CN107570664A - 一种采用消失模铸造生产大尺寸圆盘类铸铁件的方法 - Google Patents

Abstract

一种采用消失模铸造生产大尺寸圆盘类铸铁件的方法，消失模铸造技术领域，系通过实施“珠粒选择、预先发泡、干燥熟化、模型制作、模型烘干、联接组合、沾涂烘干、组合拆分、干砂振实、负压抽吸、负压浇注、取出清理”技术方案，不仅解决了在铸造生产过程中消失模模型的珠粒选择欠妥和模型强度不足、发气量大、变形大所造成的铸件表面存有缝隙及尺寸因变形出现的不合格等问题，而且还解决了铸件模型燃烧不充分、铁液充型不稳定、铁液凝固不均衡、保压时间不足所产生的渣孔、缩松、缩孔等问题。本发明所述方法，构思新颖，层次清晰，操作简便，且易于实施，另外，铸造生产出的产品件，稳定性强，出品率高，具有可推广的实用价值。

Description

一种采用消失模铸造生产大尺寸圆盘类铸铁件的方法

技术领域

本发明属于消失模铸造技术领域，涉及一种采用消失模铸造生产铸铁件的方法，尤其涉及一种采用消失模铸造生产大尺寸圆盘类铸铁件的方法。

背景技术

公知的，消失模铸造技术与传统砂型铸造技术比较，前者能够有效地控制铸件的缺陷以及能够提高铸件尺寸精度和质量，且生产管理方便、易调整工艺，另外，消失模铸造系采用干砂造型，故此，易于回收利用造型用干砂等多方面的优点。

本发明所述大尺寸圆盘类铸铁件，系指该类铸铁件直径＞1000mm，且其壁厚≤35mm，即属于直径大且壁薄类的铸铁件。目前，该类铸铁件通常采用传统砂型铸造方法予以浇注制作完成，主要有：制图、制造木质或金属型模具、采用树脂砂制型（芯）、造型、浇注、铸件清理、废砂处理等制作过程。该过程虽可完成其铸造生产成形，但其操作复杂，稳定性差，出品率低，另外，成品件时常有缩松、缩孔等铸造缺陷，继而会直接影响到该类铸铁件的使用寿命和安全性，以及所用型（芯）砂的回收率和对环境的污染。

经查询，在公知文献中未见有涉及本发明所述“消失模铸造生产方法”制作该类铸铁件的记载和报道。另外，本申请人通过前期的实验研究获悉，采用消失模铸造生产该类铸铁件，主要存在有以下3个技术性难题：

1、在铸造生产过程中，因其消失模模型的珠粒选择随意欠妥，故易出现成型后的模型密度、紧凑度不合适，即模型强度不足及表面存有缝隙，直接影响到后续铸铁件的产出质量；

2、在铸造生产过程中，因其消失模模型的直径大且壁薄，故易在后续的烘干、沾涂、振实过程中产生变形，会使得产出的铸铁件尺寸因变形不符合规定的要求；

3、在铸造生产过程中，因缺乏有效技术措施，故使得铸铁件在浇注过程中易出现模型燃烧不充分、气化物难排出及铁液充型不稳定、凝固不均衡、保压时间不足等情况，即常出现较多较大的渣孔、缩松、缩孔等铸造缺陷；

综上可知，为改变传统砂型铸造方法存在的不足，以及攻克采用消失模铸造生产该类铸铁件所存在的技术性难题，可以说，这也是一个亟待解决的实际问题。

发明内容

为克服现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种采用消失模铸造生产大尺寸圆盘类铸铁件的方法，即通过实施“珠粒选择、预先发泡、干燥熟化、模型制作、模型烘干、联接组合、沾涂烘干、组合拆分、干砂振实、负压抽吸、负压浇注、取出清理”技术方案，不仅可解决在铸造生产过程中消失模模型的珠粒选择欠妥和模型强度不足、发气量大、变形大所造成的铸件表面存有缝隙及尺寸因变形出现的不合格等问题，而且还可解决铸件模型燃烧不充分、铁液充型不稳定、铁液凝固不均衡、保压时间不足所产生的渣孔、缩松、缩孔等问题。本发明所述方法，构思新颖，层次清晰，操作简便，且易于实施，另外，铸造生产出的产品件，稳定性强，出品率高，具有可推广的实用价值。

为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种采用消失模铸造生产大尺寸圆盘类铸铁件的方法，所用消失模模型原材料为可发性甲基丙烯酸甲脂与苯乙烯共聚树脂珠粒，简称STMMA珠粒；所用配套用具包括：消失模浇道、浇口杯、木条、砂箱、仿形冷铁；所用辅助材料包括：干砂、塑料薄膜、热熔胶、消失模专用涂料；所用工具包括：波美度检测仪、沾涂箱、手锯；所用设备包括：振实台、蒸汽预发泡机、模型成形机、涂料搅拌机、消失模抽真空系统；所用消失模成型模具为预先制作完成且和所需铸造生产大尺寸圆盘类铸铁件外形一致的金属成型模具，另外，在该金属成型模具上配置有“加料口”和“加料塞”；本发明所述的铸造生产方法步骤，依序如下：

1）珠粒选择：依据所需铸造生产的大尺寸圆盘类铸铁件的铸件最薄处壁厚尺寸，选择确定未发泡前的STMMA珠粒型号，即系选择所用珠粒的粒径，又称珠粒原始粒径选择；

2）预先发泡：即第一次发泡膨胀，系将已选择确定原始粒径的STMMA珠粒，依序注入蒸汽预发泡机内通过热蒸汽加热进行预先发泡，预先发泡温度85~95℃，预先发泡密度20~24g/L，直至发泡完成；

3）干燥熟化：将第一次发泡完成后的STMMA珠粒取出，放置料仓中干燥、通风，进行预先发泡后的熟化处理，熟化时间10~12小时；

4）模型制作：分以下四步依序实施：

4-1）将上述预先制作完成的金属成型模具安装在模型成形机上；

4-2）将熟化后的STMMA珠粒通过金属成型模具“加料口”填充到该模具的型腔内，填满后用“加料塞”塞住该模具的“加料口”；

4-3）采用热蒸汽将该模具的型腔加热，加热温度95~110℃，使上述第一次发泡膨胀完成后的STMMA珠粒再进行第二次发泡膨胀，并使其珠粒间相互融合成型，形成所需铸件消失模模型；

