CN106583652A - 一种熔模铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种熔模铸造方法，其包括：配置蜡模料；制作蜡模；制作蜡模芯；连接蜡模芯和蜡模；配置表面涂料；涂覆粗锆英砂；配置加强层涂料；涂覆细锆英砂；配置外层涂料；涂覆外层涂料；重复步骤S200；熔化蜡模模组；型壳的焙烧；浇注金属；脱壳和清理。本发明通过回收蜡模料的使用，有效地避免了蜡模料的浪费，从而可以有效地保护环境；而且本发明通过重复步骤S200的方式，得到了型壳，此时所述型壳各层连接紧密，强度大，即使浇注镍基高温合金，也不会出现裂缝。

Description

一种熔模铸造方法

技术领域

本发明涉及浇注工艺领域，尤其涉及一种熔模铸造方法。

背景技术

在现有技术中,熔模铸造方法，简单说就是用易熔材料制成可熔性模型,在其上涂覆若干层特制的耐火涂料，经过干燥和硬化形成一个整体型壳后，再用蒸汽或热水从型壳中熔掉模型，然后把型壳置于砂箱中，在其四周填充干砂造型，最后将铸型放入焙烧炉中经过高温焙烧，铸型或型壳经焙烧后，于其中浇注熔融金属而得到铸件。

但是在熔模铸造过程中，制备蜡模的过程中，蜡模在热水中溶解后，一般被白白地损失掉，浪费了资源，污染了环境；而且常规方法中制备的型壳强度较低，在铸造镍基高温合金时，容易出现裂缝，从而影响铸件质量。

而且，现有熔模铸造工艺中，其外层均是通过水玻璃来制备涂料，并在涂料涂覆以后在粘结石英砂，这种工艺所制备的型壳的外层强度较差，不适宜高熔点的合金材料的精密铸造。

发明内容

本发明目的是一种熔模铸造方法，其能够对蜡模溶解后的蜡进行回收利用，节约了资源，污染了环境，而且型壳的强度较高。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：一种熔模铸造方法，其包括：

S110、将石蜡和硬脂酸以1:1的质量比放入容器内加热至120℃，并保持5-10分钟，以形成蜡液；将所述蜡液放入搅拌桶内，边搅拌边加入所述回收蜡模料，并自然冷却，利用旋转的浆液和浆液中的热量使回收蜡模料和蜡液形成糊状；

S120、将糊状蜡模料通过打蜡机注入制作蜡模的压型，此时所述打蜡机的注蜡嘴对准制作蜡模的压型的注蜡口进行打蜡，当糊状蜡模料通过注蜡口溢出或者通过所述制作蜡模的压型溢出时，停止注蜡；将制作蜡模的压型在空气中冷却5分钟，拆开制作蜡模的压型，得到蜡模；将蜡模放入温度10-20℃的水中进行迅速冷却；对冷却后的蜡模进行修整，修整所述蜡模时，从所述蜡模所切除的部分即形成回收蜡模料；

S130、将糊状蜡模料通过打蜡机注入制作蜡模芯的压型，此时所述打蜡机的注蜡嘴对准制作蜡模芯的压型的注蜡口进行打蜡，当糊状蜡模料通过注蜡口溢出或者通过所述制作蜡模芯的压型溢出时，停止注蜡；将制作蜡模芯的压型在空气中冷却5分钟，拆开压型，得到蜡模芯；

