CN110722104A - 一种小直径深孔阀门接头的精密铸造工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种小直径深孔阀门接头的精密铸造工艺，涉及精密铸造技术领域，其技术方案要点包括S1压蜡、S2组树、S3制壳、S4脱蜡、S5焙烧、S6浇铸、S7脱壳、S8切割、S9打磨、S10抛丸、S11热处理、S12表面处理，所述S3制壳的具体过程如下：第一步，先将蜡制模组浸入硅溶胶涂料中，使硅溶胶涂料均匀覆盖在蜡制模组表面，再喷淋砂，干燥后形成第一层；第二步，重复第一步多次，得到型壳，型壳于型腔处的部分为圆筒状的型芯；第三步，往型芯内腔中部放入牙签，再往牙签周边填充浆、砂，最后干燥。通过牙签填充成型型芯的方式，提高型芯强度，可避免进行S4脱蜡及S6浇铸的时候型芯断裂的麻烦，且本工艺成本低、清砂便捷。

Description

一种小直径深孔阀门接头的精密铸造工艺
技术领域
本发明涉及精密铸造技术领域，特别涉及一种小直径深孔阀门接头的精密铸造工艺。
背景技术
精密铸造又称为失蜡铸造，相比于传统砂型铸造工艺，精密铸造获得的铸件尺寸更为精准，表面也更为光洁，接近于零件最后形状，可不加工或少量加工便能直接使用。精密铸造分为熔模铸造、陶瓷型铸造、金属型铸造、压力铸造、消失模铸造，其大致包括如下工艺流程：压蜡、修蜡、组树、制壳、脱蜡、焙烧、浇注、脱壳、切割、打磨、抛丸。
目前，一种小尺寸阀门接头如图1所示，其包括接头本体1，接头本体1中部开设有小直径内孔11，内孔11直径小于等于10mm，深度大于等于40mm。
上述阀门接头在传统铸造工艺中，内孔无法直接成型，需要进行后期机加工，进而存在加工成本高、工序时间长的问题。
因此技术人员想到通过硅溶胶精密铸造的方式直接快速成型该阀门接头，但是精密铸造过程中存在以下技术缺陷：制壳时硅溶胶涂料和砂于内孔处形成型芯，由于型芯直径小、长度大且整体呈脆性，因此进行脱蜡步骤或浇注步骤时型芯极易断裂，合格率约50%，造成资源浪费，明显提高生产成本，有待改进。
发明内容
针对上述技术缺陷，本发明的目的是提供一种小直径深孔阀门接头的精密铸造工艺，进行脱蜡步骤或浇注步骤时型芯不易断裂，合格率高达99%。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种小直径深孔阀门接头的精密铸造工艺，包括S1压蜡、S2组树、S3制壳、S4脱蜡、S5焙烧、S6浇铸、S7脱壳、S8切割、S9打磨、S10抛丸、S11热处理、S12表面处理，所述S3制壳的具体过程如下：
第一步，先将蜡制模组浸入硅溶胶涂料中，使硅溶胶涂料均匀覆盖在蜡制模组表面，再喷淋砂，干燥后形成第一层；
第二步，重复第一步多次，得到型壳，型壳于型腔处的部分为圆筒状的型芯；
第三步，往型芯内腔中部放入牙签，再往牙签周边填充浆、砂，最后干燥。
通过采用上述技术方案，蜡模型腔处被浆砂及牙签填充满，一方面牙签起到强化支撑的作用，提高型芯的强度，进行S4脱蜡时型芯不易断裂；另一方面进行S5焙烧时牙签烧成灰分，填充型芯间隙，且使型芯留出空洞，进而提高型芯强度，进行S6浇铸时型芯不易断裂，合格率高达99%。
相比于利用铁条、陶瓷芯等填充加强的方式，牙签成本低且清砂快速便捷。
本发明进一步设置为：所述型芯内腔直径为4mm，所述牙签为直径2mm的牙签。
