CN111940694A

CN111940694A - 一种高压铸造用水溶性盐芯的制作方法

Info

Publication number: CN111940694A
Application number: CN202010703905.0A
Authority: CN
Inventors: 张宏奎
Original assignee: FAW Group Corp; Faw Foundry Co Ltd
Current assignee: FAW Group Corp; Faw Foundry Co Ltd
Priority date: 2020-07-21
Filing date: 2020-07-21
Publication date: 2020-11-17

Abstract

本发明属于铸造造型材料技术领域，涉及一种高压铸造用水溶性盐芯的制作方法；包括原材料混配、原材料熔化、型芯浇注、凝固出模；原材料熔化是将混配好的原材料放入坩埚内加热熔化并升温至超过熔点50℃，特别的是需要熔炼至液面不再有气泡冒出为止；型芯浇注是将预先准备好的型芯模具，涂上分型剂，预热至250～300℃开始浇注，浇注时应先快后慢不断流；凝固出模是指浇注后盐芯冷却到400‑450℃时将盐芯顶出实现出模，脱模后放置在专用模架上缓冷；本发明通过熔炼成型工艺制芯，制备的试样具有较高的抗弯强度，抗弯强度≥20MPa；熔化温度≥800℃，满足高压铸铝件的生产要求；复合盐芯的溶解速度与水温有关，水温越高，盐芯溶解速度越快，90℃水溶时间较快，≤130min。

Description

一种高压铸造用水溶性盐芯的制作方法

技术领域

本发明属于铸造造型材料技术领域，涉及一种高压铸造用水溶性盐芯的制作方法。

背景技术

随着轻量化技术的发展,越来越多的铸件采用空腔结构。在高压铸造生产中,复杂的内腔结构很难成形。水溶性盐芯发气量极低、可水溶清理,若要在压铸生产中使用,需要具备高强度,以抵御高压状态下液态金属的高速冲击。

美国的一些专利露了一种盐芯制备技术，该盐芯的制备方法为：首先准备盐芯成形所需混合物的成份配比，该混合物包括：水溶性盐(氯化钠、氯化钾或偏硅酸钠)、硅酸钙、粘结剂、表面活性剂和其他材料。其中水溶性盐占23-28％重量比为佳，硅酸钙占77-72％重量比为佳，粘结剂拟采用一种石蜡、一种有机合成树脂如聚苯乙烯或硅树脂，然而使用性能更好的是一种聚乙二醇粘结剂，其分子量在4000-8000范围内，一般为6000。该粘结剂除具有粘合作用外，还可以以一种随机性填充粉末的形式填充芯内颗粒间的空隙。另外水溶性盐被粘结剂润湿也很重要，为了确保水溶性盐润湿，需要一种表面活性剂，这里采用了商品名为“SoluminPFN20”的活性剂，在混合料中占0.2-2.0％的重量比。其他材料主要包括氧化硅、铝土、锆英石、硅铝酸盐、滑石粉、镁砂、氧化钛、莫来石和硅线石中的一种或多种成分，这些材料主要用于提高盐芯的某些特性。将这些材料完全混合后形成胶状，再浇入所需的芯型之中。成形方法可以采用等静压成形、注射成形、压力成形、连续成形、挤压和浇注成形等。其中，注射成形是一种优选方法。

专利文献1(CN104550760A)中公开了一种可溶芯修补方法，属于精密铸造过程中铸件型腔用型芯修补技术领域。利用聚乙二醇和碳酸氢钠的流动性、互溶性以及碳酸氢钠的强化作用对可溶芯裂纹和微裂纹进行修补，实现提高可溶芯生产效率的作用。聚乙二醇和碳酸氢钠两种成分按(7-10)∶1的质量比进行配置，聚乙二醇起到保证可溶芯表面光洁度的作用，聚乙二醇和碳酸氢钠共同起到强化修补面强度的作用。在聚乙二醇溶化后，加入碳酸氢钠搅拌均匀，使用滴管将修补剂滴在可溶芯裂纹和微裂纹处，待修补剂凝固后将多余修补剂用刮刀去掉，形成所需要的型面，修补完成一处裂纹或微裂纹的过程大约需要花费2分钟，可投入生产使用。