S140、将薄片烙铁加热至200℃，并将蜡模与所述蜡模芯的连接处放置于所述薄片烙铁上1-2秒，使所述蜡模的连接处融化，并焊接于所述蜡模芯上，形成蜡模模组；

S150、将固溶胶、表面活性剂、去泡剂和锆英粉以100:0.3：0.3:300混合均匀，当粘度达到要求时，得到表面涂料，将所述蜡模模组浸入所述表面涂料中；

S160、将表面覆盖有表面涂料的蜡模模组放入沸腾砂床中，使得所述蜡模模组的表面粘结粗锆英砂，所述粗锆英砂的粒度为60-80目；

S170、将固溶胶和铝矾土以1:(2-3)混合均匀，当粘度达到要求时，得到加强层涂料，并将粘结粗锆英砂之后的蜡模模组放入加强层涂料中浸泡；

S180、将表面覆盖有表面涂料的蜡模模组放入沸腾砂床中，使得所述蜡模模组的表面粘结细锆英砂，所述细锆英砂的粒度为30-50目；

S190、分别将粘土、氯化镁、氧化镧、碳化硅、氮化硼、胶体二氧化硅、氧化锆和氧化钛研磨至100目，并按照重量比10:3:2.5:5:1:20:5:6混合均匀，加入固溶胶搅拌成成粘稠状；

S200、将步骤S180处理后的蜡模模组放入外层涂料中浸泡5秒，自然风干；

S210、重复所述步骤S200多次，直到所述蜡模模组的外部覆盖5mm厚的型壳；

S220、将带有蜡模模组的型壳放在80～90℃的硫酸水溶液中，使蜡模料熔化后，从浇注系统中流出，此时所述流出的蜡模料漂浮于所述硫酸水溶液上方，将流出的蜡模料取出，自然冷却，得到回收蜡模料；

S230、把脱除蜡模料后的型壳放入加热炉中，加热到1000℃，保温3小时，烧去型壳内的残蜡和水分，净洁型腔；

S240、将型壳从焙烧炉中取出后，在型壳周围堆放干砂，加固型壳，然后将镍基合金原料投入真空熔炼室中，将真空熔炼室抽真空；将真空熔炼室加热到1600℃，使真空熔炼室中的镍基合金原料熔化，维持真空熔炼室中真空度100Pa；待真空熔炼室中的原料完全熔化后，向真空熔炼室中通入惰性气体进行精炼，维持真空熔炼室中的压强为500Pa；然后向型壳浇入合金液，并凝固冷却；

S250、用人工去掉型壳、切除浇冒口，清理后即得铸件。

本发明具有如下有益效果：本发明通过回收蜡模料的使用，有效地避免了蜡模料的浪费，从而可以有效地保护环境；而且本发明通过重复步骤S200的方式，得到了型壳，此时所述型壳各层连接紧密，强度大，即使浇注镍基高温合金，也不会出现裂缝。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步阐述。

实施例1

本实施例提供了一种熔模铸造方法，尤其是一种通过镍基高温合金铸造叶轮的方法，其包括：

S110、配置蜡模料

将石蜡和硬脂酸以1:1的质量比放入容器内加热至120℃，并保持5-10分钟，以形成蜡液，将所述蜡液放入搅拌桶内，边搅拌边加入下述回收蜡模料，并自然冷却，利用旋转的浆液和浆液中的热量使回收蜡模料和蜡液形成糊状。

S120、制作蜡模

将糊状蜡模料通过打蜡机注入制作蜡模的压型，此时所述打蜡机的注蜡嘴对准制作蜡模的压型的注蜡口进行打蜡，当糊状蜡模料通过注蜡口溢出或者通过所述制作蜡模的压型溢出时，停止注蜡，此时蜡模不会出现中空或者气泡等缺陷。

将制作蜡模的压型在空气中冷却5分钟，拆开制作蜡模的压型，得到蜡模。将蜡模放入温度10-20℃的水中进行迅速冷却，以防止蜡模中的余温使得蜡模变形，从而可以提高蜡模的精度，进一步可以提高铸件的精度。

本实施例中，对冷却后的蜡模进行修整，修整所述蜡模时，从所述蜡模所切除的部分即形成回收蜡模料。

S130、制作蜡模芯

将糊状蜡模料通过打蜡机注入制作蜡模芯的压型，此时所述打蜡机的注蜡嘴对准制作蜡模芯的压型的注蜡口进行打蜡，当糊状蜡模料通过注蜡口溢出或者通过所述制作蜡模芯的压型溢出时，停止注蜡，此时蜡模芯不会出现中空或者气泡等缺陷。

