CN112453324A - 一种基于新型铸造系统的熔模铸造方法 - Google Patents

一种基于新型铸造系统的熔模铸造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于新型铸造系统的熔模铸造方法，其特征在于，包括以下步骤：1)通过增材制造技术将包含浇注系统的三维模型打印成PS模型后浸蜡，得到熔模；2)向步骤1中的溶模内浇注金属液体，配合新型铸造系统对浇注后的溶模的下部分冷却和上部分加热保温，500‑800s后获得铸件，3)将步骤2中获得的铸件进行浇冒口切除、毛刺铸疤等清理、抛丸，获得外观较好的通海阀铸件。本发明本发明利用冷却件和加热件，严格控制溶模温度差，使形成较大的温度跨度，获得较好顺序凝固的效果。

Description

一种基于新型铸造系统的熔模铸造方法
技术领域
本发明涉及铸造领域，尤其涉及一种基于新型铸造系统的熔模铸造方法。
背景技术
传统熔模铸造是指将石蜡材料制成目标铸件模型，在模型表面依次包覆面砂、底砂、粗砂若干层耐火材料制成型壳，再将蜡模通过蒸汽或者高温炉熔化排出型壳，从而获得无分型面的铸型，经高温焙烧后即可填砂浇注的铸造方案。而铸造生产中，为提高冒口作用和防止铸件产生缩孔、缩松等缺陷，常规手段是在铸件厚壁、热节等处采取设置冷铁的方法来加速冷却，以此来强化铸件的凝固条件、扩大冒口的补缩距离或范围、防止或减轻铸件的变形来保证铸造质量。但对于熔模铸造而言，由于制造型壳存在一定厚度，且采用埋入砂箱进行热型浇注的方法进行浇注，常规的冷铁结构对于加速冷却而言效果甚微，尤其是大型复杂的熔模铸造，常常会遇到无法设置或不方便设置冷铁的结构，铸造质量无法得到保证。因此，迫切需要一种能够在熔模铸造过程中建立和调节温度控制，实现铸造过程控制，保证铸造质量的新型熔模铸造方法。
发明内容
本发明为了解决现有技术的上述不足，提出了一种基于新型铸造系统的熔模铸造方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种基于新型铸造系统的熔模铸造方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)通过增材制造技术将包含浇注系统的三维模型打印成PS模型后浸蜡，得到熔模；
2)向步骤1中的溶模内浇注金属液体，配合新型铸造系统对浇注后的溶模的下部分冷却和上部分加热保温，500-800s后获得铸件。
3)将步骤2中获得的铸件进行浇冒口切除、毛刺铸疤等清理、抛丸，获得外观较好的通海阀铸件；
优选的，浇注金属液体后0-100s，散热速率V(W/m2*s)为0-300，所述溶模上部加热温度至360-600℃。
优选的，浇注金属液体后110-200s，散热速率V(W/m2*s)为300-510，所述溶模上部加热温度至280-400℃。
优选的，浇注金属液体后210-300s后，散热速率V(W/m2*s)为400-510，所述溶模上部保温至250-300℃。
优选的，浇注金属液体后310-400s后，散热速率V(W/m2*s)为485-510，所述溶模上部保温至185-210℃。
优选的，浇注金属液体后410-500s后，散热速率V(W/m2*s)为285-310，所述溶模上部保温至140-170℃。
优选的，浇注金属液体后510-600s后，散热速率V(W/m2*s)为180-220，所述溶模上部加热至80-110℃。
一种新型铸造系统，包括控制箱、铸造砂箱、散热管和油冷机，所述控制箱与铸造砂箱通过导线相连，所述控制箱与油冷机通过导线相连，所述铸造砂箱与油冷机通过散热管相连；
铸造砂箱包括浇注型壳、用于给浇注型壳降温的冷却件和用于给浇注型壳加热的加热件，所述冷却件和加热件之间设置有电磁阀。
优选的，所述冷却件位于所述浇注型壳的下方，所述加热件位于所述浇注型壳的上方，所述待浇注型壳、冷却件、加热件和电磁阀的空隙处均由填砂填满。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1.本发明利用冷却件和加热件，严格控制溶模温度差，使形成较大的温度跨度，获得较好顺序凝固的效果；
2.采用增材制造制作熔模以及新型铸造系统控制浇注过程温度场分布，减少了制作压模的时间，缩短了熔模铸造周期，保证了铸造成品率以及精确性，获得的铸件表面光洁度高，品质优良。
附图说明
图1为本发明铸造沙箱的结构示意图。
图中标记：21浇注型壳，22冷却件，23加热件，25电磁阀。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
下面结合附图和实施例对发明进行详细的说明。
实施例1
一种基于新型铸造系统的熔模铸造方法，包括以下步骤：
1)通过增材制造技术将包含浇注系统的三维模型打印成PS模型后浸蜡，得到熔模；
2)向步骤1中的溶模内浇注金属液体，配合新型铸造系统对浇注后的溶模的下部分冷却和上部分加热保温，浇注金属液体后0s后，散热速率V(W/m2*s)为0，溶模上部加热温度至600℃，浇注金属液体后150s后，散热速率V(W/m2*s)为0，溶模上部加热温度至500℃，浇注金属液体后151s后，散热速率V(W/m2*s)为300，溶模上部加热温度至500℃，浇注金属液体后200s后，散热速率V(W/m2*s)为400，所述溶模上部保温至400℃，浇注金属液体后300s后，散热速率V(W/m2*s)为500，所述溶模上部保温至300℃，浇注金属液体后400s后，散热速率V(W/m2*s)为500，所述溶模上部保温至200℃，浇注金属液体后500s后，散热速率V(W/m2*s)为300，所述溶模上部加热至150℃，浇注金属液体后600s后，散热速率V(W/m2*s)为200，所述溶模上部加热至100℃最终获得铸件。
