CN105583362A - 一种利用覆膜砂生产铸钢件的铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用覆膜砂生产铸钢件的铸造方法，包括设计浇铸工艺、设计开发模具、装配模具、制作砂壳，砂芯、组模、浇铸成型以及后处理工序，采用自动射芯机喷射覆膜砂生产砂壳，砂芯，无污染，效率高，起模容易，起模后砂型的表面光滑，尺寸精度高，浇铸时压力大，填充力强，所生产的铸件致密度高。按本发明所制成的产品可满足各类船用件的质量要求，适合大批量生产。

Description

一种利用覆膜砂生产铸钢件的铸造方法

技术领域

本发明涉及铸造工艺领域，具体是一种利用覆膜砂生产铸钢件的铸造方法。

背景技术

船用件生产特点为大批量，采购周期短，精度要求高。目前船用件的生产均是采用熔模铸造（失蜡法精密铸造）工艺，熔模铸造又称失蜡铸造，包括压蜡、修蜡、组树、制壳、熔蜡、焙烧、浇铸、清砂、切割、粗磨、精磨、抛丸、等工序。失蜡铸造是用蜡制作所要铸成零件的蜡模，然后蜡模上涂以泥浆，这就是泥模。泥模晾干后，在焙烧成陶模。一经焙烧，蜡模全部熔化流失，只剩陶模。一般制泥模时就留下了浇注口，再从浇注口灌入金属熔液，冷却后，所需的零件就制成了。

上述熔模铸造工艺主要存在以下问题：①成本高，目前熔模铸造除制模蜡料可以回收外，其余像制壳所用的砂子，石英粉，水玻璃，耐火泥等再生利用困难，增加了新砂的使用提升生产成本。②环境污染严重，熔模铸造在制壳时采用的是氯化铵作为硬化剂，氯化铵挥发出的氨气对环境造成影响对员工身体形成危害，模壳焙烧一般的厂家采用的是以煤炭作为热源，由于气体净化处理设备成本高，直接排放污染大气，正规企业采用电或天然气作为热源，但模壳在焙烧时还是会产生大量的有害气体。③加工工序多，包括压蜡、修蜡、组树、制壳、熔蜡、焙烧、浇铸、清砂、切割、粗磨、精磨、抛丸、等工序。流程长，质量难以控制，导致交货周期长。

如上所述现有铸造技术存在的不足，使得熔模铸造难以大批量，低成本，高效率，高合格率地铸造精细尺寸精度的铸钢件（船用件、绑扎件）。

发明内容

本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种利用覆膜砂生产铸钢件的铸造方法，铸造精度高，合格率高，适用于大批量生产，且成本较低，产生污染较低。

本发明包括以下步骤：

1）浇铸工艺设计：根据客户图纸及技术要求进行工艺评审，依据浇铸模拟软件设计出合理的浇铸系统。

2）模具设计开发：根据设计好的浇注系统转化为三维模型，其中包含模具分型面，排气系统，脱模机构的设计，再通过CNC加工品质检查合格后进行组合装配。

3）装配模具：模具安装射芯机上，射板等配套安装，将加热管电源接通，进行手动试机。

4）制作砂壳，砂芯：手动试机完成后，射芯机料斗内加入覆膜砂，将加热按钮拨至开位置，将模具加热至246~274℃后持续加热使模具保持该温度，通过气体压力将覆膜砂射入模具内，射砂压力调节至3.0~6.0Mpa，射砂时间5~7s,固化时间1~2min，按自动按钮，单个循环完成后取出砂壳，泥芯。

5）组模：去除砂壳，砂芯的飞边，用粘结剂按照步骤2）的设计进行组模；

6）浇铸成型：将砂壳固定好后即可进行浇铸，合理控制好钢水的元素成分，浇铸温度，浇铸速度将钢水从浇口杯注入砂壳，直至浇口杯内钢水与浇口杯齐平即可。

7）后处理：浇铸完成后至少30分钟取出产品，24小时后切除浇冒口，将产品表面打磨光滑，平整，检查产品的表面质量及尺寸，合格品即为成品。

步骤4）中使用的覆膜砂规格为，粒度70~140目，常温抗拉强度3.0~3.5Mpa，高温抗拉强度1.2~1.6Mpa，发气量为14~16ml/g。

步骤4）中砂壳，砂芯采用热芯盒模，加热管功率2KW，加热温度为246~274℃。

本发明有益效果在于：

1、成本低：①一次性出资少，一次性投入为热芯盒射芯机和模具。②出产成本低，只有覆膜砂和脱模剂是消耗品，覆膜砂技术制壳仅有一台射芯机耗电。

2、制壳环节少，效率高：①制壳环节少、出产周期短，利用气压将覆膜砂射入金属型型腔中，选用加热管间接对覆膜砂进行加热固化，然后形成型壳，即可合箱浇注。②生产产值高。③覆膜砂成型性好，轮廓明晰，技术出品率高，可到达90%以上，出产进程只要制壳、浇铸和后处理三个进程，技术进程简略，受环境因素影响小，只要模具结构设计合理，钢水质量优良，温度合格，浇注速度适宜，就能得到合格的铸件，进程简略操控。