将制作蜡模芯的压型在空气中冷却5分钟，拆开压型，得到蜡模芯。

S140、连接蜡模芯和蜡模

将薄片烙铁加热至200℃，并将蜡模与所述蜡模芯的连接处放置于所述薄片烙铁上1-2秒，使所述蜡模的连接处融化，并焊接于所述蜡模芯上，形成蜡模模组。

本实施例中，可以在所述蜡模芯上连接多个蜡模，或者可以在一个蜡模上连接蜡模芯，此时可以通过薄片烙铁加热所述蜡模芯，并将所述蜡模芯固定于所述蜡模上。

S150、配置表面涂料

将固溶胶、表面活性剂、去泡剂和锆英粉以100:0.3：0.3:300混合均匀，当粘度达到要求时，得到表面涂料，将所述蜡模模组浸入所述表面涂料中。

S160、涂覆粗锆英砂

将表面覆盖有表面涂料的蜡模模组放入沸腾砂床中，使得所述蜡模模组的表面粘结粗锆英砂，本实施例中，所述粗锆英砂的粒度为60-80目。

S170、配置加强层涂料

将固溶胶和铝矾土以1:(2-3)混合均匀，当粘度达到要求时，得到加强层涂料，并将粘结粗锆英砂之后的蜡模模组放入加强层涂料中浸泡。

S180、涂覆细锆英砂

将表面覆盖有表面涂料的蜡模模组放入沸腾砂床中，使得所述蜡模模组的表面粘结细锆英砂，本实施例中，所述细锆英砂的粒度为30-50目。

S190、配置外层涂料

分别将粘土、氯化镁、氧化镧、碳化硅、氮化硼、胶体二氧化硅、氧化锆和氧化钛研磨至100目，并按照重量比10:3:2.5:5:1:20:5:6混合均匀，加入固溶胶搅拌成成粘稠状。

S200、涂覆外层涂料

将步骤S180处理后的蜡模模组放入外层涂料中浸泡5秒，自然风干；

S210、重复步骤S200

重复所述步骤S200多次，例如10次，直到所述蜡模模组的外部覆盖5mm厚的型壳；本发明通过上述外层涂料涂覆并风干，改变了现有技术中的型壳采用涂料和石英砂交互使用的方法，使得型壳具有较高强度，满足一些高熔点合金的精密铸造。

S220、熔化蜡模模组

将带有蜡模模组的型壳放在80～90℃的硫酸水溶液中，使蜡模料熔化后，从浇注系统中流出，此时所述流出的蜡模料漂浮于所述硫酸水溶液上方，将流出的蜡模料取出，自然冷却，得到回收蜡模料。

本实施例中，为防止蜡模料中的硬脂酸变性(变成硬脂酸盐)，可以直接再硫酸水溶液中对带有蜡模模组的型壳进行处理，从而使得回收蜡模料具有较好的性能；而且为了防止硫酸与氧化物的反应，影响型壳的性能，本实施例中，所述硫酸水溶液的溶质质量浓度为5％，而且将反应时间控制在1-2分钟，只要蜡模料完全流出即可。

S230、型壳的焙烧

把脱除蜡模料后的型壳放入加热炉中，加热到1000℃，保温3小时，烧去型壳内的残蜡和水分，净洁型腔；

S240、浇注金属

将型壳从焙烧炉中取出后，在型壳周围堆放干砂，加固型壳，然后将镍基合金原料投入真空熔炼室中，将真空熔炼室抽真空；将真空熔炼室加热到1600℃，使真空熔炼室中的镍基合金原料熔化，维持真空熔炼室中真空度100Pa；待真空熔炼室中的原料完全熔化后，向真空熔炼室中通入惰性气体进行精炼，维持真空熔炼室中的压强为500Pa；然后向型壳浇入合金液，并凝固冷却。

S250、脱壳和清理

用人工去掉型壳、切除浇冒口，清理后即得铸件。

本实施例中，在所述步骤S160和S170之间还包括步骤S165，将所述步骤S160处理之后的蜡模模组浸入氨水中30秒，以提高所述蜡模模组的型壳强度；同时在所述步骤S180和S190之间还包括步骤S185，将所述步骤S180处理之后的蜡模模组浸入氨水中30秒，以进一步提高所述蜡模模组的型壳强度。