专利文献2(CN103539436A)中公开了一种提供一种整体式大功率金卤灯陶瓷泡壳的制造工艺及该工艺中使用的可溶芯模脱除专用设备。包括混料、造粒制备出陶瓷浆料的颗粒料，其要点是以为葡萄糖、尿素等可溶性物质制作出带钢针的可溶芯模和将其嵌入不锈钢质模具之中进行注射成型，注射工艺条件为：注射温度为60～75℃，注射压力为10～30KPa，注射速率为20～50cm3/s，而后迅速将陶瓷坯体移入可溶芯模脱除装置的温水中，将水温控制在40～50℃之间，利用蠕动泵输送水的功能，将水槽中的温水不断地通入到陶瓷生坯之中，以溶去其中的芯模，形成一中空的陶瓷灯泡生坯。应用本发明能够提高生产效率，制造出满足产品高品质要求的整体式大功率金卤灯陶瓷泡壳。与本专利公布的内容相关程度低。

专利文献3(CN201810972314.6)中公开了一种盐芯制备方法，包括以下步骤：将盐粉与粘结剂混合，制成注射喂料；将注射喂料通过注射机制成盐芯生胚；盐芯生胚放入埋粉中后将盐芯和埋粉一同放入热处理炉中加热进行脱脂和烧结制成盐芯。

专利文献1所述是聚乙二醇和碳酸氢钠两种成分按比例配置，是一种可溶芯的修补方法而非可溶芯的制芯工艺。专利文献2所述是使用可溶芯模脱除专用设备，将混合料注射成型的工艺，而非熔化可溶材料，浇注的成型工艺。专利文献3所述是一种通过注射机制成盐芯生胚，所述盐芯生胚放入埋粉中后将所述盐芯和所述埋粉一同放入热处理炉中加热进行脱脂和烧结制成盐芯，而非本发明所提及的可溶性复合盐材料通过熔化浇注成型工艺。

发明内容

本发明的目的在于，在解决高压铸件的中间空腔结构不能直接铸造成型的问题，提供一种适用于高压铸造用的水溶性盐芯的制作方法，满足水溶性盐芯的性能要求，本发明以水溶性盐芯的抗弯强度、水溶性作为主要评价指标,对盐芯的制备工艺进行了阐述。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的，结合附图说明如下：