4-4）打开该模具，取出已成型的铸件消失模模型，即已完成所需铸铁件的第一件消失模模型的制作成型过程，随后重复实施上述步骤4-1）、4-2）、4-3）、4-4），完成第二件消失模模型的制作成型过程；若需继续制作，再依序重复实施上述四步骤即可；

5）模型烘干：将完成成型制作的铸件消失模模型置于烘干房内烘干，烘干温度40~50℃，烘干时间8~12小时，直至其模型不再因其烘干所造成的水分蒸发而引起的质量变化为止；

6）联接组合：又称两两联接组合，即取两件已完成烘干的铸件消失模模型和两件配套用的消失模浇道，合为一组，其中，以其模型中心孔线为基准，并使其两件模型底端面相向放置，且两底端面间距尺寸控制在100~150mm之间，随后，采用若干个木条在其模型外圆面上通过热熔胶粘结固定联接及支撑，另外，两件消失模浇道及粘结浇道木条背向放置，并分别采用热熔胶粘结在各自铸件消失模模型的对应位置上，至此完成两两联接组合固定；

7）沾涂烘干：在涂料搅拌机内将消失模专用涂料加水实施均匀性搅拌，并采用常规波美度检测仪检测其浓度，涂料的浓度控制范围为65~70波美度，随后，进行沾涂，即将经搅拌后涂料均匀涂覆在上述两两联接组合固定后的两件消失模铸件模型和两件消失模浇道的外表面上，并放置于烘干房内进行烘干，其中，涂层的厚度应控制在0.9~1.2mm之间；

8）组合拆分：将组合固定并经沾涂烘干后的粘结在两件消失模铸件模型的模型外圆面上的若干个木条，采用手锯一一锯断，即拆分成各自单独带有消失模浇道的消失模铸件模型即可，包括其上的粘结浇道木条；

9）干砂振实：分以下三步依序实施：

9-1）将砂箱的底端面放置于振实台上，并在砂箱箱内底部处放入厚度100~150mm的干砂，作为底砂，并振动紧实后刮平，随后在刮平后的底砂上面放置仿形冷铁；

9-2）继续放入干砂，继续振动紧实并刮平砂面，其砂面高于仿形冷铁上端面10~30 mm，随后将步骤8）组合拆分后的其中一个带有消失模浇道的消失模铸件模型，放置在刮平后的砂面上，并使其消失模铸件模型的模型底端面朝下，且位于仿形冷铁的正上方；

9-3）继续放入干砂，继续振动紧实并刮平砂面，且保证刮平后的砂面与砂箱的上端开口面以及消失模浇道上浇口端面平齐；

10）负压抽吸：分以下三步依序实施：

10-1）当步骤9）完成后，在振实刮平后的砂面与砂箱上端开口面上铺放一层塑料薄膜，并留出消失模浇道上浇口端面的开口；

10-2）在消失模浇道上浇口端面开口处放置浇口杯，并在其塑料薄膜上方铺上20~50mm厚度的干砂，且使其砂面不高于浇口杯的杯口处；

10-3）采用消失模抽真空系统，并通过砂箱上的抽真空吸口以及其上的侧壁透气孔∮1和十字底板上的底部透气孔∮2，将砂箱箱内砂粒间的空气通过透气通道沿吸口抽吸方向P抽吸走，其中，砂箱箱内负压值控制在0.04MPa；

11）负压浇注：将所需浇注且达到浇注温度的铸铁件铁液，通过浇口杯、消失模浇道注入铸件消失模模型的型腔内，最终凝固形成所需铸铁件，其中，在其浇注过程中，继续通过消失模抽真空系统进行负压抽吸，此时，砂箱箱内负压值控制在0.035~0.05MPa，另外，浇注完成后，将砂箱箱内的负压值提至0.06~0.07 MPa，保压时长为10~12min；

12）取出清理：所浇铸铁件在砂箱箱内自然冷却时长50~90min，随后通过吊具从砂箱内将已浇注完成的铸铁件取出，并进行后续的铸件清理，即可获得所需的大尺寸圆盘类铸铁件；若需继续铸造生产，可选取步骤8）后的带有消失模浇道的铸件消失模模型，并按照步骤9）之后的实施步骤持续操作，即可完成后续所需的大尺寸圆盘类铸铁件的持续铸造生产。

由于采用以上所述的技术方案，本发明可达到以下有益效果：

1、本发明，针对大尺寸圆盘类铸铁件的结构特征，通过实施“珠粒选择、预先发泡”技术方案，在保证铸件消失模模型的强度前提下，可有效解决其模型表面存有缝隙以及高温燃烧过程中的燃烧不充分和气化量大等问题，继而可提高铸铁件表面质量以及避免其内部产生碳渣、气孔等铸造缺陷。

2、本发明，针对大尺寸圆盘类铸铁件的结构特征，通过实施“干燥熟化、模型制作、模型烘干、联接组合、沾涂烘干、组合拆分” 技术方案，可有效解决因沾涂和烘干以及后续的落砂、振实过程中的易出现的模型变形所造成的模型尺寸超差的问题。

3、本发明，针对大尺寸圆盘类铸铁件的结构特征，由于在“干砂振实”技术方案的实施过程中，通过采用放置仿形冷铁的技术措施，即可防止振实过程中的变形，又可以为在后续浇注过程中的铁液充型稳定、凝固均衡奠定良好的技术基础。

4、本发明，针对大尺寸圆盘类铸铁件的结构特征，由于在“负压抽吸、负压浇注”技术方案的实施过程中，通过控制其砂箱内负压值的变化，如浇注过程中，负压值控制在0.035~0.05MPa，不仅可保证铁液充型的稳定性，而且便于模型高温燃烧时所产生的气化物顺利排出；再如浇注完成后，负压值控制在0.05~0.07MPa，且保压时长为10~12min，可进一步提高砂箱内的干砂紧实度，充分利用其铁液凝固过程中的石墨膨胀作用，减少甚至可消除大尺寸圆盘类铸铁件凝固时产生缩松、缩孔等缺陷的倾向。

