CN106365643A - 一种生产熔铸耐火材料过程中砂型造型的覆膜成型方法 - Google Patents

一种生产熔铸耐火材料过程中砂型造型的覆膜成型方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种生产熔铸耐火材料过程中砂型造型的覆膜成型方法,包括以下步骤:将覆盖有薄膜材料的模型放入打开的两个砂箱的中部,并一直保持悬吊状态,然后合并两侧的砂箱;从砂箱上部灌入型砂,并震荡盖实;盖实后在砂箱顶部灌砂口覆盖薄膜进行密封;利用砂箱内设置的真空器进行气体抽离形成负压;将砂箱内的模型从砂箱上端吊出砂箱完成覆膜。本发明通过覆膜能够使型砂成型后不容易出现塌箱的问题;通过不仅能够高效完整地为型砂覆膜,且减少工艺步骤,提高了生产效率;通过选用合适的真空度、EVA薄膜材料配比和石英砂类型,从多方面提高了生产效率,节省了生产成本,且得到较好的覆膜效果。

Description

一种生产熔铸耐火材料过程中砂型造型的覆膜成型方法
技术领域
本发明涉及覆膜方法领域,具体是指一种生产熔铸耐火材料过程中砂型造型的覆膜成型方法。
背景技术
目前,国内熔铸耐火材料生产企业普遍采用水玻璃结合的石英砂砂型,这也是造成我国熔铸耐火材料制品长期以来外观质量明显低于国外产品、市场竞争力明显低于国外产品的重要因素之一。另外,水玻璃砂含有大量溶剂物质,难以被再生利用,砂型为一次性使用,每年要产生大量工业垃圾,造成资源浪费和环境污染。
真空负压成型工艺是一种不用粘结剂、水和其它添加剂,仅用干砂、塑料薄膜密封、抽负压进行造型的技术,具备铸件尺寸精确、轮廓清晰、节能环保等方面的优点,而且该工艺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”。然而铸铁等金属材料的铸造技术和熔铸耐火材料技术,由于材料组成、温度等方面存在显著差异,因而将真空负压成型工艺运用于熔铸耐火材料行业仍有诸多问题亟待解决,例如在砂型造型时也容易出现塌箱的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能利用真空负压成型工艺来使砂型造型且通过在砂箱内覆膜以达到较好的砂型质量的生产熔铸耐火材料过程中砂型造型的覆膜成型方法。
本发明通过下述技术方案实现:
一种生产熔铸耐火材料过程中砂型造型的覆膜成型方法,包括以下步骤:
(1)将覆盖有薄膜材料的模型放入打开的两个砂箱的中部,并一直保持悬吊状态,然后合并两侧的砂箱;
(2)从砂箱上部灌入型砂,并震荡盖实;
(3)盖实后在砂箱顶部灌砂口覆盖薄膜进行密封;
(4)利用砂箱内设置的真空器进行气体抽离形成负压;
(5)将砂箱内的模型从砂箱上端吊出砂箱完成覆膜。
当灌砂震实后,应在砂箱上部的灌砂口再覆盖一层薄膜,从而在抽真空时能够防止上部塌陷而使得成型效果差;所述的真空器设置在砂箱两侧和底部,在抽真空时,模型上的塑料薄膜能够贴合在型砂表面;在抽真空一段时间后便向上拉出模型,模型穿破上部的薄膜然后被拉出,此时砂箱内还是负压状态,覆盖在砂箱顶部的薄膜能够很快的被吸入砂箱内并紧贴住成型的砂型表面,从而防止因模型抽离出现塌箱的问题。
为更好的实现本发明,进一步地,所述步骤(1)中模型的覆膜步骤为:
(1.1)设计模型,使模型a处凹部开口宽度L和b处凹槽深度H的比值限定在1:1.1~2.0范围内;
(1.2)准备好模型,并在模型内开有用来抽气的排气孔;
(1.3)选择并制备好薄膜;
(1.4)将薄膜均匀平整、无皱褶地贴合在模型表面;
(1.5)用真空泵开始抽气作业使薄膜紧紧贴合在模型表面;
(1.6)然后再对覆膜后的模型进行烘烤。
