CN1072072C - 一种消失模铸造方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种消失模铸造方法和专用设备，主要在普通消失模铸造方法和设备的基础上进行了改进，其特点是在砂箱4内放置发泡模型2，填入石英砂3，在型砂紧实后，在砂箱顶部覆盖塑料膜1，并在砂箱4内部安置抽真空终端管5，直至铸件完全凝固。采用本发明可使用普遍发泡材料，简化加工工序，提高铸件成品率，降低铸件成本。
Description
本发明属于一种铸造方法及专用设备，尤其涉及一种用于浇注铸铁的消失模铸造法及其设备。
消失模铸造是将聚苯乙烯泡沫模型埋入非粘结砂中造型，用高温金属液浇注，金属液取代泡沫模型形成铸件的一种工艺方法。这种方法已经用于生产灰口铁、非铁类金属铸件和不锈钢铸件，在CN1091342A中就有详细介绍。但到目前为止，利用生产灰口铁、非铁类金属铸件的消失模方法浇注球墨铸铁是行不通的，当铁水浇入铸型时，模型气化产生大量含碳气体，这些气体若不及时排出，就会造成铸型塌陷，铸件难以成形，即使采取措施改善铸型排气条件，在铸型内部气压大于0.05MPa(15”汞高以下真空)时，也会产生严重积碳、折皱、冷隔等铸造缺陷。球墨铸铁本身含碳量高(C3.5％～3.9％)，更加剧了这类缺陷的形成。为了使用消失模铸造方法来生产不锈钢铸件，在CN1091342A中采用了铸造专用的可发性聚苯乙烯(EPS)或可发性聚甲基丙烯酸甲酯(EPMMA)制模，其目的是提高模型强度和刚性，降低密度，控制浇注过程中的气化产物量，减少铸造缺陷，但用该方法铸造的其产品成本太高，在生产球墨铸铁铸件时明显不经济，且实现该方法的专用设备又由于不能较好地均匀控制砂箱内部真空度，使其铸件仍不能令人满意。因此，采用CN1091342A中公开的方法生产球墨铸铁件，也无法满足低成本、高成品率的批量生产技术要求。
本发明提供一种可使用普通发泡材料EPS制模，加工工序简单、易实现在生产线上操作控制，铸件成品率高且成本低的球墨铸铁消失模铸造方法和专用设备。
为了实现上述目的，本发明提供了一种消失模铸造方法，是在砂箱内放置由发泡材料制作的模型，填砂紧实后，在砂箱顶部覆盖塑料膜，并在砂箱内部抽真空，将熔化的金属浇注到所述发泡模型区域，直至铸件完全凝固；其特点在于所述浇注的金属为球墨铸铁，所述模型是由普通发泡材料EPS制作；浇注时填充干砂的紧实度在1.60g/cm3以上，砂型内部的真空度处于0.050～015Mpa，相当于真空度15″～26″汞高。
为了实现上述目的，本发明还提供了一种使用上述方法的专用设备，主要由砂箱及其内部的发泡模型和石英砂组成，砂箱为一上部敞开的密闭容器，在砂箱的顶部覆盖有塑料膜；其特点在于在所述砂箱周边均匀分布有多个抽真空终端管，在砂箱一侧安装有与真空泵相连的抽真空接口，所述的抽真空终端管均与抽真空接口相接通。
上述的铸造设备，其特征在于在所述砂箱底部中间还固定有一个半轴，在砂箱两侧壁上方分别安装有至少2个吊耳。