通过采用上述技术方案，2mm牙签原料易得且成本极低，显著降低本工艺的制造成本，可推广使用。
本发明进一步设置为：所述S3制壳过程中往牙签周边填充的浆、砂分别为莫来石粉和硅溶胶。
通过采用上述技术方案，莫来石粉具有高熔点、抗蠕变性、低膨胀系数、抗热震性及抗腐蚀性优良的特点。
本发明进一步设置为：莫来石粉和硅溶胶的质量比为(1.3-1.7):1。
通过采用上述技术方案，保证干燥效率及强度。
本发明进一步设置为：所述S3制壳过程中重复第一步两次，第一层和第二层均由锆英粉和硅溶胶形成，第三层由莫来石粉和硅溶胶形成。
通过采用上述技术方案，型芯的强度高，能够承受住高温浇注，不易断裂。
本发明进一步设置为：所述S3制壳过程中，蜡制模组浸入硅溶胶涂料前预湿。
通过采用上述技术方案，蜡制模组更容易浸润硅溶胶。
本发明进一步设置为：所述S3制壳过程中，牙签周边填充完浆砂混合物后使用铁丝多次戳入，以排出内部气体。
通过采用上述技术方案，提高致密性，进而提高型芯强度。
本发明进一步设置为：所述S4脱蜡的具体过程如下：将型壳置于脱蜡釜内，采用蒸汽加热的方式使蜡制模组熔融而流出，温度170℃。
本发明进一步设置为：所述S5焙烧的具体过程如下：将型壳置于1100-1150℃下焙烧20-60min。
本发明进一步设置为：所述S6浇铸的具体过程如下：往型壳内浇入钢水，温度1550-1580℃，冷却后得到精密铸件。
综上所述，本发明具有以下有益效果：通过牙签填充成型型芯的方式，提高型芯强度，可避免进行S4脱蜡及S6浇铸的时候型芯断裂的麻烦，且本工艺成本低、清砂便捷。
附图说明
图1是背景技术中阀门接头的结构示意图；
图2是实施例一至三中蜡模与型壳的结构示意图。
附图标记说明：1、接头本体；11、内孔；2、蜡模；21、型腔；3、牙签；4、型芯；5、浆砂填充物。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
以下各实施例均用于铸造背景技术中的阀门接头，具体为内孔11直径10mm，深度40mm。
以下各实施例中的锆英粉粒径均为325目，莫来石粉均为200目。
实施例一：
一种小直径深孔阀门接头的精密铸造工艺，如图2所示，包括如下步骤：
S1压蜡：将熔融石蜡注入模具中，冷却成型后得到精密蜡模2，蜡模2对应于内孔11处的内腔为型腔21；
S2组树：将多个精密蜡模2与形成浇冒口系统的部分连为一体，组成蜡制模组；
S3制壳：
第一步，先将蜡制模组预湿，再将蜡制模组浸入碱性硅溶胶涂料中，使硅溶胶涂料均匀覆盖在蜡制模组表面，再喷淋锆英粉，干燥后形成第一层；
第二步，重复第一步两次，第一次时喷淋锆英粉，第二次时喷淋莫来石粉，得到由三层砂复合而成的型壳，型壳于型腔21处的部分为型芯4，型芯4为圆筒状且内腔直径为4mm；
第三步，倒置蜡制模组，使型芯4内腔开口朝上，再往型芯4内腔中部同轴置入直径为2mm的牙签3，牙签3端部伸出型芯4内腔，再往牙签3与型芯4内壁之间填充浆砂填充物5，浆砂填充物5包括质量比为1.3:1的莫来石粉和硅溶胶，然后使用铁丝多次搓入浆砂填充物5，以排出内部气体，最后干燥；
S4脱蜡：将型壳置于脱蜡釜内，采用蒸汽加热的方式使蜡制模组熔融而流出，温度170℃；
S5焙烧：将型壳置于1100℃下焙烧60min；
