铸造在大型铸铁箱体类铸件上的拓展我国约有十余家企业采用V法铸造生 产石油机械行业抽油机用齿轮减速机箱体。齿轮减速箱体内腔简单,易采用消失模铸造工 艺生产。但工程车用齿轮箱体内腔复杂,一般都采用树脂砂工艺或者消失模工艺铸造。
[0008] 3. V法铸造在铸钢件上的拓展
[0009] V法铸造产品已经由原来铸铁配重等较简单件,发展到现在无论是内部质量还是 装配性要求都比较高的桥壳,制动鼓,摇枕,侧架等汽车,工程机械,铁路机车等关键性配 件。目前国内的400多家V法企业铸铁件占了 80%左右,而在这之中配重占了 50%以上。 但是以桥壳为代表的铸钢件开始逐步成为V法铸造产品新的方向。域拓展迅速,呈蓬勃发 展之态势。
[0010] 消失模铸造工艺生产的摇枕,侧架,车钩,制动鼓,刹车盘,陆续问世。而V法工艺 在产品外观,内在质量,成本等方面也以绝对优势压倒了先前广泛采用的水玻璃砂工艺。国 内也先后另有几家企业涉足该类产品,但是由于工艺上始终难以突破,至今还没生产出合 格铸件。铁路配件结构复杂,材质冶金质量,收缩性等工艺参数控制难度高,无论是铸造质 量,还是后续的热处理工艺要求都非常严格,但这也是考验消失模铸造工艺适用性的较好 例证。当然,消失模铸造工艺与传统铸造工艺的相辅相成性在这类产品上体现的最为明 显。V法外型,水玻璃砂或树脂砂下芯的组合,成为了 V法克服此类铸件深腔和复杂结构的 重要方法。虽说铸造过程中芯子结构复杂,下芯难度大,甚至有时候会显得整套工艺方案的 核心在于砂芯,但是所有的设计都是围绕V法铸型的特殊性展开的。因此,以V法为主体, 传统铸造辅助的工艺解决方案也将是拓展V法铸造实用范围的重要手段。当然这就要求工 艺设计人员既掌握V法铸造的特殊性,又熟知传统铸造方法与V法的差异性。铁路配件代 表了目前国内V法工艺生产低碳合金钢铸件的最高水平,这也从侧面反映出消失模铸造工 艺在其他碳钢铸件生产方面,有足够的拓展空间和覆盖面。
[0011] 消失模铸造技术是将与铸件尺寸形状相似的发泡塑料模型粘结组合成模型簇,刷 涂耐火涂层并烘干后,埋在干石英砂中振动造型,在一定条件下浇注液体金属,使模型气化 并占据模型位置,凝固冷却后形成所需铸件的方法。与传统的铸造技术相比,消失模铸造技 术具有无与伦比的优势,由于采用极易气化的泡沫塑料制作模型,无需取模与制作模芯,无 分型面,因而无飞边毛刺,独特的工艺过程完全摒弃了传统工艺工序复杂、工作过程污染物 排放量大、工人劳动强度高的不利因素,实现的是一种工序简单,效率高,近无公害的清洁 生产。因此被国内外铸造界誉为"二十一世纪的铸造技术"和"铸造工业的绿色革命"。结 合中国的国情和中小型铸造厂的特点,而设计一条单班制年产5000吨的柔性开放式生产 线。能够适应多品种、小批量、多种合金及牌号的消失模铸造。本条生产线从两个部分进行 设计:一是:消失模铸造的"白区"部分,主要包括模样的制备、涂挂涂料;二是"黒区"部分, 主要包括造型浇注线和落砂清理线。并列出生产线主要设备的技术参数。本条生产线能够 代表国内消失模铸造的先进水平,生产线简单,实用,投资少,尤其适合老厂房的技术改造, 基础建设主要落在落砂及砂处理工部,因此施工面积和施工量均较少。即可采用平行工作 制,又可采用阶段工作制,生产线操作简单,管理容易。适用性强,不用担心老产品的淘汰, 新开发的产品铸件只要宽度在一定的范围内均可在线上生产。
[0012] 随着V法铸造和消失模铸造技术在国内的推广应用,越来越多的企业和技术人员 开始意识到,既然这两项铸造工艺同样使用干砂,同样都需要震实台来在加砂后振动紧实, 砂处理设备面对的也都是干砂,可不可以将V法铸造和消失模铸造工艺统一起来,同时采 用甚至就放在一个车间进行。这样就可以共用砂处理设备,甚至包括砂箱,震实台,砂斗等 设备。但是,目前对V法铸造和消失模铸造在用砂方面的认识,尤其在粒度粗细,筛号分布 方面,存在一定的差异。使得铸造企业不得不将这两项铸造工艺分配在不同的车间进行, 以免各自用砂之间的干扰,对这两项铸造工艺也配套各自的砂处理设备。尽管如此,我公司 开始尝试和摸索将二者统一用砂的可行性,并且取得成功。在同一条简易造型线和砂处理 线上,使用40/70目宝珠砂,采用V法铸造和消失模铸造两种工艺方式生产不同种类的耐磨 铸件。而更多的企业也相继提出愿意开展这方面的探索。
[0013] 在实现本发明的过程中,发明人发现现有技术中至少存在配比不合理、操作过程 复杂和可靠性低等缺陷。