3，无污染，生产过程环境较好，劳动强度较低，覆膜砂溃散性好，在浇注进程中剧烈焚烧，游离的苯酚在浇注时排放少，浇注完成后型壳自行溃散，铸件整理简略。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

本发明包括以下步骤：

1）浇铸工艺设计：根据客户图纸及技术要求进行工艺评审，依据浇铸模拟软件设计出合理的浇铸系统。以最常用的船用件部件半自动锁壳体为例，产品单重1.34公斤，材质为SCW480，热处理要求为正火，表面处理要求为热镀锌，锌层厚度75-120μm根据图纸要求按单付模具一出四设计模具，工艺出品率60%，可以叠起浇铸，每只模组可以浇铸8只-12只产品。

2）模具设计开发：根据设计好的浇注系统转化为三维模型，其中包含模具分型面，排气系统，脱模机构的设计，再通过CNC加工品质检查合格后进行组合装配。

3）装配模具：模具安装射芯机上，射板等配套安装，将加热管电源接通，进行手动试机。

4）制作砂壳，砂芯：手动试机完成后，射芯机料斗内加入覆膜砂，将加热按钮拨至开位置，将模具加热至246℃后持续加热使模具保持该温度，通过气体压力将覆膜砂射入模具内，射砂压力调节至3Mpa，射砂时间5s,固化时间1min，按自动按钮，单个循环完成后取出砂壳，泥芯。其中，使用的覆膜砂规格为，粒度70目，常温抗拉强度3.0Mpa，高温抗拉强度1.2Mpa，发气量为14ml/g。砂壳，砂芯采用热芯盒模，加热管功率2KW，加热温度为246℃。

5）组模：去除砂壳，砂芯的飞边，用粘结剂按照步骤2）的设计进行组模；

6）浇铸成型：将砂壳固定好后即可进行浇铸，熔炼钢水的元素成分要求（%）：C≤0.22，Si≤0.8，Mn≤1.5,P≤0.04,S≤0.04,Cr≤0.5,Ni≤0.5,CE≤0.45.元素成分合格后，用除渣剂去除钢水表面的垃圾及油状物，加入0.3公斤的铝丝进行沉底脱氧后测钢液温度，钢液温度控制在1600-1620℃即可安排浇铸。将钢水从浇口杯缓缓注入砂壳，直至浇口杯内钢水与浇口杯齐平即可。

7）后处理：浇铸完成后至少30分钟取出产品，24小时后切除浇冒口，将产品表面打磨光滑，平整，检查产品的表面质量及尺寸，合格品安排正火，正火温度900℃，保温1小时后风冷，放入抛丸机去除氧化皮后进行镀锌，锌层厚度75-120μm即为成品。

实施例2

本发明包括以下步骤：

1）浇铸工艺设计：根据客户图纸及技术要求进行工艺评审，依据浇铸模拟软件设计出合理的浇铸系统。以最常用的船用件部件半自动锁壳体为例，产品单重1.34公斤，材质为SCW480，热处理要求为正火，表面处理要求为热镀锌，锌层厚度75-120μm根据图纸要求按单付模具一出四设计模具，工艺出品率60%，可以叠起浇铸，每只模组可以浇铸8只-12只产品。

2）模具设计开发：根据设计好的浇注系统转化为三维模型，其中包含模具分型面，排气系统，脱模机构的设计，再通过CNC加工品质检查合格后进行组合装配。

3）装配模具：模具安装射芯机上，射板等配套安装，将加热管电源接通，进行手动试机。

4）制作砂壳，砂芯：手动试机完成后，射芯机料斗内加入覆膜砂，将加热按钮拨至开位置，将模具加热至260℃后持续加热使模具保持该温度，通过气体压力将覆膜砂射入模具内，射砂压力调节至4.5Mpa，射砂时间6s,固化时间1.5min，按自动按钮，单个循环完成后取出砂壳，泥芯。其中，使用的覆膜砂规格为，粒度100目，常温抗拉强度3.25Mpa，高温抗拉强度1.4Mpa，发气量为15ml/g。砂壳，砂芯采用热芯盒模，加热管功率2KW，加热温度为260℃。