5、本发明所述的一种采用消失模铸造生产大尺寸圆盘类铸铁件的方法，构思新颖，层次清晰，操作简便，且易于实施，其中，铸造生产出的产品，稳定性强，出品率高，具无铸造毛刺、飞边，并便于后续的铸件清理和所用干砂的回收利用，具有可推广的实用价值。

附图说明

图1为某大尺寸圆盘类铸铁件结构示意图；

图2为某大尺寸圆盘类铸铁件的消失模模型示意图；

图3为某大尺寸圆盘类铸铁件的两件消失模模型联接组合示意图；

图4为砂箱结构示意图；

图5为图4的K向视图；

图6为某大尺寸圆盘类铸铁件的干砂振实和负压抽吸及浇注工作示意图；

图7为某摩擦盘结构示意图；

图8为图7的局部Ⅰ放大示意图。

图中：1、圆盘类铸铁件；1a、铸件最薄处；2、铸件消失模模型；2a、模型最薄处；2b、模型底端面；2c、模型外圆面；3、消失模浇道；4、浇口杯；5、木条；5a、粘结浇道木条；6、砂箱；6a、抽真空吸口；6b、上端开口面；6c、底端面；6d、十字底板；6e、透气通道；7、振实台；8、干砂；9、仿形冷铁；10、塑料薄膜；11、摩擦盘；11a、薄壁散热处。

另图中：y、中心孔线；h、两底端面间距；∮1、侧壁透气孔；∮2、底部透气孔；P、吸口抽吸方向。

具体实施方式

通过下面的实施例可更详细的解释本发明所述的一种采用消失模铸造生产大尺寸圆盘类铸铁件的方法，本发明并局限于下面的实施例。

由图1至图6知，一种采用消失模铸造生产大尺寸圆盘类铸铁件的方法，所用消失模模型原材料为可发性甲基丙烯酸甲脂与苯乙烯共聚树脂珠粒，简称STMMA珠粒；所用配套用具包括：消失模浇道3、浇口杯4、木条5、砂箱6、仿形冷铁9；所用辅助材料包括：干砂8、塑料薄膜10、热熔胶、消失模专用涂料；所用工具包括：波美度检测仪、沾涂箱、手锯；所用设备包括：振实台7、蒸汽预发泡机、模型成形机、涂料搅拌机、消失模抽真空系统；所用消失模成型模具为预先制作完成且和所需铸造生产大尺寸圆盘类铸铁件外形一致的金属成型模具，另外，在该金属成型模具上配置有“加料口”和“加料塞”；本发明所述的铸造生产方法步骤，依序如下：

1）珠粒选择：依据所需铸造生产的大尺寸圆盘类铸铁件1的铸件最薄处1a壁厚尺寸，选择确定发泡前的STMMA珠粒型号，即系选择所用珠粒的粒径，又称珠粒原始粒径选择；

说明：STMMA珠粒原始粒径（mm）按其直径大小分为五种型号，即1#珠粒粒径0.60-0.80mm，2#珠粒粒径0.40-0.60mm，3#珠粒粒径0.30-0.40mm，4#珠粒粒径0.25-0.30mm，5#珠粒粒径0.20-0.25mm；

持续说明：为使得制作成型的消失模模型，具有足够的强度和良好的表面，其珠粒粒径及型号选择，应考虑其模型在发泡成型后的密度和紧凑度；若发泡后珠粒密度过大，则易使得模型在后续浇注燃烧过程中气化量过大而难以抽吸排除干净，若珠粒密度过小，会使得成型后模型的强度不足，易在后续实施过程中出现变形，影响铸铁件生产质量；另外，若珠粒粒径选择过大，发泡后易造成珠粒间隙过大不紧凑，使得发泡膨胀时难以填充所需充填的细小空间，尤其在壁薄处的模型外表面上，珠粒过大更易形成表面缝隙，同样会影响到铸铁件的生产质量。

进一步说明：通常情况下，未发泡前的STMMA珠粒到制作成型的消失模模型，需实施两次发泡，且发泡后的粒径约膨胀扩大3倍；另外，珠粒粒径及型号的选择，除了要考虑上述密度和紧凑度以外，一般还系依据所需铸造生产铸铁件的最小壁厚处在长度方向尺寸上排列数量予以确定，即发泡后的若干颗粒径之和约等于最小壁厚处在长度方向上的尺寸；

例如，若圆盘类铸铁件1的铸件最薄处1a在长度方向上的尺寸为7mm，那么，对应上述发泡前的STMMA珠粒型号分类，选择1#珠粒粒径0.60-0.80mm，取其原始粒径上限值0.80mm计算，按其发泡后粒径膨胀扩大约为3倍，则1颗1#珠粒发泡后的粒径为：0.8×3=2.4mm，故此，可知在铸件最薄处1a长度方向上需排列3颗1#珠粒，发泡后的3颗粒径之和为：2.4×3=7.2mm≈7mm，至此，珠粒选择确定完成，即为1#珠粒。

）预先发泡：即第一次发泡膨胀，系将已选择确定原始粒径的STMMA珠粒，依序注入蒸汽预发泡机内通过热蒸汽加热进行预先发泡，预先发泡温度85~95℃，预先发泡密度20~24g/L，直至发泡完成；

3）干燥熟化：将第一次发泡完成后的STMMA珠粒取出，放置料仓中干燥、通风，进行预先发泡后的熟化处理，熟化时间10~12小时；

说明：第一次发泡完成后珠粒冷却后，由于泡孔内水蒸气冷凝，珠粒内部是呈减压状态，且珠粒表面有一层水膜，所以需要进行干燥熟化；干燥的目的是为了消除珠粒表面以及内部的水分，避免因此引起后续的质量问题；熟化的目的是让空气渗透到珠粒泡孔内，消除珠粒内部呈现的减压状态，使珠粒变得有弹性，为后续的模型成型奠定良好的基础；