发明内容
[0014] 本发明的目的在于,针对上述问题,提出一种消失模铸造工艺,以实现配比合理、 操作过程简单和可靠性高的优点。
[0015] 为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:一种消失模铸造工艺,包括:
[0016] 1)采用发泡模具生产泡沫模样或浇注系统;
[0017] 2)将模样和浇道粘接成模束模组;
[0018] 3)在模束模组上浸挂水基涂料;
[0019] 4)烘干涂料;
[0020] 5)将模组放入砂箱,填入干砂;
[0021] 6)震动造型使干砂充填到内腔并紧实;
[0022] 7)浇注使泡沫模样气化消失形成铸件;
[0023] 8)铸件冷却后取出清理,干砂再生循环使用。
[0024] 本发明各实施例的消失模铸造工艺,由于包括:采用发泡模具生产泡沫模样或浇 注系统;将模样和浇道粘接成模束模组;在模束模组上浸挂水基涂料;烘干涂料;将模组放 入砂箱,填入干砂;震动造型使干砂充填到内腔并紧实;浇注使泡沫模样气化消失形成铸 件;铸件冷却后取出清理,干砂再生循环使用;从而可以克服现有技术中配比不合理、操作 过程复杂和可靠性低的缺陷,以实现配比合理、操作过程简单和可靠性高的优点。
[0025] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变 得显而易见,或者通过实施本发明而了解。
[0026] 下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0027] 附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实 施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0028] 图1为本发明中消失模铸造工艺的流程图。
具体实施方式
[0029] 以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实 施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
[0030] 根据本发明实施例,如图1所示,提供了一种消失模铸造工艺。
[0031] 在本发明的技术方案中,结合郑州玉升铸造有限公司的成功实践,展开对国内V 法与消失模铸造用砂子的调研,重点探索这两项铸造技术共用干砂的可行性。希望在求同 存异的基础上,找到V法铸造和消失模铸造在用砂方面合理统一的突破口,为更多的企业 在合理搭配使用这两项铸造工艺,节约设备成本,调整产品结构等方面带来一定的帮助。
[0032] 公司从事V法铸造及消失模铸造生产产品实践多年,在V法铸造生产线方案选择 和布局设计、工艺和工装设计、原辅材料选用、铸件质量控制等方面,积累了一些技术经验, 并就各相关技术进行了知识产权保护,推动V法铸造及消失模铸造相关技术向前发展,并 得以广泛应用。
[0033] 由于本发明技术方案工艺技术实用效益显著,具有成本低、性能稳定、功效高和安 全环保等优点,本发明技术方案的实施将实现企业效益快速飞跃,同时也促进了本地区经 济的发展。因此,本发明技术方案立项具有极强的产业化特性及必要性,符合国家"十二五" 重点发展规划。
[0034] 本发明技术方案的总体目标、建设内容和考核指标
[0035] ( -)总体目标:
[0036] 通过V法铸造及消失模铸造使用同一生产线技术在生产中的创新应用,实现一条 安全可靠操作模式的生产线,多用途铸造共用砂处理线生产产品,达到项目产业化过程的 自动化、智能化及安全高效等;同时,通过项目的实施,形成企业自主知识产权核心技术,提 升企业的自主研制能力和产品竞争力。预计项目完成时,完成一条年产规模1万吨铸件的 生产线,同时,因本发明技术方案的实施解决新增就业人员20人。
[0037] (二)建设内容:
[0038] 1、主要建设内容:
[0039] A、进行生产及实验设备的购置安装、调试和试运行,建设新增一条产品生产线; [0040] B、根据生产实际需要,铸造生产线布局设计时,根据V法铸造和消失模铸造生产 线的工艺和生产布局要求,将真空系统(即真空泵组)单独安放在一封闭车间,包括水循环 及水冷却系统,就是采取隔离措施。真空泵组车间采取专业的降噪措施,降低噪声污染。同 时,将开箱、落砂系统也采取隔离措施,单独安放在一个专用空间,除尘、降温措施在小范围 内布设,减少粉尘污染和高温影响,以及为此而进行的资金投入。砂处理系统靠近真空泵组 水循环及水冷却系统布局,与其共用水循环及水冷却系统,避免重复投资或减少设备投入。 将铸造生产线的造型、制芯、落芯合箱、浇注、冷却布局在一起,其它功能子系统采取隔离措 施,车间的粉尘、噪声及高温影响大大减弱。再适当地采用降尘和通风措施,无论是正常生 产状态,都能收到较佳效果。
[0041] C、进行实验性生产,确定工艺参数达到标准化生产要求;
[0042] D、完成产品相关性能试验测试,使产品各项性能指标达到相关产品检测要求。
[0043] 2、主要研宄解决的问题及技术关键:
[0044] V法铸造及消失模铸造使用同一生产线需要解决的问题有:
[0045] (1)不同的砂子,使用同一条砂处理线,只能分阶段进行砂处理,以免砂子混合。这 无疑增加额外的工作量,使用不太方便。
[0046] (2)不同的砂子,物性参数不一样。比重,目数,这将直接关系到砂处理系统中关键 设备如沸腾冷却床的配置参数。尤其是风量大小,鼓风压力大小,都以砂子比重作为重要依 据。一旦配置不合理,要么砂子在冷却床中难以运行,要么形成很紊乱的沸腾状态,加重设 备的除尘负担并加剧其磨损。由第一章分析可知,不同种类的砂子,比重差距还是相当明显 的。
[0047] (3)不同种类的砂子,在管理,使用等方面也不太方便。当然,砂处理设备的形式多 种多样,并不见得这种方案在所有的砂处理设备中都受到制约。另外,不少企业为了社节省 成本,对于有些对砂子要求较高的铸造材质,如合金钢,高锰钢等,并不使用单一的砂子,而 是背砂使用普通的硅砂,而面砂使用锆砂,镁砂,橄榄石砂等。也不采取一定的分离措施,即 便每次使用后都混在硅砂中不去分离,但是综合成本还是比较低的,而且是在尽可能保证 铸件质量的前提下。这样一来,就避开了铸造材质对砂子种类的制约。
[0048] 3、工艺技术路线:
[0049] 本发明技术方案主要对产品特点和性能要求进行针对性技术创新设计,通过改进 砂处理系统,研发出具有一定实用效率的自动化节能、安全调控装置,以实现高效砂处理工 艺;为企业产品生产节约大量生产成本。其主要建设内容具体表现如下:
[0050] 消失模铸造工艺过程简述为:
[0051] 1)采用发泡模具生产泡沫模样或浇注系统;
[0052] 2)将模样和浇道粘接成模束模组;
[0053] 3)在模束模组上浸挂水基涂料;
[0054] 4)烘干涂料;
[0055] 5)将模组放入砂箱,填入干砂;
[0056] 6)震动造型使干砂充填到内腔并紧实;
[0057] 7)浇注使泡沫模样气化消失形成铸件;
[0058] 8)铸件冷却后取出清理,干砂再生循环使用。参见图1。
[0059] V法铸造和消失模铸造具有共同特点:都使用干砂充填,振动紧实、塑料密封砂 箱,真空抽气固定铸型以及负压浇注。因此V法铸造和消失模铸造拥有大同小异的铸造设 备,项目中的产品共同使用同一设备进行生产,具有生产效率高,节约设备投资,节约生产 场地,方便管理等优点。参见表1。
[0060] 表1消失模铸造和V-法铸造的比较
[0061]
Figure CN104588582AD00081
[0062] 最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明, 尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可 以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。 凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的 保护范围之内。

Claims (1)

1. 一种消失模铸造工艺,其特征在于,包括: 1) 采用发泡模具生产泡沫模样或浇注系统; 2) 将模样和浇道粘接成模束模组; 3) 在模束模组上浸挂水基涂料; 4) 烘干涂料; 5) 将模组放入砂箱,填入干砂; 6) 震动造型使干砂充填到内腔并紧实; 7) 浇注使泡沫模样气化消失形成铸件; 8) 铸件冷却后取出清理,干砂再生循环使用。
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