5）组模：去除砂壳，砂芯的飞边，用粘结剂按照步骤2）的设计进行组模；

6）浇铸成型：将砂壳固定好后即可进行浇铸，熔炼钢水的元素成分要求（%）：C≤0.22，Si≤0.8，Mn≤1.5,P≤0.04,S≤0.04,Cr≤0.5,Ni≤0.5,CE≤0.45.元素成分合格后，用除渣剂去除钢水表面的垃圾及油状物，加入0.3公斤的铝丝进行沉底脱氧后测钢液温度，钢液温度控制在1600-1620℃即可安排浇铸。将钢水从浇口杯缓缓注入砂壳，直至浇口杯内钢水与浇口杯齐平即可。

7）后处理：浇铸完成后至少30分钟取出产品，24小时后切除浇冒口，将产品表面打磨光滑，平整，检查产品的表面质量及尺寸，合格品安排正火，正火温度900℃，保温1小时后风冷，放入抛丸机去除氧化皮后进行镀锌，锌层厚度75-120μm即为成品。

实施例3

本发明包括以下步骤：

1）浇铸工艺设计：根据客户图纸及技术要求进行工艺评审，依据浇铸模拟软件设计出合理的浇铸系统。以最常用的船用件部件半自动锁壳体为例，产品单重1.34公斤，材质为SCW480，热处理要求为正火，表面处理要求为热镀锌，锌层厚度75-120μm根据图纸要求按单付模具一出四设计模具，工艺出品率60%，可以叠起浇铸，每只模组可以浇铸8只-12只产品。

2）模具设计开发：根据设计好的浇注系统转化为三维模型，其中包含模具分型面，排气系统，脱模机构的设计，再通过CNC加工品质检查合格后进行组合装配。

3）装配模具：模具安装射芯机上，射板等配套安装，将加热管电源接通，进行手动试机。

4）制作砂壳，砂芯：手动试机完成后，射芯机料斗内加入覆膜砂，将加热按钮拨至开位置，将模具加热至74℃后持续加热使模具保持该温度，通过气体压力将覆膜砂射入模具内，射砂压力调节至6Mpa，射砂时间6s,固化时间2min，按自动按钮，单个循环完成后取出砂壳，泥芯。其中，使用的覆膜砂规格为，粒度140目，常温抗拉强度3.5Mpa，高温抗拉强度1.6Mpa，发气量为16ml/g。砂壳，砂芯采用热芯盒模，加热管功率2KW，加热温度为246℃。

5）组模：去除砂壳，砂芯的飞边，用粘结剂按照步骤2）的设计进行组模；

6）浇铸成型：将砂壳固定好后即可进行浇铸，熔炼钢水的元素成分要求（%）：C≤0.22，Si≤0.8，Mn≤1.5,P≤0.04,S≤0.04,Cr≤0.5,Ni≤0.5,CE≤0.45.元素成分合格后，用除渣剂去除钢水表面的垃圾及油状物，加入0.3公斤的铝丝进行沉底脱氧后测钢液温度，钢液温度控制在1600-1620℃即可安排浇铸。将钢水从浇口杯缓缓注入砂壳，直至浇口杯内钢水与浇口杯齐平即可。

7）后处理：浇铸完成后至少30分钟取出产品，24小时后切除浇冒口，将产品表面打磨光滑，平整，检查产品的表面质量及尺寸，合格品安排正火，正火温度900℃，保温1小时后风冷，放入抛丸机去除氧化皮后进行镀锌，锌层厚度75-120μm即为成品。

本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种利用覆膜砂生产铸钢件的铸造方法，其特征在于包括以下步骤：

1）设计浇铸工艺；

2）设计开发模具；

3）装配模具，将模具安装射芯机上；

4）制作砂壳，砂芯：在射芯机料斗内加入覆膜砂，将模具加热至246~274℃后持续加热使模具保持该温度，通过气体压力将覆膜砂射入模具内，射砂压力调节至3.0~6.0Mpa射砂时间5~7s，固化时间1~2min，射砂完成后取出砂壳，砂芯；

5）组模：去除砂壳，砂芯的飞边，用粘结剂按照步骤2）的设计进行组模；

6）浇铸成型；

7）后处理：浇铸完成后至少30钟出产品，24小时后切除浇冒口，将产品表面打磨光滑，平整，进行质检。

2.根据权利要求1所述的利用覆膜砂生产铸钢件的铸造方法，其特征在于：步骤3）中模具安装后对射芯机进行手动试机。

3.根据权利要求1所述的利用覆膜砂生产铸钢件的铸造方法，其特征在于：步骤4）中使用的覆膜砂规格为，粒度70~140目，常温抗拉强度3.0~3.5Mpa，高温抗拉强度1.2~1.6Mpa，发气量为14~16ml/g。

4.根据权利要求1所述的利用覆膜砂生产铸钢件的铸造方法，其特征在于：步骤4）中砂壳，砂芯采用热芯盒模，加热管功率2KW。