4）模型制作：分以下四步依序实施：

4-1）将上述预先制作完成的金属成型模具安装在模型成形机上；

4-2）将熟化后的STMMA珠粒通过金属成型模具“加料口”填充到该模具的型腔内，填满后用“加料塞”塞住该模具的“加料口”；

4-3）采用热蒸汽将该模具的型腔加热，加热温度95~110℃，使上述第一次发泡膨胀完成后的STMMA珠粒再进行第二次发泡膨胀，并使其珠粒间相互融合成型，形成所需铸件消失模模型2；

4-4）打开该模具，取出已成型的铸件消失模模型2，即已完成所需铸铁件的第一件消失模模型的制作成型过程，随后重复实施上述步骤4-1）、4-2）、4-3）、4-4），完成第二件消失模模型的制作成型过程；若需继续制作，再依序重复实施上述四步骤即可；

5）模型烘干：将完成成型制作的铸件消失模模型2置于烘干房内烘干，烘干温度40~50℃，烘干时间8~12小时，直至其模型不再因其烘干所造成的水分蒸发而引起的质量变化为止；

说明：由于消失模模型2在模型制作过程中要与热蒸汽中的水分接触，所以刚制取出的模型内含有较多水分，故此，为保证模型制作质量和避免因含有水分影响后续铸铁件的生产质量，有必要实施模型烘干处理；

6）联接组合：又称两两联接组合，即取两件已完成烘干的铸件消失模模型2和两件配套用的消失模浇道3，合为一组，其中，以其模型中心孔线y为基准，并使其两件模型最薄处2a背向放置，即使其两件模型底端面2b相向放置，且两底端面间距h尺寸控制在100~150mm之间，随后，采用若干个木条5在其模型外圆面2c上通过热熔胶粘结固定联接及支撑，另外，两件消失模浇道3及粘结浇道木条5a背向放置，并分别采用热熔胶粘结在各自铸件消失模模型2的对应位置上，至此完成两两联接组合固定；

说明：本发明所述消失模铸造生产方法，系针对大尺寸圆盘类铸铁件1进行设计，且因其铸铁件具有直径大和壁薄的结构特征，所以易使得已完成模型制作的铸件消失模模型2在后续的沾涂、烘干过程中出现变形，故此，则采用若干个木条5并在其模型外圆面2c上通过热熔胶粘结固定联接支撑的组合方式，解决其易变形的问题；

7）沾涂烘干：在涂料搅拌机内将消失模专用涂料加水实施均匀性搅拌，并采用常规波美度检测仪检测其浓度，涂料的浓度控制范围为65~70波美度，随后，进行沾涂，即将经搅拌后涂料均匀涂覆在上述两两联接组合固定后的两件消失模铸件模型2和两件消失模浇道3的外表面上，并放置于烘干房内进行烘干，其中，涂层的厚度应控制在0.9~1.2mm之间；

说明：涂料沾涂可采用浸涂、淋涂、刷涂等方法实施，应注意保证涂膜的均匀和所需的涂层厚度，必要时可实施多遍重复沾涂；

8）组合拆分：将组合固定并经沾涂烘干后的粘结在两件消失模铸件模型2的模型外圆面2c上的若干个木条5，采用手锯一一锯断，即拆分成各自单独带有消失模浇道3的消失模铸件模型2即可，包括其上的粘结浇道木条5a；

9）干砂振实：分以下三步依序实施：

9-1）将砂箱6的底端面6c放置于振实台7上，并在砂箱6箱内底部处放入厚度100~150mm的干砂8，作为底砂，并振动紧实后刮平，随后在刮平后的底砂上面放置仿形冷铁9；

9-2）继续放入干砂8，继续振动紧实并刮平砂面，其砂面高于仿形冷铁9上端面10~30mm，随后将步骤8）组合拆分后的其中一个带有消失模浇道3的消失模铸件模型2，放置在刮平后的砂面上，并使其消失模铸件模型2的模型底端面2b朝下，且位于仿形冷铁9的正上方；

9-3）继续放入干砂8，继续振动紧实并刮平砂面，且保证刮平后的砂面与砂箱6的上端开口面6b以及消失模浇道3上浇口端面平齐；

说明：消失模铸件模型2下方放置仿形冷铁9，其目的是为了有效改善铸件的凝固温度场，保证后续浇注出的圆盘类铸铁件1的致密度和内部质量；

10）负压抽吸：分以下三步依序实施：

10-1）当步骤9）完成后，在振实刮平后的砂面与砂箱6上端开口面6b上铺放一层塑料薄膜9，并留出消失模浇道3上浇口端面的开口；

10-2）在消失模浇道3上浇口端面开口处放置浇口杯4，并在其塑料薄膜9上方铺上20~50mm厚度的干砂8，且其砂面不高于浇口杯4的杯口处；

10-3）采用消失模抽真空系统，并通过砂箱6上的抽真空吸口6a以及其上的侧壁透气孔∮1和十字底板6d上的底部透气孔∮2，将砂箱6箱内砂粒间的空气通过透气通道6e沿吸口抽吸方向P抽吸走，其中，砂箱6箱内负压值控制在0.04MPa；

11）负压浇注：将所需浇注且达到浇注温度的铸铁件铁液，通过浇口杯4、消失模浇道3注入铸件消失模模型2的型腔内，最终凝固形成所需铸铁件，其中，在其浇注过程中，继续通过消失模抽真空系统进行负压抽吸，此时，砂箱6箱内负压值控制在0.035~0.05MPa，另外，浇注完成后，将砂箱6箱内的负压值提至0.06~0.07 MPa，保压时长为10~12min；

说明：在砂箱6箱内负压值控制在0.035~0.05MPa的目的，是为了保证铁液充型的稳定性和消失模模型气化物的顺利排出，避免产生的碳渣或气体被卷入铁液中形成铸造缺陷；另外，在高温铁液的作用下，铸件消失模模型2发生裂解气化，并在消失模抽真空系统作用下，所产生的气体透过消失模模型2的外表面涂料层、侧壁透气孔∮1、底部透气孔∮2、透气通道6e、抽真空吸口6a沿吸口抽吸方向P顺利排出，与此同时，浇注的铸铁件铁液持续不断地取代了铸件消失模模型2所占的空间位置，最终凝固形成所需生产的圆盘类铸铁件1；再者，浇注完成后，砂箱6箱内负压值控制在0.06~0.07MPa且保压时长为10~12min的目的，是为了进一步提高其干砂8紧实度，充分利用其铁液凝固过程中的石墨膨胀作用，减少甚至消除圆盘类铸铁件1凝固时产生缩松、缩孔等缺陷的倾向；