采用上述铸造方法后，在铸造球墨铸铁件时可将浇注过程中模型气化产生的大量含碳气体排出型腔，减少积碳、折皱、冷隔等铸造缺陷。采用普通发泡材料制成的模型，与铸造专用EPS、EPMMA相比，普通EPS的特点是分子量低，模型强度低、密度高、发气量大，采用普通EPS制模生产球墨铸铁大大降低了铸件产品成本。又由于严格控制砂型内部气压处于砂型内部的真空度处于0.050～015Mpa，相当于真空度15″～26″汞高。再加上其具备较高的强度和较好的透气性，使浇注过程中因模型气化产生的大量含碳气体顺利排出型腔，有利于球墨铸件成形并减少积碳、折皱、冷隔等铸造缺陷。由于浇注时砂型的紧实度在1.60g/cm3以上，这种高度紧实的砂型能有效地防止球墨铸铁在凝固过程中的型壁移动，对于中小型球墨铸铁件不需采用冒口补缩就能获得健全铸件。
采用上述铸造设备，使得砂箱内部的真空度更均匀，浇注过程中模型气化所产生的含碳气体更快地排出型腔，工艺控制参数的范围加大，同时砂箱的设计结构也易于在半自动生产线上实现批量操作加工和控制。
总之，采用上述方法和设备后，避免了浇注过程中因模型气化造成的铁水喷溅，砂型内较高的真空度，使得模型气化产物透过涂层被抽走，减少了浇注高碳当量铸铁时易产生折皱、积碳、冷隔的危险，从而降低了对制模材料的要求。在生产球墨铸铁件时不必使用铸造专用制模材料制模，仅用普通发泡材料EPS就可获得健全铸件。由于砂箱顶部覆盖塑料薄膜，铸型具有很高的紧实度，可以有效抵抗球墨铸铁凝固期间的型壁移动，从而防止球墨铸铁件的缩松。对于中小球墨铸铁件来说，无需使用冒口即能获得致密铸件。使得铸件成品率提高，生产成本降低。
下面结合附图进一步说明本发明的实施实例。
图1是本发明的一种消失模铸造方法实施的专用设备示意图。
本发明的工艺流程主要由模型制作、造型和浇注以及旧砂处理三部分组成，其中造型及浇注工艺流程由如下步骤组成：倒尽铸件及残砂，空砂箱准备，填充底砂并铺平，在砂箱内放置聚苯乙烯发泡模型串，加砂，在三维振动台上振动紧实，在砂箱表面覆盖塑料薄膜，抽真空，浇注，冷却，落砂。
在图1中，本发明的专用设备主要由塑料薄膜1、聚苯乙烯发泡模型2、石英砂3、砂箱4、抽真空终端管5以及抽真空接口和真空泵组成。抽真空终端管5为一种挠性金属管，其被匀均布置在砂箱四周箱壁附近，抽真空终端管5均与安装砂箱侧面的抽真空接口连通。此外，砂箱底部中间还固定有一个半轴，在砂箱两侧壁上方分别安装有至少2个吊耳，用于在三维振动机上振动紧实并，便于在半自动生产线上操作，以提高生产效率。目前已建成一条采用本发明方法和专用设备，生产率为30箱/小时的半自动生产线。砂箱尺寸为1000×1100×1400mm，采用3t冲天炉，3t无芯感应电炉双联熔炼，可生产DN100～600的各种形式3000多种球墨铸铁管件。
Claims (3)
1、一种消失模铸造方法，是在砂箱内放置由发泡材料制作的模型，填砂紧实后，在砂箱顶部覆盖塑料膜，并在砂箱内部抽真空，将熔化的金属浇注到所述发泡模型区域，直至铸件完全凝固；其特征在于所述浇注的金属为球墨铸铁，所述模型是由普通发泡材料EPS制作；浇注时填充干砂的紧实度在1.60g/cm3以上，砂型内部的真空度处于0.050-0.015Mpa。
2、根据权利要求1所述的消失模铸造方法，其特征在于对于中小型球墨铸铁件可采用无冒口浇注。
3、一种用于权利要求1所述方法的专用设备，主要由砂箱及其内部的发泡模型和石英砂组成，在砂箱的顶部覆盖有塑料膜；其特征在于在所述砂箱周边均匀分布有多个抽真空终端管，在砂箱一侧安装有与真空泵相连的抽真空接口，所述的抽真空终端管均与抽真空接口相接通；在所述砂箱底部中间还固定有一个半轴，在砂箱两侧壁上方分别安装有至少2个吊耳。
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