CN110614346B - 一种用消失模铸造工艺生产汽车模具的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用消失模铸造工艺生产汽车模具的方法，具体涉及汽车模具制造技术领域。本发明采用消失模铸造法制备汽车模具，将泡沫模型涂上涂料后，进行骤冷烘干，使涂料均匀稳固地附着于模型上，随后通过砂箱的翻转加砂振实法，使石英砂填充饱满、不易坍塌和粘砂，方法简单易操作、参数可控，适于规模化生产。本发明制备得到的汽车模具有两种类型，一种由上下模组成，另一种由凹、凸模和压边圈组成，硬度达310HB以上、抗拉强度达370MPa以上，均具有较高的耐磨和抗形变性能。

Description

一种用消失模铸造工艺生产汽车模具的方法
【技术领域】
本发明涉及汽车模具制造技术领域，具体涉及一种用消失模铸造工艺生产汽车模具的方法。
【背景技术】
汽车模具是指应用于汽车领域的模具，被誉为"汽车工业之母"，汽车生产中90％以上的零部件需要依靠模具成形。当一辆汽车呈现在眼前时，占有面积最大的车身成为汽车的标志性总成，是每款汽车的形象特征。包括车身在内的很多数金属覆盖件的制造基本都是用冲压模具冲压而成，因此冲压模具的质量好坏直接影响到汽车的装配效率和汽车流水线生产效率。
随着我国汽车模具行业产业结构的不断优化和技术的不断进步，高档汽车冲压模具产品占整个行业的比重有逐年提升的趋势，这就要求冲压模具在铸造工艺上精益求精。汽车冲压模具在生产汽车过程中需长期高负荷的承受冲击力，要求高的耐磨性和抗变形性才能经久耐用，这需要对模具的铸造工艺进行改进，增强模具的硬度和抗拉强度，才能满足经久耐用的需求。当前对汽车冲压模具的改进主要是从结构设计和铸造成型后的热处理方面着手，对于铸造工艺上的研究极少。模具结构的改进只能提高生产出来的产品的精度，却不能提高模具耐用性。而模具热处理不当容易出现变形，形变的发生与模具热处理前的初始硬度和抗拉强度存在相关性，模具铸造工艺不精，则硬度和抗拉强度低，影响热处理效果，无法从根本上解决模具的耐用性问题。
因此，促进大型汽车模具加工业的发展，有效提升模具加工的质量和效率，有必要开发一种用消失模铸造工艺生产汽车模具的方法。
【发明内容】
本发明的发明目的在于：针对汽车冲压模具耐磨性和抗变形性不够高而影响使用的问题，提供一种消失模铸造工艺生产汽车模具的方法。本发明制备得到的汽车模具有两种类型，一种由上下模组成，另一种由凹、凸模和压边圈组成，硬度达310HB以上、抗拉强度达370MPa以上，均具有较高的耐磨和抗形变性能。本发明方法简单易操作、参数可控，适于规模化生产。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种用消失模铸造工艺生产汽车模具的方法，至少包括以下步骤：
a.模型制作：按模具图纸要求的尺寸，取泡沫板用数控机床雕刻成型，得泡沫模型；
b.模型烘干：取泡沫模型在45-50℃下烘烤45-55小时，得干燥模型；
c.模型上涂料：取干燥模型上涂料使形成2-4mm厚的涂层，上涂料的次数为2-3次，每次上完涂料后进行烘烤，第一次上完涂料后在45-50℃下烘烤20-30小时，后续上完涂料后在45-50℃下烘烤45-55小时，得覆膜模型；所述涂料包括以下重量份比的原料：石英砂粉50-70份、鳞片石墨粉5-15份、膨润土5-15份、锆英粉4-16份、聚苯乙烯1-10份和铝矾土1-10份。
d.模型装箱：取覆膜模型置于型板上进行浇道组合，然后用树脂砂填充覆膜模型的各处死角，接着将砂箱罩在型板上，用锁扣将平板锁紧固定在砂箱上；所述砂箱为无底面和顶面的矩形框，所述型板为表面平整的平板；