12）取出清理：所浇铸铁件在砂箱6箱内自然冷却时长50~90min，随后通过吊具从砂箱6内将已浇注完成的铸铁件取出，并进行后续的铸件清理，即可获得所需的圆盘类铸铁件1；若需继续铸造生产，可选取步骤8）后的带有消失模浇道3的铸件消失模模型2，并按照步骤9）之后的实施步骤持续操作，即可完成后续所需的圆盘类铸铁件1的持续铸造生产。

说明：砂箱6内的干砂8在圆盘类铸铁件1取出的同时，自然剥离落下，随后可通过另行配置的砂处理系统处理后，仍可继续使用，继而可达到所用干砂8回收利用和减少对对环境污染的目的。

下面，举两个实施例，对本发明所述的“一种采用消失模铸造生产大尺寸圆盘类铸铁件的方法” 进一步说明，以下两个实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。

实施例一

某企业需生产6件摩擦盘11，如图7、图8示，外圆直径尺寸为：φ1050mm，内圆直径尺寸为：640mm，厚度尺寸为：32mm，薄壁散热处11a尺寸为：5mm。

本实施例一所用STMMA珠粒，生产厂家 —— 浙江凯斯特新材料有限公司；所用热熔胶，生产厂家 —— 华春热熔胶制品有限公司；所用消失模专用涂料，生产厂家 —— 随州宏圣工贸有限公司；所用蒸汽预发泡机，型号RO—YF，生产厂家 —— 河北瑞欧消失模科技有限公司；所用模型成形机，生产厂家 —— 烟台四方铸造设备工程有限公司；所用涂料搅拌机：型号GFS-2N-Y，生产厂家 —— 上海普中化工机械有限公司。另外，本实施例所用消失模浇道、浇口杯、木条、仿形冷铁、金属成型模具均已完成配套制作；所用砂箱、振实台、波美度检测仪、沾涂箱、手锯、消失模抽真空系统均已配置在作业现场。

下面，由图7、图8并参照图4、图5、图6，具体说明本发明所述一种大尺寸圆盘类铸铁件 —— 摩擦盘11的消失模铸造方法，步骤如下：

1）珠粒选择：依据所需铸造生产的大尺寸摩擦盘11的薄壁散热处11a壁厚尺寸，选择确定发泡前的STMMA珠粒型号，即系选择所用珠粒的粒径，又称珠粒原始粒径选择；

圆摩擦盘11的薄壁散热处11a在长度方向上的尺寸为5mm，对应于上述STMMA珠粒型号分类，选择2#珠粒粒径0.40-0.60mm，取其原始粒径上限值0.60mm计算，按其发泡后粒径膨胀扩大约为3倍，则1颗2#珠粒发泡后的粒径为：0.6×3=1.8mm，故此，可知在薄壁散热处11a长度方向上需排列3颗2#珠粒，发泡后的3颗粒径之和为：1.8×3=4.8mm≈5mm，至此，珠粒选择确定完成，即为2#珠粒。

）预先发泡：即第一次发泡膨胀，系将已选择确定的原始2#珠粒粒径的STMMA珠粒，依序注入RO—YF蒸汽预发泡机内通过热蒸汽加热进行预先发泡，预先发泡温度85℃，预先发泡密度20g/L，预先发泡时间25秒；

3）干燥熟化：将第一次发泡完成后的2#珠粒粒径的STMMA珠粒取出，放置料仓中干燥、通风，进行预先发泡后的熟化处理，熟化时间10小时；

4）模型制作：分以下四步依序实施：

4-1）将上述预先制作完成的金属成型模具安装在模型成形机上；

4-2）将熟化后的2#珠粒粒径的STMMA珠粒通过金属成型模具“加料口”填充到该模具的型腔内，填满后用“加料塞”塞住该模具的“加料口”；

4-3）采用热蒸汽将该模具的型腔加热，加热温度95℃，使上述第一次发泡膨胀完成后的2#珠粒的STMMA珠粒再进行第二次发泡膨胀，并使其珠粒间相互融合成型，形成所需的摩擦盘铸件消失模模型；

4-4）打开该模具，取出已成型的摩擦盘铸件消失模模型，即已完成所需铸铁件的第一件消失模模型的制作成型过程，随后重复实施上述步骤4-1）、4-2）、4-3）、4-4），直至完成6件消失模模型的制作成型过程；

5）模型烘干：将已完成成型制作的6件摩擦盘铸件消失模模型置于烘干房内烘干，烘干温度40℃，烘干时间8小时，其模型不再因其烘干所造成的水分蒸发而引起质量变化；

6）联接组合：将6件摩擦盘铸件消失模模型两两联接组合，即分取两件已完成烘干的铸件消失模模型和两件配套用的消失模浇道3，合为一组，共分三组，其中，以其模型中心孔线为基准，并使其两件模型最薄处背向放置，即使其两件模型底端面相向放置，且两底端面间距尺寸控制在100mm，随后，采用若干个木条5在其模型外圆面上通过热熔胶粘结固定联接及支撑，另外，两件消失模浇道3及粘结浇道木条5a背向放置，并分别采用热熔胶粘结在各自铸件消失模模型的对应位置上，至此完成两两联接组合固定；

7）沾涂烘干：在GFS-2N-Y涂料搅拌机内将消失模专用涂料加水实施均匀性搅拌，并采用常规波美度检测仪检测其浓度，涂料的浓度控制范围为65波美度，随后，进行沾涂，即将经搅拌后涂料均匀涂覆在上述三组两两联接组合固定后的两件摩擦盘消失模铸件模型和两件消失模浇道3的外表面上，并放置于烘干房内进行烘干，其中，涂层的厚度应控制在0.9-1.1mm；