S6浇铸：往型壳内浇入钢水，温度1580℃，冷却后得到精密铸件；
S7脱壳：振动分离型壳和铸件，必要时人工清除未脱离铸件的残砂；
S8切割：将铸件与浇棒切割分离；
S9打磨：打磨铸件表面；
S10抛丸：抛丸清理铸件表面；
S11热处理：针对不同金属材料的铸件，采用回火、淬火等热处理工艺，以提高其性能；
S12表面处理：酸洗以去除氧化膜层，露出光洁表面。
实施例二：
一种小直径深孔阀门接头的精密铸造工艺，如图2所示，包括如下步骤：
S1压蜡：将熔融石蜡注入模具中，冷却成型后得到精密蜡模2，蜡模2对应于内孔11处的内腔为型腔21；
S2组树：将多个精密蜡模2与形成浇冒口系统的部分连为一体，组成蜡制模组；
S3制壳：
第一步，先将蜡制模组预湿，再将蜡制模组浸入碱性硅溶胶涂料中，使硅溶胶涂料均匀覆盖在蜡制模组表面，再喷淋锆英粉，干燥后形成第一层；
第二步，重复第一步两次，第一次时喷淋锆英粉，第二次时喷淋莫来石粉，得到由三层砂复合而成的型壳，型壳于型腔21处的部分为型芯4，型芯4为圆筒状且内腔直径为4mm；
第三步，倒置蜡制模组，使型芯4内腔开口朝上，再往型芯4内腔中部同轴置入直径为2mm的牙签3，牙签3端部伸出型芯4内腔，再往牙签3与型芯4内壁之间填充浆砂填充物5，浆砂填充物5包括质量比为1.7:1的莫来石粉和硅溶胶，然后使用铁丝多次搓入浆砂填充物5，以排出内部气体，最后干燥；
S4脱蜡：将型壳置于脱蜡釜内，采用蒸汽加热的方式使蜡制模组熔融而流出，温度170℃；
S5焙烧：将型壳置于1150℃下焙烧20min；
S6浇铸：往型壳内浇入钢水，温度1550℃，冷却后得到精密铸件；
S7脱壳：振动分离型壳和铸件，必要时人工清除未脱离铸件的残砂；
S8切割：将铸件与浇棒切割分离；
S9打磨：打磨铸件表面；
S10抛丸：抛丸清理铸件表面；
S11热处理：针对不同金属材料的铸件，采用回火、淬火等热处理工艺，以提高其性能；
S12表面处理：酸洗以去除氧化膜层，露出光洁表面。
实施例三：
一种小直径深孔阀门接头的精密铸造工艺，如图2所示，包括如下步骤：
S1压蜡：将熔融石蜡注入模具中，冷却成型后得到精密蜡模2，蜡模2对应于内孔11处的内腔为型腔21；
S2组树：将多个精密蜡模2与形成浇冒口系统的部分连为一体，组成蜡制模组；
S3制壳：
第一步，先将蜡制模组预湿，再将蜡制模组浸入碱性硅溶胶涂料中，使硅溶胶涂料均匀覆盖在蜡制模组表面，再喷淋锆英粉，干燥后形成第一层；
第二步，重复第一步两次，第一次时喷淋锆英粉，第二次时喷淋莫来石粉，得到由三层砂复合而成的型壳，型壳于型腔21处的部分为型芯4，型芯4为圆筒状且内腔直径为4mm；
第三步，倒置蜡制模组，使型芯4内腔开口朝上，再往型芯4内腔中部同轴置入直径为2mm的牙签3，牙签3端部伸出型芯4内腔，再往牙签3与型芯4内壁之间填充浆砂填充物5，浆砂填充物5包括质量比为1.5:1的莫来石粉和硅溶胶，然后使用铁丝多次搓入浆砂填充物5，以排出内部气体，最后干燥；
S4脱蜡：将型壳置于脱蜡釜内，采用蒸汽加热的方式使蜡制模组熔融而流出，温度170℃；
S5焙烧：将型壳置于1120℃下焙烧40min；
S6浇铸：往型壳内浇入钢水，温度1560℃，冷却后得到精密铸件；
S7脱壳：振动分离型壳和铸件，必要时人工清除未脱离铸件的残砂；
S8切割：将铸件与浇棒切割分离；
S9打磨：打磨铸件表面；