e.加砂振实：加入石英砂进行填充、振实，填满砂箱后刮平，盖上底板，用锁扣将底板锁紧固定在砂箱上，然后将砂箱翻转180°使型板的那一面朝上，打开固定型板的锁扣取出型板，接着加入石英砂再次振实，填满砂箱后刮平；所述底板为表面平整的平板；
f.抽真空、浇注：在填满的砂箱上放入负压板，将砂箱表面覆盖薄膜进行密封，然后抽真空砂箱内形成0.4-0.6MPa的负压，用1350-1450℃的铁水进行浇注；所述负压板为表面设有通气孔的平板；
g.开箱取件：浇注完成后，解除真空恢复常压，然后静置12小时以上取出负压板，倒出铸件，进行清砂和打磨，得汽车模具。
优化的，所述涂料还包括以下重量份比的原料：氟化钙5-13份、熟石膏粉13-23份、青蒿蜡3-7份、海藻糖1-5份和氧化锌晶须7-19份。
进一步优化的，所述涂料的制备方法为：按重量份比，取聚苯乙烯，按料液比1:3-5加入水，加热使聚苯乙烯熔化，然后加入石英砂粉、鳞片石墨粉、膨润土、锆英粉和铝矾土，保温搅拌10-20分钟，接着加入氟化钙，保温搅拌均匀后，降温至室温，加水调节波美度至55-65，随后加入熟石膏粉、青蒿蜡、海藻糖，在50-70MPa下进行均质，再加入氧化锌晶须，搅拌均匀，接着加水调节波美度至55-65，得涂料。
更进一步优化的，所述石英砂粉的粒径为200-300目。
再更进一步优化的，步骤e中所述石英砂填充前经过预处理，所述预处理方法为：按重量份比，取石英砂33-45份、炭气凝胶15-23份，混合均匀，按料液比1:5-7加入乙醇浸泡20-36分钟，然后加入大豆蛋白3-9份和环烯烃共聚物5-13份，在120-140℃下搅拌45-65分钟，接着过滤，得到的沉淀在350-450℃下加热90-160分钟。
再更进一步优化的，步骤c中干燥模型每次上完涂料后立即喷洒干冰粉末。
再更进一步优化的，所述铁水包括以下重量份比的原料：废钢70-80份、回炉料15-25份、增碳剂1.5-2.5份、碳1.5-3份、硅1-1.5份、锰0.7-1.5份、磷0.03-0.09份和硫0.04-0.1份，用所述铁水浇注得到的汽车模具为上模和下模。使用上模和下模对板料进行冲切或使板料受压形成深度低于10mm的凹腔，要求模具硬度为230HB以上。
再更进一步优化的，所述铁水包括以下重量份比的原料：废钢70-80份、回炉料15-25份、增碳剂1.5-2.5份、碳1.5-3份、硅1-1.5份、锰0.7-1.5份、磷0.03-0.09份、硫0.04-0.1份、钼0.1-1份和铬0.15-0.35份，用所述铁水浇注得到的汽车模具为凸模、压边圈和凹模。需要用凸模把板料冲挤入凹模，形成深度大于10mm的凹腔，要求模具的硬度为270HB以上。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.本发明采用消失模铸造法制备汽车模具，将泡沫模型涂上涂料后，进行骤冷烘干，使涂料均匀稳固地附着于模型上，随后通过砂箱的翻转加砂振实法，使石英砂填充饱满、不易坍塌和粘砂，方法简单易操作、参数可控，适于规模化生产。本发明制备得到的汽车模具有两种类型，一种由上下模组成，另一种由凹、凸模和压边圈组成，硬度达310HB以上、抗拉强度达370MPa以上，均具有较高的耐磨和抗形变性能。
2.本发明中的涂料除了具有良好的透气性外，还具有耐磨特性，并能有效防止模具出现粘砂、缩松、气孔缺陷，同时使铁水在无杂质干扰的环境中凝固，从而提高了模具的硬度和抗拉强度。本发明在涂料中加入聚苯乙烯，与所用的泡沫模型材质理化性质相近，能增强涂料对模型的附着能力，避免浇注过程中涂料脱落造成模具的粘砂缺陷。本发明还在涂料中加入了氟化钙、熟石膏粉、青蒿蜡、海藻糖和氧化锌晶须，能够使涂料均匀分布在干燥后的泡沫模型上、不起皱，并能防止形成的涂层出现开裂、脱落，有效避免了模具出现粘砂、缩松、气孔缺陷。