一种高压铸造用水溶性盐芯的制作方法，包括原材料混配、原材料熔化、型芯浇注、凝固出模。

型芯即盐芯，还未去除浇冒口、修整飞边毛刺及圆角的盐芯。

进一步地，所述原材料熔化是将混配好的原材料放入坩埚内加热熔化并升温至超过熔点50℃，特别的是需要熔炼至液面不再有气泡冒出为止。

进一步地，所述型芯浇注是将预先准备好的型芯模具，涂上分型剂，预热至250～300℃开始浇注，浇注时应先快后慢不断流。

进一步地，所述分型剂的组成成分为氧化锌和酒精的悬浮液，喷涂时在模具上喷涂均匀，分型剂通过点燃附着于模具表面。

进一步地，所述氧化锌和酒精的悬浮液质量比选自(50-80)：(20-50)。

进一步地，所述凝固出模是指浇注后盐芯冷却到400-450℃时将盐芯顶出实现出模，脱模后放置在专用模架上缓冷。

进一步地，一种高压铸造用水溶性盐芯的制作方法，还包括修整钻孔以和存放工序。

进一步地，所述修整钻孔是指盐芯冷却到室温后，去除浇冒口、修整飞边毛刺及圆角，钻工艺安装孔。

进一步地，所述存放工序是将盐芯放入100-150℃的干燥箱中备用，防止盐芯强度的急剧下降。

进一步地，所述原材料混配是将盐芯所需成分混合均匀；所需成分为无机盐材料、添加剂和改良剂；

所述无机盐材料为卤化物或硫酸盐；

所述添加剂为碳酸盐；

所述改良剂为磷酸盐。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

本发明的盐芯组份通过熔炼成型工艺制芯，制备的试样具有较高的抗弯强度，抗弯强度≥20MPa；熔化温度≥800℃，满足高压铸铝件的生产要求。复合盐芯的溶解速度与水温有关，水温越高，盐芯溶解速度越快，90℃水溶时间较快，≤130min。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1为本发明所述高压铸造用水溶性盐芯的制作方法流程图。

具体实施方式

下面对本发明作详细的描述：

参阅图1，一种高压铸造用水溶性盐芯的制作方法，所述制备工艺包括原材料混配、原材料熔化、型芯浇注、凝固出模、修整钻孔以及存放工序。

所述原材料混配是将盐芯所需成分(如卤化物-氯化钠、氯化钾、氯化镁等，硫酸盐-硫酸钠、硫酸镁、硫酸钾等，碳酸盐和磷酸盐中的一种或多种具有一定熔点的化合物)混合均匀。

所述原材料熔化是将混配好的材料放入坩埚内加热熔化并升温至超过熔点(50-80)℃，特别的是需要熔炼至液面不再有气泡冒出为止，主要目的在于防止熔炼液中气体未排净，预防盐芯浇注时产生气泡缺陷。

所述型芯浇注是将预先准备好的型芯模具，涂上分型剂，预热至250～300℃开始浇注，浇注时应先快后慢不断流。

所述分型剂，其组成成分为氧化锌和酒精的悬浮液(两者质量比选自50-80：20-50，也即两者质量比选自1：1-4：1)。

喷涂时只需在模具上喷涂均匀即可，分型剂通过点燃附着于模具表面，分型剂作用在于盐芯在制造完成时容易实现脱模，保证了盐芯质量。

所述的凝固出模工序，所述凝固出模是指浇注后盐芯冷却到400-450℃时将盐芯顶出实现出模，脱模后放置在专用模架上缓冷，目的在于盐芯可实现缓慢冷却，保证盐芯在冷却过程中应力导致裂纹的产生，有效改善盐芯产品质量。

所述的修整钻孔，所述修整钻孔是指通过去除浇冒口、修整飞边毛刺及圆角后，钻工艺安装孔，目的在于保证盐芯表面质量，在铸造生产中保证盐芯定位安装准确，提高铸件质量。

所述的存放工序，特别的需要将盐芯放入100-150℃的干燥箱中备用，可有效防止盐芯强度的急剧下降，保证了盐芯原有的使用强度。

原材料混配：型芯的主体为无机盐材料、添加剂和改良剂工艺比例混合均匀。所述原材料混配是将盐芯所需成分(如卤化物-氯化钠、氯化钾、氯化镁等，硫酸盐-硫酸钠、硫酸镁、硫酸钾等，碳酸盐和磷酸盐中的一种或多种具有一定熔点的化合物)混合均匀。

复合无机盐的配比、熔化温度以及强度性能指标，如表1所示：

表1盐芯比例范围

盐芯的溶解速度与水温有关，水温越高，盐芯溶解速度越快，90℃水溶时间较快≤130min。

本发明分别进行了复合盐芯正交对比试验，最终得到结论以表1的配比为最佳，抗弯强度可达到15MPa-22MPa。

其中正交试验设计表2如下：

表2正交试验以及试样初始抗弯强度值

根据正交试验确定的试样的初始抗弯强度最佳配比为A₂B₂C₂D₂，(通过正交试验确定四元盐芯NaCl比例在30-40％，Na₂SO₄在30-40％，M剂0-20％，MgCl₂在0％-10％的范围是最好的，抗弯强度可达到15-22MPa，现根据其各因素配比分别按照前述熔铸法盐芯的制备方法制备一组盐芯。