V法生产线砂型造型的关键技术步骤之一是塑料薄膜的覆膜成型,是指将塑料薄膜均匀平整地、无皱褶地密贴在模型表面上。薄膜是否较好的覆膜成型,除与薄膜本身的延伸性有关之外,还受模型横断面几何尺寸的影响。
欲使模型a处的薄膜均匀地与模型凹槽b密贴,则a处及其附近的薄膜,需要比其他平整处薄膜有更大的拉伸变形能力才行,若其拉伸形变量超过薄膜的允许值时,薄膜在该处将被撕破而不能成型。因此,模型在凹处的开口宽度L与该处的凹陷深度H的比值,决定了a处薄膜变形量的大小。
进一步地,所述步骤(1.6)中烘烤作业温度为60~80℃。通过烘烤作业,一是为了增加薄膜的可塑性,因为薄膜在冷态时塑性较差,不可能得到毫无皱褶的覆膜效果,而薄膜覆膜成型后的皱褶,会使铸件表面出现条痕,降低铸件表面的光洁度和精度;二是为了消除薄膜的弹性,如果薄膜的弹性没有消失,在浇注熔铸材料溶液时,高温熔体进入型腔后薄膜的某一局部可能烧失开口,其本身的弹性作用会使开口处撕开拉大,从而使松散的砂子暴露出来,发生铸件夹砂或轮廓不清等缺陷。
进一步地,所述步骤(2)中的型砂为石英砂,所述石英砂粒径为0.297~0.3mm,其中SiO2含量为96~98%。V法生产线砂型所用石英砂壁普通砂型而言较细。一方面,型砂中没有水分。粘结剂和附加物,浇筑时不会产生大量气体。另外塑料薄膜的发气量也很小,可以及时被真空泵抽走,故可用较细的砂子。另一方面,粒度较细的砂子,可使铸件获得较高的表面光洁度,并能防止高温溶液在真空泵的抽吸下,渗入到砂粒间隙中去,造成铸件的机械粘砂或产生毛刺,影响逐渐的表面光洁度。细砂较粗砂砂型比较,细砂支撑的砂型透气性较小,浇注时塑料薄膜被烧失后,漏气量就会较少,有利于保持砂型内外的压差。另外,细砂的填充性好,可提高砂型的强度,避免出现塌箱。
进一步地,所述薄膜采用EVA材质,其中醋酸乙烯酯的含量为14~19%。由于EVA是乙烯和醋酸乙烯酯单体的共聚物,其性能主要取决于共聚物中乙烯和醋酸乙烯酯这两种单体的比例和分子量多少一般来说,醋酸乙烯酯的含量越高,薄膜的伸长率就越好,但也会使其热敏感性增加,抗拉强度就会降低。所以选择合适的醋酸乙烯酯的含量能够提高整个薄膜的性能以适应砂型成型。
进一步地,所述步骤(4)中抽真空所需要的真空度为200~450Kpa。本方法中选取的真空度为200~450Kpa,而也可以在一些情况下采用550~600Kpa的真空度,具体采用的真空度数值应该视模型几何形状的复杂程度而定。当模型几何形状复杂时,所需要的真空度就应该大一点,反之则小一点。而过高的真空度反而会使薄膜被吸进模型和砂箱的通气孔内,使得该处薄膜起皱褶甚至破裂。
进一步地,所述薄膜的厚度为0.05~0.10mm。在覆膜成型过程中,通常尽可能使用较薄的薄膜,只有在凹凸度较大、砖型较大的模型上覆膜时,才可适当采用厚一点的薄膜。采用较薄的薄膜可减少发气量,这对于防止铸件产生呛火和气孔等都是有好处的。在加砂震实,砂箱盖膜时,则可以用成型性差一点、价格低廉的薄膜。
本发明与现有技术相比,具有以下优点及有益效果:
(1)本发明通过覆膜能够使型砂成型后不容易出现塌箱的问题,覆膜后能够是型砂具有较高的表面光洁度和一体性,在拉出模具后能够保持砂型稳定;
(2)本发明通过在模型表面通过抽真空方法先覆盖一层薄膜,然后进入砂型内反转贴在型砂表面,不仅能够高效完整地为型砂覆膜,且减少工艺步骤,提高了生产效率;
(3)本发明通过选用合适的真空度、EVA薄膜材料配比和石英砂类型,能够优化整个熔铸工艺,从多方面提高了生产效率,节省了生产成本,且得到较好的覆膜效果。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其他特征、目的和优点将会变得更为明显:
图1为本发明模型覆膜前的示意图;
图2为本发明模型覆膜后的示意图。