当铁水接边缘接触到砂箱中石英砂，在热传导作用下出现温度骤降时，极易发生局部凝固而出现缩松和气孔，并导致内部结构的变化，使模具的硬度和抗拉强度下降。当涂料中加入氟化钙后，其能在浇注时进入铁水中，能与铁水中的多种金属氧化物形成低共熔物，使铁水的熔点降低，避免了局部凝固现象的发生。涂料中加入熟石膏粉，在涂料凝固时熟石膏也相应出现硬化，但其硬化后会略有膨胀，有效避免了涂料硬化时的收缩开裂，起到防裂的作用。涂料中加入青蒿蜡，其中的高级脂肪酸与聚苯乙烯的性质相近，能够共同增强涂料的附着力。涂料中加入海藻糖，使涂料在烘烤过程中不至于散失过量水分，使涂料保持一定的水润，有效避免了水分散失过多造成的涂层褶皱，使模具不至于出现粘砂缺陷。本发明中加入氧化锌晶须，由于其特殊的立体四针状结构，增强了涂料的耐磨性能，防止石英砂填充过程中冲击涂料表面的相互摩擦造成涂料脱落。
本发明将涂料的浓度调节至合理的波美度范围，使涂料具有良好的流动性，易于在干燥后的泡沫模型上分散开形成厚薄均匀的涂层。
3.本发明对干燥后的泡沫模型上完涂料后，立即喷洒干冰粉末进行极速冷却，能够使涂料通过瞬间的骤冷降温，形成稳固的涂层附着在泡沫模型上，避免了浇注过程中涂料脱落引起的模具粘砂缺陷，并使铁水在无杂质干扰的环境中凝固，从而提高了模具的硬度和抗拉强度。将干冰粉末喷洒在上完涂料的模型上，由于干冰的气化吸热作用会使模型内部的空气温度下降、压强减小，此时模型外部的空气压强大于内部，产生的压力将涂料贴压于模型上，再加上涂料本身的附着力，便形成了附着稳固的涂层。
4.本发明第一次加砂振实后，经过180°翻转，进行了第二次加砂振实，通过上下两个对立面的翻转振动，能够增强石英砂的流动性，使石英砂能够充满干燥后泡沫模型间的缝隙，形成排列紧密的稳固砂型结构，避免了石英砂组成的砂型坍塌使模具出现粘砂缺陷，并使铁水在无杂质干扰的环境中凝固，从而提高了模具的硬度和抗拉强度。
5.本发明中的泡沫模型在浇注过程中会热解产生大量气化产物和液态产物，两种产物若排出不畅，会使模具出现气孔缺陷，且由于浇注的高温会使气化产物迅速膨胀，对石英砂形成的砂型造成冲击，容易引起砂型塌陷，使铁水在凝固过程中掺入杂质，导致模具出现粘砂和气孔缺陷，模具的硬度和抗拉强度也出现下降。因此本发明将填充砂箱的石英砂进过预处理，使石英砂具有吸附功能和强的粘结性。加入的炭气凝胶为多孔三维网络结构，能耐2000℃高温，对气体和液体具有强吸附性，有助于泡沫热解产物通过石英砂缝隙和被吸附两种途径相结合的方式快速排出。加入大豆蛋白和环烯烃共聚物，并以乙醇作为溶剂，在高温下进行搅拌处理，能使大豆蛋白降解成链式结构，其中的氨基、羟基能与环烯烃共聚物、石英砂形成氢键结合，使预处理后的石英砂整体具有粘性，容易粘连形成稳固的砂型。加入的乙醇不仅作为溶剂使用，还对石英砂和炭气凝胶有净化作用，能将其中的杂质溶解出来一并除去，从而增强石英砂的排气排液效果。
6.本发明在开箱取件时，先解除真空，然后静置12小时以上才取出铸件，可以防止铸件发生形变出现内部结构变化，避免了内部结构变化造成汽车模具硬度和抗拉强度的下降。铸件在石英砂的保护作用下缓慢降温而不出现形变，同时铸件降温过程产生的残存应力被石英砂逐渐抵消，防止铸件降温后出现形变。
7.本发明从生产实际和成本考虑，铸造出两种类型的模具，一种是由上下模组成，只对板料进行冲切或使板料受压形成深度低于10mm的凹腔，要求硬度在230HB以上即可；另一种由凹、凸模和压边圈组成，需要用凸模把板料冲挤入凹模，形成深度大于10mm的凹腔，所需承受的冲压力度要比前一种高，要求硬度在270HB以上才能实现经久耐用。
【具体实施方式】