8）组合拆分：将组合固定并经沾涂烘干后的粘结在三组摩擦盘消失模铸件模型的模型外圆面上的若干个木条5，采用手锯一一锯断，即拆分成各自单独带有消失模浇道3的消失模铸件模型即可，包括其上的粘结浇道木条5a；

9）干砂振实：分以下三步依序实施：

9-1）将砂箱6的底端面6c放置于振实台7上，并在砂箱6箱内底部处放入厚度100mm的干砂8，作为底砂，并振动紧实后刮平，随后在刮平后的底砂上面放置仿形冷铁；

9-2）继续放入干砂8，继续振动紧实并刮平砂面，其砂面高于仿形冷铁上端面10 mm，随后将步骤8）组合拆分后的其中一个带有消失模浇道3的摩擦盘消失模铸件模型，放置在刮平后的砂面上，并使其消失模铸件模型的模型底端面朝下，且位于仿形冷铁的正上方；

9-3）继续放入干砂8，继续振动紧实并刮平砂面，且保证刮平后的砂面与砂箱6的上端开口面6b以及消失模浇道3上浇口端面平齐；

10）负压抽吸：分以下三步依序实施：

10-1）当步骤9）完成后，在振实刮平后的砂面与砂箱6上端开口面6b上铺放一层塑料薄膜9，并留出消失模浇道3上浇口端面的开口；

10-2）在消失模浇道3上浇口端面开口处放置浇口杯4，并在其塑料薄膜9上方铺上20mm厚度的干砂8，且其砂面不高于浇口杯4的杯口处；

10-3）采用消失模抽真空系统，并通过砂箱6上的抽真空吸口6a以及其上的侧壁透气孔∮1和十字底板6d上的底部透气孔∮2，将砂箱6箱内砂粒间的空气通过透气通道6e沿吸口抽吸方向P抽吸走，其中，砂箱6箱内负压值控制在0.04MPa；

11）负压浇注：将所需浇注且达到浇注温度的铸铁件铁液，通过浇口杯4、消失模浇道3注入摩擦盘铸件消失模模型的型腔内，最终凝固形成所需摩擦盘11，其中，在其浇注过程中，继续通过消失模抽真空系统进行负压抽吸，此时，砂箱6箱内负压值控制在0.035MPa，另外，浇注完成后，将砂箱6箱内的负压值提至0.06 MPa，保压时长为10min；

12）取出清理：所浇铸铁件在砂箱6箱内自然冷却时长50min，随后通过吊具从砂箱6内将已浇注完成的铸铁件取出，并进行后续的铸件清理，即可获得所需的摩擦盘11；并依序选取步骤8）后的带有消失模浇道3的摩擦盘11铸件消失模模型2，并按照步骤9）之后的实施步骤持续操作，直至完成6件摩擦盘11的铸造生产。

上述实施例一采用本发明所述技术方案铸造生产的6件大尺寸圆盘类铸铁件—— 摩擦盘11，进行检测的结果，如下表1所示：

表1 实施例一铸造生产的摩擦盘11检测结果统计

说明：表1中的检测结果数据与摩擦盘11产品图纸技术要求进行对比可知，摩擦盘11工作部位处无渣孔、缩松、缩孔，其它非工作部位处的铸造缺陷也符合图纸规定的缩孔的直径均＜2.5 mm且数量小于5处的技术要求；另外，摩擦盘11的变形量＜1mm且其外形尺寸均符合图纸规定的技术要求。

实施例二

为进一步验证本发明所述技术方案的可行性，某企业随后又生产了6件摩擦盘11，并进行了检测。

本实施例二所用STMMA珠粒、热熔胶、消失模专用涂料、蒸汽预发泡机、模型成形机、涂料搅拌机、仿形冷铁、金属成型模具、砂箱、振实台、波美度检测仪、沾涂箱、手锯、消失模抽真空系统，同实施例一，另外，所用消失模浇道、浇口杯、木条，又重新完成配套制作，且均已配置在作业现场。

下面，继续由图7、图8并继续参照图4、图5、图6，说明本发明所述一种大尺寸圆盘类铸铁件 —— 摩擦盘11的消失模铸造方法，步骤如下：

1）珠粒选择：依据所需铸造生产的大尺寸摩擦盘11的薄壁散热处11a壁厚尺寸，选择确定发泡前的STMMA珠粒型号，即系选择所用珠粒的粒径，又称珠粒原始粒径选择；

圆摩擦盘11的薄壁散热处11a在长度方向上的尺寸为5mm，对应于上述STMMA珠粒型号分类，选择3#珠粒粒径0.30-0.40mm，取其原始粒径上限值0.40mm计算，按其发泡后粒径膨胀扩大约为3倍，则1颗3#珠粒发泡后的粒径为：0.4×3=1.2mm，故此，可知在薄壁散热处11a长度方向上需排列4颗3#珠粒，发泡后的4颗粒径之和为：1.2×4=4.8mm≈5mm，至此，珠粒选择确定完成，即为3#珠粒。

说明：实施例二采用3#珠粒，不同于实施例一所采用的2#珠粒。

）预先发泡：即第一次发泡膨胀，系将已选择确定的原始3#珠粒粒径的STMMA珠粒，依序注入RO—YF蒸汽预发泡机内通过热蒸汽加热进行预先发泡，预先发泡温度95℃，预先发泡密度24g/L，预先发泡时间40秒；

3）干燥熟化：将第一次发泡完成后的3#珠粒粒径的STMMA珠粒取出，放置料仓中干燥、通风，进行预先发泡后的熟化处理，熟化时间12小时；

4）模型制作：分以下四步依序实施：

4-1）将上述预先制作完成的金属成型模具安装在模型成形机上；

4-2）将熟化后的3#珠粒粒径的STMMA珠粒通过金属成型模具“加料口”填充到该模具的型腔内，填满后用“加料塞”塞住该模具的“加料口”；

4-3）采用热蒸汽将该模具的型腔加热，加热温度110℃，使上述第一次发泡膨胀完成后的3#珠粒粒径的STMMA珠粒再进行第二次发泡膨胀，并使其珠粒间相互融合成型，形成所需的摩擦盘铸件消失模模型；