原材料熔化是将混配好的材料放入坩埚内加热熔化并升温至超过熔点80℃，特别的是需要熔炼至液面不再有气泡冒出为止，主要目的在于防止熔炼液中气体未排净，预防盐芯浇注时产生气泡缺陷。

型芯浇注是将预先准备好的型芯模具，涂上分型剂，预热至250℃开始浇注，浇注时应先快后慢不断流。其中分型剂，所用的组成成分为氧化锌和酒精的悬浮液(两者质量比50：50)，喷涂时只需在模具上喷涂均匀即可，分型剂通过点燃附着于模具表面，分型剂作用在于盐芯在制造完成时容易实现脱模，保证了盐芯质量。

凝固出模是指浇注后盐芯冷却到400℃时将盐芯顶出实现出模，脱模后放置在专用模架上缓冷，目的在于盐芯可实现缓慢冷却，保证盐芯在冷却过程中应力导致裂纹的产生，有效改善盐芯产品质量。

修整钻孔是指通过去除浇冒口、修整飞边毛刺及圆角后，钻工艺安装孔，目的在于保证盐芯表面质量，在铸造生产中保证盐芯定位安装准确，提高铸件质量。

存放工序，特别的需要将盐芯放入100℃的干燥箱中备用，可有效防止盐芯强度的急剧下降，保证了盐芯原有的使用强度。

盐芯制备工艺为熔融浇注法。

抗弯强度可达到15MPa-22MPa；

水溶性(热水≤90℃)：≤130min；

发气量(850℃*3min)：≤5ml/g。(发气量检测方法：将盐芯磨成粉，称取1g试样。在发气量检测仪的检测温度设置为(检测仪的测量温度0-1000℃)850℃，检测时间3分钟，测量出的试样发气量≤5ml/g。)

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。

Claims

1.一种高压铸造用水溶性盐芯的制作方法，其特征在于：

包括原材料混配、原材料熔化、型芯浇注、凝固出模。

2.根据权利要求1所述一种高压铸造用水溶性盐芯的制作方法，其特征在于：

所述原材料熔化是将混配好的原材料放入坩埚内加热熔化并升温至超过熔点50℃，特别的是需要熔炼至液面不再有气泡冒出为止。

3.根据权利要求2所述一种高压铸造用水溶性盐芯的制作方法，其特征在于：

4.根据权利要求3所述一种高压铸造用水溶性盐芯的制作方法，其特征在于：

所述分型剂的组成成分为氧化锌和酒精的悬浮液，喷涂时在模具上喷涂均匀，分型剂通过点燃附着于模具表面。

5.根据权利要求4所述一种高压铸造用水溶性盐芯的制作方法，其特征在于：

所述氧化锌和酒精的悬浮液质量比选自(50-80)：(20-50)。

6.根据权利要求4或5所述的一种高压铸造用水溶性盐芯的制作方法，其特征在于：

所述凝固出模是指浇注后盐芯冷却到400-450℃时将盐芯顶出实现出模，脱模后放置在专用模架上缓冷。

7.根据权利要求1中所述的一种高压铸造用水溶性盐芯的制作方法，其特征在于：

还包括修整钻孔以和存放工序。

8.根据权利要求7中所述的一种高压铸造用水溶性盐芯的制作方法，其特征在于：

所述修整钻孔是指盐芯冷却到室温后，去除浇冒口、修整飞边毛刺及圆角，钻工艺安装孔。

9.根据权利要求8中所述的一种高压铸造用水溶性盐芯的制作方法，其特征在于：

所述存放工序是将盐芯放入100-150℃的干燥箱中备用，防止盐芯强度的急剧下降。

10.根据权利要求1所述的一种高压铸造用水溶性盐芯的制作方法，其特征在于：

所述原材料混配是将盐芯所需成分混合均匀；所需成分为无机盐材料、添加剂和改良剂；

所述无机盐材料为卤化物或硫酸盐；

所述添加剂为碳酸盐；

所述改良剂为磷酸盐。