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种用消失模铸造工艺生产汽车模具的方法，至少包括以下步骤：
a.模型制作：按模具图纸要求的尺寸，取泡沫板用数控机床雕刻成型，得泡沫模型；
b.模型烘干：取泡沫模型在50℃下烘烤55小时，得干燥模型；
c.模型上涂料：取干燥模型上涂料使形成4mm厚的涂层，上涂料的次数为3次，每次上完涂料后进行烘烤，第一次上完涂料后在50℃下烘烤30小时，后续上完涂料后在50℃下烘烤55小时，得覆膜模型；所述涂料包括以下重量份比的原料：石英砂粉70份、鳞片石墨粉15份、膨润土15份、锆英粉16份、聚苯乙烯10份和铝矾土10份；石英砂粉的粒径为300目。
d.模型装箱：取覆膜模型置于型板上进行浇道组合，然后用树脂砂填充覆膜模型的各处死角，接着将砂箱罩在型板上，用锁扣将平板锁紧固定在砂箱上；所述砂箱为无底面和顶面的矩形框，所述型板为表面平整的平板；
e.加砂振实：加入石英砂进行填充、振实，填满砂箱后刮平，盖上底板，用锁扣将底板锁紧固定在砂箱上，然后将砂箱翻转180°使型板的那一面朝上，打开固定型板的锁扣取出型板，接着加入石英砂再次振实，填满砂箱后刮平；所述底板为表面平整的平板；
f.抽真空、浇注：在填满的砂箱上放入负压板，将砂箱表面覆盖薄膜进行密封，然后抽真空砂箱内形成0.6MPa的负压，用1450℃的铁水进行浇注；所述负压板为表面设有通气孔的平板；
g.开箱取件：浇注完成后，解除真空恢复常压，然后静置48小时以上取出负压板，倒出铸件，进行清砂和打磨，得汽车模具。
实施例2
一种用消失模铸造工艺生产汽车模具的方法，至少包括以下步骤：
a.模型制作：按模具图纸要求的尺寸，取泡沫板用数控机床雕刻成型，得泡沫模型；
b.模型烘干：取泡沫模型在45℃下烘烤45小时，得干燥模型；
c.模型上涂料：取干燥模型上涂料使形成2mm厚的涂层，上涂料的次数为2次，每次上完涂料后立即喷洒干冰粉末，随后进行烘烤，第一次上完涂料后在45℃下烘烤20小时，后续上完涂料后在45℃下烘烤45小时，得覆膜模型；所述涂料包括以下重量份比的原料：石英砂粉50份、鳞片石墨粉5份、膨润土5份、锆英粉4份、聚苯乙烯1份、铝矾土1份、氟化钙5份、熟石膏粉13份、青蒿蜡3份、海藻糖1份和氧化锌晶须7份；石英砂粉的粒径为200目。
其中，涂料的制备方法为：按重量份比，取聚苯乙烯，按料液比1:3加入水，加热使聚苯乙烯熔化，然后加入石英砂粉、鳞片石墨粉、膨润土、锆英粉和铝矾土，保温搅拌10分钟，接着加入氟化钙，保温搅拌均匀后，降温至室温，加水调节波美度至55，随后加入熟石膏粉、青蒿蜡、海藻糖，在50MPa下进行均质，再加入氧化锌晶须，搅拌均匀，接着加水调节波美度至55，得涂料。
d.模型装箱：取覆膜模型置于型板上进行浇道组合，然后用树脂砂填充覆膜模型的各处死角，接着将砂箱罩在型板上，用锁扣将平板锁紧固定在砂箱上；所述砂箱为无底面和顶面的矩形框，所述型板为表面平整的平板；
e.加砂振实：加入石英砂进行填充、振实，填满砂箱后刮平，盖上底板，用锁扣将底板锁紧固定在砂箱上，然后将砂箱翻转180°使型板的那一面朝上，打开固定型板的锁扣取出型板，接着加入石英砂再次振实，填满砂箱后刮平；所述底板为表面平整的平板；
其中，石英砂填充前经过预处理，所述预处理方法为：按重量份比，取石英砂33份、炭气凝胶15份，混合均匀，按料液比1:5加入乙醇浸泡20分钟，然后加入大豆蛋白3份和环烯烃共聚物5份，在120℃下搅拌45分钟，接着过滤，得到的沉淀在350℃下加热90分钟。
f.抽真空、浇注：在填满的砂箱上放入负压板，将砂箱表面覆盖薄膜进行密封，然后抽真空砂箱内形成0.4MPa的负压，用1350℃的铁水进行浇注；所述负压板为表面设有通气孔的平板；