4-4）打开该模具，取出已成型的摩擦盘铸件消失模模型，即已完成所需铸铁件的第一件消失模模型的制作成型过程，随后重复实施上述步骤4-1）、4-2）、4-3）、4-4），直至完成6件消失模模型的制作成型过程；

5）模型烘干：将已完成成型制作的6件摩擦盘铸件消失模模型置于烘干房内烘干，烘干温度50℃，烘干时间12小时，其模型已不再因其烘干所造成的水分蒸发而引起质量变化；

6）联接组合：将6件摩擦盘铸件消失模模型两两联接组合，即分取两件已完成烘干的铸件消失模模型和两件配套用的消失模浇道3，合为一组，共分三组，其中，以其模型中心孔线为基准，并使其两件模型最薄处背向放置，即使其两件模型底端面相向放置，且两底端面间距尺寸控制在150mm，随后，采用若干个木条5在其模型外圆面上通过热熔胶粘结固定联接及支撑，另外，两件消失模浇道3及粘结浇道木条5a背向放置，并分别采用热熔胶粘结在各自铸件消失模模型的对应位置上，至此完成两两联接组合固定；

7）沾涂烘干：在GFS-2N-Y涂料搅拌机内将消失模专用涂料加水实施均匀性搅拌，并采用常规波美度检测仪检测其浓度，涂料的浓度控制范围为70波美度，随后，进行沾涂，即将经搅拌后涂料均匀涂覆在上述三组两两联接组合固定后的两件摩擦盘消失模铸件模型和两件消失模浇道3的外表面上，并放置于烘干房内进行烘干，其中，涂层的厚度应控制在1.0~1.2mm；

8）组合拆分：将组合固定并经沾涂烘干后的粘结在三组摩擦盘消失模铸件模型的模型外圆面上的若干个木条5，采用手锯一一锯断，即拆分成各自单独带有消失模浇道3的消失模铸件模型即可，包括其上的粘结浇道木条5a；

9）干砂振实：分以下三步依序实施：

9-1）将砂箱6的底端面6c放置于振实台7上，并在砂箱6箱内底部处放入厚度150mm的干砂8，作为底砂，并振动紧实后刮平，随后在刮平后的底砂上面放置仿形冷铁；

9-2）继续放入干砂8，继续振动紧实并刮平砂面，其砂面高于仿形冷铁上端面30 mm，随后将步骤8）组合拆分后的其中一个带有消失模浇道3的摩擦盘消失模铸件模型，放置在刮平后的砂面上，并使其消失模铸件模型的模型底端面朝下，且位于仿形冷铁的正上方；

9-3）继续放入干砂8，继续振动紧实并刮平砂面，且保证刮平后的砂面与砂箱6的上端开口面6b以及消失模浇道3上浇口端面平齐；

10）负压抽吸：分以下三步依序实施：

10-1）当步骤9）完成后，在振实刮平后的砂面与砂箱6上端开口面6b上铺放一层塑料薄膜9，并留出消失模浇道3上浇口端面的开口；

10-2）在消失模浇道3上浇口端面开口处放置浇口杯4，并在其塑料薄膜9上方铺上50mm厚度的干砂8，且其砂面不高于浇口杯4的杯口处；

10-3）采用消失模抽真空系统，并通过砂箱6上的抽真空吸口6a以及其上的侧壁透气孔∮1和十字底板6d上的底部透气孔∮2，将砂箱6箱内砂粒间的空气通过透气通道6e沿吸口抽吸方向P抽吸走，其中，砂箱6箱内负压值控制在0.04MPa；

11）负压浇注：将所需浇注且达到浇注温度的铸铁件铁液，通过浇口杯4、消失模浇道3注入摩擦盘铸件消失模模型的型腔内，最终凝固形成所需摩擦盘11，其中，在其浇注过程中，继续通过消失模抽真空系统进行负压抽吸，此时，砂箱6箱内负压值控制在0.05MPa，另外，浇注完成后，将砂箱6箱内的负压值提至0.07 MPa，保压时长为12min；

12）取出清理：所浇铸铁件在砂箱6箱内自然冷却时长90min，随后通过吊具从砂箱6内将已浇注完成的铸铁件取出，并进行后续的铸件清理，即可获得所需的摩擦盘11；并依序选取步骤8）后的带有消失模浇道3的摩擦盘11铸件消失模模型2，并按照步骤9）之后的实施步骤持续操作，直至完成6件摩擦盘11的铸造生产。

同上，上述实施例二采用本发明所述技术方案铸造生产的6件大尺寸圆盘类铸铁件 —— 摩擦盘11，进行检测的结果，如下表2所示：

表2 实施例二铸造生产的摩擦盘11检测结果统计

说明：表2中的检测结果数据与摩擦盘11产品图纸技术要求进行对比可知，同“实施例一”一样，摩擦盘11工作部位处无渣孔、缩松、缩孔，其它非工作部位处的铸造缺陷也符合图纸规定的缩孔的直径均＜2.5 mm且数量小于5处的技术要求；另外，摩擦盘11的变形量＜1mm且其外形尺寸均符合图纸规定的技术要求。

进一步说明：在上述实施例一和实施例二的作业过程中，采用本发明所述技术方案铸造生产摩擦盘11的不同之处情况，统计列表，如下所示：

表3 实施例一和实施例二的不同处情况明细

由表3并结合表1和表2的检测结果可知，尽管在上述实施例一和实施例二的作业过程中，存有多处的不同，但均在本发明所述技术方案规定的范围之内，达到本发明所述的发明目的。即通过实施“珠粒选择、预先发泡、干燥熟化、模型制作、模型烘干、联接组合、沾涂烘干、组合拆分、干砂振实、负压抽吸、负压浇注、取出清理”技术方案，不仅可解决消失模模型的珠粒选择欠妥和模型强度不足、发气量大、变形大所造成的铸件表面存有缝隙及尺寸因变形出现的不合格等问题，而且可还解决铸件模型燃烧不充分、铁液充型不稳定、铁液凝固不均衡、保压时间不足所产生的渣孔、缩松、缩孔等问题。