以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (1)

1.一种熔模铸造方法，其特征在于，包括：

S110、将石蜡和硬脂酸以1:1的质量比放入容器内加热至120℃，并保持5-10分钟，以形成蜡液；将所述蜡液放入搅拌桶内，边搅拌边加入所述回收蜡模料，并自然冷却，利用旋转的浆液和浆液中的热量使回收蜡模料和蜡液形成糊状；

S120、将糊状蜡模料通过打蜡机注入制作蜡模的压型，此时所述打蜡机的注蜡嘴对准制作蜡模的压型的注蜡口进行打蜡，当糊状蜡模料通过注蜡口溢出或者通过所述制作蜡模的压型溢出时，停止注蜡；将制作蜡模的压型在空气中冷却5分钟，拆开制作蜡模的压型，得到蜡模；将蜡模放入温度10-20℃的水中进行迅速冷却；对冷却后的蜡模进行修整，修整所述蜡模时，从所述蜡模所切除的部分即形成回收蜡模料；

S130、将糊状蜡模料通过打蜡机注入制作蜡模芯的压型，此时所述打蜡机的注蜡嘴对准制作蜡模芯的压型的注蜡口进行打蜡，当糊状蜡模料通过注蜡口溢出或者通过所述制作蜡模芯的压型溢出时，停止注蜡；将制作蜡模芯的压型在空气中冷却5分钟，拆开压型，得到蜡模芯；

S140、将薄片烙铁加热至200℃，并将蜡模与所述蜡模芯的连接处放置于所述薄片烙铁上1-2秒，使所述蜡模的连接处融化，并焊接于所述蜡模芯上，形成蜡模模组；

S150、将固溶胶、表面活性剂、去泡剂和锆英粉以100:0.3：0.3:300混合均匀，当粘度达到要求时，得到表面涂料，将所述蜡模模组浸入所述表面涂料中；

S160、将表面覆盖有表面涂料的蜡模模组放入沸腾砂床中，使得所述蜡模模组的表面粘结粗锆英砂，所述粗锆英砂的粒度为60-80目；

S170、将固溶胶和铝矾土以1:(2-3)混合均匀，当粘度达到要求时，得到加强层涂料，并将粘结粗锆英砂之后的蜡模模组放入加强层涂料中浸泡；

S180、将表面覆盖有表面涂料的蜡模模组放入沸腾砂床中，使得所述蜡模模组的表面粘结细锆英砂，所述细锆英砂的粒度为30-50目；

S190、分别将粘土、氯化镁、氧化镧、碳化硅、氮化硼、胶体二氧化硅、氧化锆和氧化钛研磨至100目，并按照重量比10:3:2.5:5:1:20:5:6混合均匀，加入固溶胶搅拌成成粘稠状；

S200、将步骤S180处理后的蜡模模组放入外层涂料中浸泡5秒，自然风干；

S210、重复所述步骤S200多次，直到所述蜡模模组的外部覆盖5mm厚的型壳；

S220、将带有蜡模模组的型壳放在80～90℃的硫酸水溶液中，使蜡模料熔化后，从浇注系统中流出，此时所述流出的蜡模料漂浮于所述硫酸水溶液上方，将流出的蜡模料取出，自然冷却，得到回收蜡模料；

S230、把脱除蜡模料后的型壳放入加热炉中，加热到1000℃，保温3小时，烧去型壳内的残蜡和水分，净洁型腔；

S240、将型壳从焙烧炉中取出后，在型壳周围堆放干砂，加固型壳，然后将镍基合金原料投入真空熔炼室中，将真空熔炼室抽真空；将真空熔炼室加热到1600℃，使真空熔炼室中的镍基合金原料熔化，维持真空熔炼室中真空度100Pa；待真空熔炼室中的原料完全熔化后，向真空熔炼室中通入惰性气体进行精炼，维持真空熔炼室中的压强为500Pa；然后向型壳浇入合金液，并凝固冷却；

S250、用人工去掉型壳、切除浇冒口，清理后即得铸件。