其中，铁水包括以下重量份比的原料：废钢70份、回炉料15份、增碳剂1.5份、碳1.5份、硅1份、锰0.7份、磷0.03份和硫0.04份，用所述铁水浇注得到的汽车模具为上模和下模。
g.开箱取件：浇注完成后，解除真空恢复常压，然后静置12小时以上取出负压板，倒出铸件，进行清砂和打磨，得汽车模具。
实施例3
一种用消失模铸造工艺生产汽车模具的方法，至少包括以下步骤：
a.模型制作：按模具图纸要求的尺寸，取泡沫板用数控机床雕刻成型，得泡沫模型；
b.模型烘干：取泡沫模型在46℃下烘烤48小时，得干燥模型；
c.模型上涂料：取干燥模型上涂料使形成2.5mm厚的涂层，上涂料的次数为2次，每次上完涂料后立即喷洒干冰粉末，随后进行烘烤，第一次上完涂料后在46℃下烘烤22小时，后续上完涂料后在46℃下烘烤48小时，得覆膜模型；所述涂料包括以下重量份比的原料：石英砂粉55份、鳞片石墨粉8份、膨润土7份、锆英粉7份、聚苯乙烯3份、铝矾土3份、氟化钙7份、熟石膏粉15.5份、青蒿蜡4份、海藻糖2份和氧化锌晶须10份；石英砂粉的粒径为300目。
其中，涂料的制备方法为：按重量份比，取聚苯乙烯，按料液比1:5加入水，加热使聚苯乙烯熔化，然后加入石英砂粉、鳞片石墨粉、膨润土、锆英粉和铝矾土，保温搅拌20分钟，接着加入氟化钙，保温搅拌均匀后，降温至室温，加水调节波美度至65，随后加入熟石膏粉、青蒿蜡、海藻糖，在70MPa下进行均质，再加入氧化锌晶须，搅拌均匀，接着加水调节波美度至65，得涂料。
d.模型装箱：取覆膜模型置于型板上进行浇道组合，然后用树脂砂填充覆膜模型的各处死角，接着将砂箱罩在型板上，用锁扣将平板锁紧固定在砂箱上；所述砂箱为无底面和顶面的矩形框，所述型板为表面平整的平板；
e.加砂振实：加入石英砂进行填充、振实，填满砂箱后刮平，盖上底板，用锁扣将底板锁紧固定在砂箱上，然后将砂箱翻转180°使型板的那一面朝上，打开固定型板的锁扣取出型板，接着加入石英砂再次振实，填满砂箱后刮平；所述底板为表面平整的平板；
其中，石英砂填充前经过预处理，所述预处理方法为：按重量份比，取石英砂45份、炭气凝胶23份，混合均匀，按料液比1:7加入乙醇浸泡36分钟，然后加入大豆蛋白9份和环烯烃共聚物13份，在140℃下搅拌65分钟，接着过滤，得到的沉淀在450℃下加热160分钟。
f.抽真空、浇注：在填满的砂箱上放入负压板，将砂箱表面覆盖薄膜进行密封，然后抽真空砂箱内形成0.5MPa的负压，用1380℃的铁水进行浇注；所述负压板为表面设有通气孔的平板；
其中，铁水包括以下重量份比的原料：废钢80份、回炉料25份、增碳剂2.5份、碳3份、硅1.5份、锰1.5份、磷0.09份、硫0.1份、钼0.1份和铬0.15份，用所述铁水浇注得到的汽车模具为凸模、压边圈和凹模。
g.开箱取件：浇注完成后，解除真空恢复常压，然后静置18小时以上取出负压板，倒出铸件，进行清砂和打磨，得汽车模具。
实施例4
一种用消失模铸造工艺生产汽车模具的方法，至少包括以下步骤：
a.模型制作：按模具图纸要求的尺寸，取泡沫板用数控机床雕刻成型，得泡沫模型；
b.模型烘干：取泡沫模型在49℃下烘烤53小时，得干燥模型；
c.模型上涂料：取干燥模型上涂料使形成3.5mm厚的涂层，上涂料的次数为3次，每次上完涂料后立即喷洒干冰粉末，随后进行烘烤，第一次上完涂料后在49℃下烘烤27小时，后续上完涂料后在49℃下烘烤53小时，得覆膜模型；所述涂料包括以下重量份比的原料：石英砂粉65份、鳞片石墨粉12份、膨润土13份、锆英粉13份、聚苯乙烯7.5份、铝矾土7.5份、氟化钙11份、熟石膏粉20.5份、青蒿蜡6份、海藻糖4份和氧化锌晶须16份；石英砂粉的粒径为280目。