S10抛丸：抛丸清理铸件表面；
S11热处理：针对不同金属材料的铸件，采用回火、淬火等热处理工艺，以提高其性能；
S12表面处理：酸洗以去除氧化膜层，露出光洁表面。
对比例一：
与实施例三不同的是，型芯4内腔均由浆砂填充物5填充而成，未放置牙签3。
性能测试：
按实施例一至三、对比例一中的方法制得型壳后，切下型芯以作为测试对象，实施例一至三的型芯填充有牙签，而对比例一未填充牙签。
对各实施例和对比例焙烧前及焙烧后的型芯试样均进行抗弯强度测试，测试方法参考JB/T 13412-2018《熔模铸造型壳抗弯强度试验方法》，测试温度为室温，测试结果见表1。
表1 型芯抗弯强度测试结果记录表
抗弯强度(焙烧前)/MPa 抗弯强度(焙烧后)/MPa
实施例一 3.4 5.3
实施例二 3.6 5.4
实施例三 3.6 5.5
对比例一 2.3 3.2
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种小直径深孔阀门接头的精密铸造工艺，包括S1压蜡、S2组树、S3制壳、S4脱蜡、S5焙烧、S6浇铸、S7脱壳、S8切割、S9打磨、S10抛丸、S11热处理、S12表面处理，其特征在于，所述S3制壳的具体过程如下：
第一步，先将蜡制模组浸入硅溶胶涂料中，使硅溶胶涂料均匀覆盖在蜡制模组表面，再喷淋砂，干燥后形成第一层；
第二步，重复第一步多次，得到型壳，型壳于型腔(21)处的部分为圆筒状的型芯(4)；
第三步，往型芯(4)内腔中部放入牙签(3)，再往牙签(3)周边填充浆、砂，最后干燥。
2.根据权利要求1所述的一种小直径深孔阀门接头的精密铸造工艺，其特征在于：所述型芯(4)内腔直径为4mm，所述牙签(3)直径为2mm。
3.根据权利要求1所述的一种小直径深孔阀门接头的精密铸造工艺，其特征在于：所述S3制壳过程中往牙签(3)周边填充的浆、砂分别为莫来石粉和硅溶胶。
4.根据权利要求3所述的一种小直径深孔阀门接头的精密铸造工艺，其特征在于：莫来石粉和硅溶胶的质量比为(1.3-1.7):1。
5.根据权利要求3所述的一种小直径深孔阀门接头的精密铸造工艺，其特征在于：所述S3制壳过程中重复第一步两次，第一层和第二层均由锆英粉和硅溶胶形成，第三层由莫来石粉和硅溶胶形成。
6.根据权利要求1所述的一种小直径深孔阀门接头的精密铸造工艺，其特征在于：所述S3制壳过程中，蜡制模组浸入硅溶胶涂料前预湿。
7.根据权利要求1所述的一种小直径深孔阀门接头的精密铸造工艺，其特征在于：所述S3制壳过程中，牙签(3)周边填充完浆砂混合物后使用铁丝多次戳入，以排出内部气体。
8.根据权利要求1所述的一种小直径深孔阀门接头的精密铸造工艺，其特征在于：所述S4脱蜡的具体过程如下：将型壳置于脱蜡釜内，采用蒸汽加热的方式使蜡制模组熔融而流出，温度170℃。
9.根据权利要求1所述的一种小直径深孔阀门接头的精密铸造工艺，其特征在于：所述S5焙烧的具体过程如下：将型壳置于1100-1150℃下焙烧20-60min。
10.根据权利要求1所述的一种小直径深孔阀门接头的精密铸造工艺，其特征在于：所述S6浇铸的具体过程如下：往型壳内浇入钢水，温度1550-1580℃，冷却后得到精密铸件。
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