最后，为解释本发明所述技术方案所选用的实施例，当前认为是适宜的，但是应说明的是，本发明旨在包括一切属于本构思和本发明范围内的实施例的所有变化和改进。

本发明未详述部分为现有公知技术。

Claims (1)

1.一种采用消失模铸造生产大尺寸圆盘类铸铁件的方法，其特征在于：所述方法，步骤如下：

1）珠粒选择：依据所需铸造生产的大尺寸圆盘类铸铁件的铸件最薄处壁厚尺寸，选择确定未发泡前的STMMA珠粒型号，即系选择所用珠粒的粒径，又称珠粒原始粒径选择；

2）预先发泡：即第一次发泡膨胀，系将已选择确定原始粒径的STMMA珠粒，依序注入蒸汽预发泡机内通过热蒸汽加热进行预先发泡，预先发泡温度85~95℃，预先发泡密度20~24g/L，直至发泡完成；

3）干燥熟化：将第一次发泡完成后的STMMA珠粒取出，放置料仓中干燥、通风，进行预先发泡后的熟化处理，熟化时间10~12小时；

4）模型制作：分以下四步依序实施：

4-1）将上述预先制作完成的金属成型模具安装在模型成形机上；

4-2）将熟化后的STMMA珠粒通过金属成型模具“加料口”填充到该模具的型腔内，填满后用“加料塞”塞住该模具的“加料口”；

4-3）采用热蒸汽将该模具的型腔加热，加热温度95~110℃，使上述第一次发泡膨胀完成后的STMMA珠粒再进行第二次发泡膨胀，并使其珠粒间相互融合成型，形成所需铸件消失模模型；

4-4）打开该模具，取出已成型的铸件消失模模型，即已完成所需铸铁件的第一件消失模模型的制作成型过程，随后重复实施上述步骤4-1）、4-2）、4-3）、4-4），完成第二件消失模模型的制作成型过程；若需继续制作，再依序重复实施上述四步骤即可；

5）模型烘干：将完成成型制作的铸件消失模模型置于烘干房内烘干，烘干温度40~50℃，烘干时间8~12小时，直至其模型不再因其烘干所造成的水分蒸发而引起的质量变化为止；

6）联接组合：又称两两联接组合，即取两件已完成烘干的铸件消失模模型和两件配套用的消失模浇道（3），合为一组，其中，以其模型中心孔线为基准，并使其两件模型底端面相向放置，且两底端面间距尺寸控制在100~150mm之间，随后，采用若干个木条（5）在其模型外圆面上通过热熔胶粘结固定联接及支撑，另外，两件消失模浇道（3）及粘结浇道木条（5a）背向放置，并分别采用热熔胶粘结在各自铸件消失模模型的对应位置上，至此完成两两联接组合固定；

7）沾涂烘干：在涂料搅拌机内将消失模专用涂料加水实施均匀性搅拌，并采用常规波美度检测仪检测其浓度，涂料的浓度控制范围为65~70波美度，随后，进行沾涂，即将经搅拌后涂料均匀涂覆在上述两两联接组合固定后的两件消失模铸件模型和两件消失模浇道（3）的外表面上，并放置于烘干房内进行烘干，其中，涂层的厚度应控制在0.9~1.2mm之间；

8）组合拆分：将组合固定并经沾涂烘干后的粘结在两件消失模铸件模型的模型外圆面上的若干个木条（5），采用手锯一一锯断，即拆分成各自单独带有消失模浇道3的消失模铸件模型即可，包括其上的粘结浇道木条（5a）；

9）干砂振实：分以下三步依序实施：

9-1）将砂箱（6）的底端面（6c）放置于振实台（7）上，并在砂箱（6）箱内底部处放入厚度100~150mm的干砂（8），作为底砂，并振动紧实后刮平，随后在刮平后的底砂上面放置仿形冷铁；

9-2）继续放入干砂（8），继续振动紧实并刮平砂面，其砂面高于仿形冷铁上端面10~30mm，随后将步骤8）组合拆分后的其中一个带有消失模浇道（3）的消失模铸件模型，放置在刮平后的砂面上，并使其消失模铸件模型的模型底端面朝下，且位于仿形冷铁的正上方；

9-3）继续放入干砂（8），继续振动紧实并刮平砂面，且保证刮平后的砂面与砂箱（6）的上端开口面（6b）以及消失模浇道（3）上浇口端面平齐；

10）负压抽吸：分以下三步依序实施：

10-1）当步骤9）完成后，在振实刮平后的砂面与砂箱（6）上端开口面（6b）上铺放一层塑料薄膜（9），并留出消失模浇道（3）上浇口端面的开口；

10-2）在消失模浇道（3）上浇口端面开口处放置浇口杯（4），并在其塑料薄膜（9）上方铺上20~50mm厚度的干砂（8），且使其砂面不高于浇口杯（4）的杯口处；

10-3）采用消失模抽真空系统，并通过砂箱（6）上的抽真空吸口（6a）以及其上的侧壁透气孔∮1和十字底板（6d）上的底部透气孔∮2，将砂箱（6）箱内砂粒间的空气通过透气通道（6e）沿吸口抽吸方向P抽吸走，其中，砂箱（6）箱内负压值控制在0.04MPa；

11）负压浇注：将所需浇注且达到浇注温度的铸铁件铁液，通过浇口杯（4）、消失模浇道（3）注入铸件消失模模型的型腔内，最终凝固形成所需铸铁件，其中，在其浇注过程中，继续通过消失模抽真空系统进行负压抽吸，此时，砂箱（6）箱内负压值控制在0.035~0.05MPa，另外，浇注完成后，将砂箱（6）箱内的负压值提至0.06~0.07 MPa，保压时长为10~12min；

12）取出清理：所浇铸铁件在砂箱（6）箱内自然冷却时长50~90min，随后通过吊具从砂箱（6）内将已浇注完成的铸铁件取出，并进行后续的铸件清理，即可获得所需的大尺寸圆盘类铸铁件；若需继续铸造生产，可选取步骤8）后的带有消失模浇道（3）的铸件消失模模型，并按照步骤9）之后的实施步骤持续操作，即可完成后续所需的大尺寸圆盘类铸铁件的持续铸造生产。