其中，涂料的制备方法为：按重量份比，取聚苯乙烯，按料液比1:3.5加入水，加热使聚苯乙烯熔化，然后加入石英砂粉、鳞片石墨粉、膨润土、锆英粉和铝矾土，保温搅拌13分钟，接着加入氟化钙，保温搅拌均匀后，降温至室温，加水调节波美度至53，随后加入熟石膏粉、青蒿蜡、海藻糖，在55MPa下进行均质，再加入氧化锌晶须，搅拌均匀，接着加水调节波美度至53，得涂料。
d.模型装箱：取覆膜模型置于型板上进行浇道组合，然后用树脂砂填充覆膜模型的各处死角，接着将砂箱罩在型板上，用锁扣将平板锁紧固定在砂箱上；所述砂箱为无底面和顶面的矩形框，所述型板为表面平整的平板；
e.加砂振实：加入石英砂进行填充、振实，填满砂箱后刮平，盖上底板，用锁扣将底板锁紧固定在砂箱上，然后将砂箱翻转180°使型板的那一面朝上，打开固定型板的锁扣取出型板，接着加入石英砂再次振实，填满砂箱后刮平；所述底板为表面平整的平板；
其中，石英砂填充前经过预处理，所述预处理方法为：按重量份比，取石英砂36份、炭气凝胶17份，混合均匀，按料液比1:5.5加入乙醇浸泡24分钟，然后加入大豆蛋白4.5份和环烯烃共聚物7份，在125℃下搅拌50分钟，接着过滤，得到的沉淀在375℃下加热110分钟。
f.抽真空、浇注：在填满的砂箱上放入负压板，将砂箱表面覆盖薄膜进行密封，然后抽真空砂箱内形成0.5MPa的负压，用1420℃的铁水进行浇注；所述负压板为表面设有通气孔的平板；
其中，铁水包括以下重量份比的原料：废钢72份、回炉料17份、增碳剂1.8份、碳2.1份、硅1.4份、锰1.2份、磷0.04份、硫0.05份、钼1份和铬0.35份，用所述铁水浇注得到的汽车模具为凸模、压边圈和凹模。
g.开箱取件：浇注完成后，解除真空恢复常压，然后静置30小时以上取出负压板，倒出铸件，进行清砂和打磨，得汽车模具。
实施例5
一种用消失模铸造工艺生产汽车模具的方法，至少包括以下步骤：
a.模型制作：按模具图纸要求的尺寸，取泡沫板用数控机床雕刻成型，得泡沫模型；
b.模型烘干：取泡沫模型在47℃下烘烤50小时，得干燥模型；
c.模型上涂料：取干燥模型上涂料使形成3mm厚的涂层，上涂料的次数为3次，每次上完涂料后立即喷洒干冰粉末，随后进行烘烤，第一次上完涂料后在47℃下烘烤24小时，后续上完涂料后在47℃下烘烤50小时，得覆膜模型；所述涂料包括以下重量份比的原料：石英砂粉60份、鳞片石墨粉10份、膨润土10份、锆英粉10份、聚苯乙烯5份、铝矾土5份、氟化钙9份、熟石膏粉18份、青蒿蜡5份、海藻糖3份和氧化锌晶须13份；石英砂粉的粒径为240目。
其中，涂料的制备方法为：按重量份比，取聚苯乙烯，按料液比1:4.5加入水，加热使聚苯乙烯熔化，然后加入石英砂粉、鳞片石墨粉、膨润土、锆英粉和铝矾土，保温搅拌15分钟，接着加入氟化钙，保温搅拌均匀后，降温至室温，加水调节波美度至60，随后加入熟石膏粉、青蒿蜡、海藻糖，在60MPa下进行均质，再加入氧化锌晶须，搅拌均匀，接着加水调节波美度至60，得涂料。
d.模型装箱：取覆膜模型置于型板上进行浇道组合，然后用树脂砂填充覆膜模型的各处死角，接着将砂箱罩在型板上，用锁扣将平板锁紧固定在砂箱上；所述砂箱为无底面和顶面的矩形框，所述型板为表面平整的平板；
e.加砂振实：加入石英砂进行填充、振实，填满砂箱后刮平，盖上底板，用锁扣将底板锁紧固定在砂箱上，然后将砂箱翻转180°使型板的那一面朝上，打开固定型板的锁扣取出型板，接着加入石英砂再次振实，填满砂箱后刮平；所述底板为表面平整的平板；