其中:1—薄膜,2—模型,a—模型凹槽开口处,b—模型凹槽,L—模型凹槽开口宽度,H—模型凹槽深度。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
实施例1:
本实施例的一种生产熔铸耐火材料过程中砂型造型的覆膜成型方法,如图1和图2所示,包括以下步骤:
(1)将覆盖有薄膜材料的模型放入打开的两个砂箱的中部,并一直保持悬吊状态,然后合并两侧的砂箱;
(2)从砂箱上部灌入型砂,并震荡盖实;
(3)盖实后在砂箱顶部灌砂口覆盖薄膜进行密封;
(4)利用砂箱内设置的真空器进行气体抽离形成负压;
(5)将砂箱内的模型从砂箱上端吊出砂箱完成覆膜。
当灌砂震实后,应在砂箱上部的灌砂口再覆盖一层薄膜,从而在抽真空时能够防止上部塌陷而使得成型效果差;所述的真空器设置在砂箱两侧和底部,在抽真空时,模型上的塑料薄膜能够贴合在型砂表面;在抽真空一段时间后便向上拉出模型,模型穿破上部的薄膜然后被拉出,此时砂箱内还是负压状态,覆盖在砂箱顶部的薄膜能够很快的被吸入砂箱内并紧贴住成型的砂型表面,从而防止因模型抽离出现塌箱的问题。
实施例2:
本实施例是在上述实施例的基础上,进一步地限定,所述步骤(1)中模型的覆膜步骤为:
(1.1)设计模型,使模型a处凹部开口宽度L和b处凹槽深度H的比值限定在1:1.1~2.0范围内;
(1.2)准备好模型,并在模型内开有用来抽气的排气孔;
(1.3)选择并制备好薄膜;
(1.4)将薄膜均匀平整、无皱褶地贴合在模型表面;
(1.5)用真空泵开始抽气作业使薄膜紧紧贴合在模型表面;
(1.6)然后再对覆膜后的模型进行烘烤。
V法生产线砂型造型的关键技术步骤之一是塑料薄膜的覆膜成型,是指将塑料薄膜均匀平整地、无皱褶地密贴在模型表面上。薄膜是否较好的覆膜成型,除与薄膜本身的延伸性有关之外,还受模型横断面几何尺寸的影响。欲使模型a处的薄膜均匀地与模型凹槽b密贴,则a处及其附近的薄膜,需要比其他平整处薄膜有更大的拉伸变形能力才行,若其拉伸形变量超过薄膜的允许值时,薄膜在该处将被撕破而不能成型。因此,模型在凹处的开口宽度L与该处的凹陷深度H的比值,决定了a处薄膜变形量的大小。本实施例的其他部分与上述实施例相同,不再赘述。
实施例3:
本实施例是在上述实施例的基础上,进一步地限定,进一步地,所述步骤(2)中的型砂为石英砂,所述石英砂粒径为0.297~0.3mm,其中SiO2含量为96~98%。如表1所示:
表1型砂质量对V法生产线砂型和铸件质量的影响
V法生产线砂型所用石英砂壁普通砂型而言较细;一方面,型砂中没有水分。粘结剂和附加物,浇筑时不会产生大量气体。另外塑料薄膜的发气量也很小,可以及时被真空泵抽走,故可用较细的砂子。另一方面,粒度较细的砂子,可使铸件获得较高的表面光洁度,并能防止高温溶液在真空泵的抽吸下,渗入到砂粒间隙中去,造成铸件的机械粘砂或产生毛刺,影响逐渐的表面光洁度。细砂较粗砂砂型比较,细砂支撑的砂型透气性较小,浇注时塑料薄膜被烧失后,漏气量就会较少,有利于保持砂型内外的压差。另外,细砂的填充性好,可提高砂型的强度,避免出现塌箱。本实施例的其他部分与上述实施例相同,不再赘述。
实施例4:
本实施例是在上述实施例的基础上,进一步地限定,所述步骤(1.6)中烘烤作业温度为60~80℃。通过烘烤作业,一是为了增加薄膜的可塑性,因为薄膜在冷态时塑性较差,不可能得到毫无皱褶的覆膜效果,而薄膜覆膜成型后的皱褶,会使铸件表面出现条痕,降低铸件表面的光洁度和精度;二是为了消除薄膜的弹性,如果薄膜的弹性没有消失,在浇注熔铸材料溶液时,高温熔体进入型腔后薄膜的某一局部可能烧失开口,其本身的弹性作用会使开口处撕开拉大,从而使松散的砂子暴露出来,发生铸件夹砂或轮廓不清等缺陷。本实施例的其他部分与上述实施例相同,不再赘述。
实施例5:
本实施例是在上述实施例的基础上,进一步地限定,所述薄膜采用EVA材质,其中醋酸乙烯酯的含量为14~19%。由于EVA是乙烯和醋酸乙烯酯单体的共聚物,其性能主要取决于共聚物中乙烯和醋酸乙烯酯这两种单体的比例和分子量多少一般来说,醋酸乙烯酯的含量越高,薄膜的伸长率就越好,但也会使其热敏感性增加,抗拉强度就会降低。所以选择醋酸乙烯酯的含量为14~19%,伸长率较好、方向性小且对加热温度敏感性差的EVA薄膜。在具有深凹结构的模型上覆膜成型时,其最终厚度减薄到0.006mm时也未发生破裂。本实施例的其他部分与上述实施例相同,不再赘述。
实施例6:
本实施例是在上述实施例的基础上,进一步地限定,所述步骤(4)中抽真空所需要的真空度为200~450Kpa。本方法中选取的真空度为200~450Kpa,而也可以在一些情况下采用550~600Kpa的真空度,具体采用的真空度数值应该视模型几何形状的复杂程度而定。当模型几何形状复杂时,所需要的真空度就应该大一点,反之则小一点。而过高的真空度反而会使薄膜被吸进模型和砂箱的通气孔内,使得该处薄膜起皱褶甚至破裂。本实施例的其他部分与上述实施例相同,不再赘述。
实施例7:
本实施例是在上述实施例的基础上,进一步地限定,所述薄膜的厚度为0.05~0.10mm。在覆膜成型过程中,通常尽可能使用较薄的薄膜,只有在凹凸度较大、砖型较大的模型上覆膜时,才可适当采用厚一点的薄膜。采用较薄的薄膜可减少发气量,这对于防止铸件产生呛火和气孔等都是有好处的。在加砂震实,砂箱盖膜时,则可以用成型性差一点、价格低廉的薄膜。本实施例的其他部分与上述实施例相同,不再赘述。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种生产熔铸耐火材料过程中砂型造型的覆膜成型方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)将覆盖有薄膜材料的模型放入打开的两个砂箱的中部,并一直保持悬吊状态,然后合并两侧的砂箱;
(2)从砂箱上部灌入型砂,并震荡盖实;
(3)盖实后在砂箱顶部灌砂口覆盖薄膜进行密封;
(4)利用砂箱内设置的真空器进行气体抽离形成负压;
(5)将砂箱内的模型从砂箱上端吊出砂箱完成覆膜。
2.根据权利要求1所述的一种生产熔铸耐火材料过程中砂型造型的覆膜成型方法,其特征在于:所述步骤(1)中模型的覆膜步骤为:
(1.1)设计模型,使模型a处凹部开口宽度L和b处凹槽深度H的比值限定在1:1.1~2.0范围内;
(1.2)准备好模型,并在模型内开有用来抽气的排气孔;
(1.3)选择并制备好薄膜;
(1.4)将薄膜均匀平整、无皱褶地贴合在模型表面;
(1.5)用真空泵开始抽气作业使薄膜紧紧贴合在模型表面;
(1.6)然后再对覆膜后的模型进行烘烤。
3.根据权利要求1所述的一种生产熔铸耐火材料过程中砂型造型的覆膜成型方法,其特征在于:所述步骤(1.6)中烘烤作业温度为60~80℃。
4.根据权利要求1所述的一种生产熔铸耐火材料过程中砂型造型的覆膜成型方法,其特征在于:所述步骤(2)中的型砂为石英砂,所述石英砂粒径为0.297~0.3mm,其中Si含量为96~98%。
5.根据权利要求1所述的一种生产熔铸耐火材料过程中砂型造型的覆膜成型方法,其特征在于:所述薄膜采用EVA材质,其中醋酸乙烯酯的含量为14~19%。
6.根据权利要求1所述的一种生产熔铸耐火材料过程中砂型造型的覆膜成型方法,其特征在于:所述步骤(4)中抽真空所需要的真空度为200~450Kpa。
7.根据权利要求1所述的一种生产熔铸耐火材料过程中砂型造型的覆膜成型方法,其特征在于:所述薄膜的厚度为0.05~0.10mm。
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