其中，石英砂填充前经过预处理，所述预处理方法为：按重量份比，取石英砂39份、炭气凝胶19份，混合均匀，按料液比1:6加入乙醇浸泡28分钟，然后加入大豆蛋白6份和环烯烃共聚物9份，在130℃下搅拌55分钟，接着过滤，得到的沉淀在400℃下加热125分钟。
f.抽真空、浇注：在填满的砂箱上放入负压板，将砂箱表面覆盖薄膜进行密封，然后抽真空砂箱内形成0.5MPa的负压，用1400℃的铁水进行浇注；所述负压板为表面设有通气孔的平板；
其中，铁水包括以下重量份比的原料：废钢78份、回炉料20份、增碳剂2.1份、碳2.4份、硅1.3份、锰1.1份、磷0.06份、硫0.07份、钼0.6份和铬0.25份，用所述铁水浇注得到的汽车模具为凸模、压边圈和凹模。
g.开箱取件：浇注完成后，解除真空恢复常压，然后静置24小时以上取出负压板，倒出铸件，进行清砂和打磨，得汽车模具。
实施例6
与实施例5的区别在于，步骤c的涂料中不加入氟化钙。其余方法同实施例5。
实施例7
与实施例5的区别在于，步骤c的涂料中不加入青蒿蜡。其余方法同实施例5。
实施例8
与实施例5的区别在于，步骤c的涂料中不加入氧化锌晶须。其余方法同实施例5。
实施例9
与实施例5的区别在于，步骤c中上完涂料后不喷洒干冰粉末。其余方法同实施例5。
实施例10
与实施例5的区别在于，步骤e中石英砂预处理时不加入炭气凝胶。其余方法同实施例5。
实施例11
与实施例5的区别在于，步骤e中石英砂预处理时不加入大豆蛋白和环烯烃共聚物。其余方法同实施例5。
实施例12
与实施例5的区别在于，步骤g中取件时静置11小时。其余方法同实施例5。
实施例13实施效果对比
1.实验样品制备
按实施例1、2、5-12中的方法进行铸造，每个实施例铸造150份平行样，得到实验样品1、2、5-12。
2.评价方法
观察实验样品1、2、5-12的外观，统计出现粘砂、缩松、气孔缺陷的产品数量，然后采用单铸试块取样方式，测定无缺陷实验样品的抗拉强度和硬度，计算平均值。
3.评价结果
表1汽车模具的性能测定结果
样品 有缺陷的产品数量(件) 抗拉强度(MPa) 硬度(HB)
实验样品1 20 379 312
实验样品2 5 433 374
实验样品5 0 519 458
实验样品6 15 388 331
实验样品7 12 415 350
实验样品8 17 385 321
实验样品9 18 397 334
实验样品10 17 405 341
实验样品11 15 390 327
实验样品12 0 354 250
4.实验结果
从实验结果可以看出，实验样品5的质量最佳。
与实验样品5相比，实验样品1在涂料配方工艺和石英砂处理上存在差别，使得出现砂、缩松、气孔缺陷的产品数量增加，硬度和抗拉强度有所下降。
与实验样品5相比，实验样品2得到的模具为上下模，在硬度和抗拉强度的需求上低于实验样品5。同时，由于工艺参数的差别，使得有缺陷的产品数量稍多。
与实验样品5相比，实验样品6制备涂料时不加入氟化钙，使铁水由于温差出现局部过早凝固，导致模具出现缩松和气孔，硬度和抗拉强度也出现下降。
与实验样品5相比，实验样品7制备涂料时不加入青蒿素，使得涂料的附着力下降，涂层在浇注时容易脱落，导致模具出现粘砂、缩松和气孔，同时硬度和抗拉强度也由于杂质的混入出现下降。
与实验样品5相比，实验样品8制备涂料时不加入氧化锌晶须，使得涂料的耐磨性下降，涂层在加砂振实的过程中遇到石英砂的冲击造成脱落，导致模具出现粘砂、缩松和气孔，同时硬度和抗拉强度也由于杂质的混入出现下降。
与实验样品5相比，实验样品9上完涂料后不喷洒干冰粉末，使得涂料的附着力下降，涂层在浇注时容易脱落，导致模具出现粘砂、缩松和气孔，同时硬度和抗拉强度也由于杂质的混入出现下降。
与实验样品5相比，实验样品10石英砂预处理时不加入炭气凝胶，使得石英砂的通透性下降，排气不够顺畅，造成模具出现缩松和气孔缺陷，硬度和抗拉强度也出现下降。
与实验样品5相比，实验样品11石英砂处理时不加入大豆蛋白和环烯烃共聚物，使得砂型的稳固性降低，在浇注时容易坍塌，导致模具出现粘砂、缩松和气孔，同时硬度和抗拉强度也由于杂质的混入出现下降。
与实验样品5相比，实验样品12取件时静置时间低于12小时，使得模具出现形变，导致内部结构发生变化，硬度和抗拉强度明显下降。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (5)

1.一种用消失模铸造工艺生产汽车模具的方法，其特征在于，至少包括以下步骤：
a.模型制作：按模具图纸要求的尺寸，取泡沫板用数控机床雕刻成型，得泡沫模型；
b.模型烘干：取泡沫模型在45-50℃下烘烤45-55小时，得干燥模型；
c.模型上涂料：取干燥模型上涂料使形成2-4mm厚的涂层，上涂料的次数为2-3次，每次上完涂料后进行烘烤，第一次上完涂料后在45-50℃下烘烤20-30小时，后续上完涂料后在45-50℃下烘烤45-55小时，得覆膜模型；所述涂料包括以下重量份比的原料：石英砂粉50-70份、鳞片石墨粉5-15份、膨润土5-15份、锆英粉4-16份、聚苯乙烯1-10份、铝矾土1-10份、氟化钙5-13份、熟石膏粉13-23份、青蒿蜡3-7份、海藻糖1-5份和氧化锌晶须7-19份；所述氧化锌晶须为立体四针状结构；
d.模型装箱：取覆膜模型置于型板上进行浇道组合，然后用树脂砂填充覆膜模型的各处死角，接着将砂箱罩在型板上，用锁扣将平板锁紧固定在砂箱上；所述砂箱为无底面和顶面的矩形框，所述型板为表面平整的平板；
e.加砂振实：加入石英砂进行填充、振实，填满砂箱后刮平，盖上底板，用锁扣将底板锁紧固定在砂箱上，然后将砂箱翻转180°使型板的那一面朝上，打开固定型板的锁扣取出型板，接着加入石英砂再次振实，填满砂箱后刮平；所述底板为表面平整的平板；
f.抽真空、浇注：在填满的砂箱上放入负压板，将砂箱表面覆盖薄膜进行密封，然后抽真空砂箱内形成0.4-0.6MPa的负压，用1350-1450℃的铁水进行浇注；所述负压板为表面设有通气孔的平板；
g.开箱取件：浇注完成后，解除真空恢复常压，然后静置12小时以上取出负压板，倒出铸件，进行清砂和打磨，得汽车模具。
2.根据权利要求1所述的一种用消失模铸造工艺生产汽车模具的方法，其特征在于，所述涂料的制备方法为：按重量份比，取聚苯乙烯，按料液比1:3-5加入水，加热使聚苯乙烯熔化，然后加入石英砂粉、鳞片石墨粉、膨润土、锆英粉和铝矾土，保温搅拌10-20分钟，接着加入氟化钙，保温搅拌均匀后，降温至室温，加水调节波美度至55-65，随后加入熟石膏粉、青蒿蜡、海藻糖，在50-70MPa下进行均质，再加入氧化锌晶须，搅拌均匀，接着加水调节波美度至55-65，得涂料。
3.根据权利要求1-2任一项所述的一种用消失模铸造工艺生产汽车模具的方法，其特征在于，所述石英砂粉的粒径为200-300目。
4.根据权利要求1所述的一种用消失模铸造工艺生产汽车模具的方法，其特征在于，步骤e中所述石英砂填充前经过预处理，所述预处理方法为：按重量份比，取石英砂33-45份、炭气凝胶15-23份，混合均匀，按料液比1:5-7加入乙醇浸泡20-36分钟，然后加入大豆蛋白3-9份和环烯烃共聚物5-13份，在120-140℃下搅拌45-65分钟，接着过滤，得到的沉淀在350-450℃下加热90-160分钟。
5.根据权利要求1所述的一种用消失模铸造工艺生产汽车模具的方法，其特征在于，步骤c中干燥模型每次上完涂料后立即喷洒干冰粉末。
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