3)将步骤2中获得的铸件进行浇冒口切除、毛刺铸疤等清理、抛丸，获得外观较好的通海阀铸件。
实施例2
一种基于新型铸造系统的熔模铸造方法，包括以下步骤：
一种基于新型铸造系统的熔模铸造方法，包括以下步骤：
1)通过增材制造技术将包含浇注系统的三维模型打印成PS模型后浸蜡，得到熔模；
2)向步骤1中的溶模内浇注金属液体，配合新型铸造系统对浇注后的溶模的下部分冷却和上部分加热保温，浇注金属液体后0s后，散热速率V(W/m2*s)为0，溶模上部加热温度至500℃，浇注金属液体后50s后，散热速率V(W/m2*s)为0，溶模上部加热温度至500℃，浇注金属液体后51s后，散热速率V(W/m2*s)为200，溶模上部加热温度至500℃，浇注金属液体后100s后，散热速率V(W/m2*s)为300，溶模上部加热温度至450℃，浇注金属液体后150s后，散热速率V(W/m2*s)为500，溶模上部加热温度至450℃，浇注金属液体后200s后，散热速率V(W/m2*s)为400，所述溶模上部保温至400℃，浇注金属液体后300s后，散热速率V(W/m2*s)为500，所述溶模上部保温至300℃，浇注金属液体后400s后，散热速率V(W/m2*s)为500，所述溶模上部保温至200℃，浇注金属液体后500s后，散热速率V(W/m2*s)为300，所述溶模上部加热至150℃，浇注金属液体后600s后，散热速率V(W/m2*s)为200，所述溶模上部加热至100℃最终获得铸件。
3)将步骤2中获得的铸件进行浇冒口切除、毛刺铸疤等清理、抛丸，获得外观较好的通海阀铸件。
实施例3
一种基于新型铸造系统的熔模铸造方法，包括以下步骤：
1)通过增材制造技术将包含浇注系统的三维模型打印成PS模型后浸蜡，得到熔模；
2)向步骤1中的溶模内浇注金属液体，配合新型铸造系统对浇注后的溶模的下部分冷却和上部分加热保温，浇注金属液体后0s后，散热速率V(W/m2*s)为0，溶模上部加热温度至400℃，浇注金属液体后1s后，散热速率V(W/m2*s)为100，溶模上部加热温度至400℃，浇注金属液体后100s后，散热速率V(W/m2*s)为300，溶模上部加热温度至350℃，浇注金属液体后150s后，散热速率V(W/m2*s)为500，溶模上部加热温度至350℃，浇注金属液体后200s后，散热速率V(W/m2*s)为500，所述溶模上部保温至300℃，浇注金属液体后300s后，散热速率V(W/m2*s)为500，所述溶模上部保温至250℃，浇注金属液体后400s后，散热速率V(W/m2*s)为500，所述溶模上部保温至200℃，浇注金属液体后500s后，散热速率V(W/m2*s)为300，所述溶模上部加热至150℃，浇注金属液体后600s后，散热速率V(W/m2*s)为200，所述溶模上部加热至100℃最终获得铸件。
3)将步骤2中获得的铸件进行浇冒口切除、毛刺铸疤等清理、抛丸，获得外观较好的通海阀铸件。
对比例1
通过增材制造技术将包含浇注系统的三维模型打印成PS模型后浸蜡，得到熔模；
2)向步骤1中的溶模内浇注金属液体后，自行冷却，最终获得铸件。
3)将步骤2中获得的铸件进行浇冒口切除、毛刺铸疤等清理、抛丸，获得外观较好的通海阀铸件。
分别就实施例1、实施例2、实施例3和对比例1铸件对比，对比如下：
Figure BDA0002747890480000051
由此可见，实施例3的凝固分层效果最好，阀体模型也无缺陷，无缩松。
实施例4
如图1所示，本发明提出的一种新型铸造系统，包括控制箱、铸造砂箱、散热管和油冷机，控制箱与铸造砂箱通过导线相连，控制箱与油冷机通过导线相连，铸造砂箱与油冷机通过散热管相连，铸造砂箱包括浇注型壳21、用于给浇注型壳21降温的冷却件22(冷却件22可为可配合智能系统进行加热的冷却的装置，现有的可配合智能系统的冷却装置均可)和用于给浇注型壳21加热的加热件23(加热件23可为加热管或其他可配合智能系统进行加热的加热装置，现有的可配合智能系统的加热装置均可)，冷却件22和加热件23之间设置有电磁阀25，冷却件22位于浇注型壳21的下方，加热件23位于浇注型壳21的上方，待浇注型壳21、冷却件22、加热件23和电磁阀25的空隙处均由填砂填满，配合智能系统，控制冷却件22的时间已经散热效率和加热的时间和温度。
由于整体通过模壳向外砂型外部进行散热，热量散失相对均匀，仅仅由于铸造先后顺序产生的层状凝固效果较差，温度梯度较小，不能完全达到通海阀阀体精密铸造顺序凝固的效果。因此在铸件冒口处设置加热调整部件，给该处增设两个热源，输入一定热量，让铸件上部分与底部存在温度差，形成较大的温度跨度，产生明显的温度梯度。当铸件底部温度降至固相线以下，率先凝固，能够使温度场从上至下形成温度梯度，从而控制通海阀阀体铸造顺序凝固，铸造系统包括加热件23以及冷却件22，加热件23的作用是该加热区域进行保温，让其温度下降缓慢，延迟凝固，从而控制该区域的凝固序列；冷却件22的作用是对凝固区域进行加快热量散失，使该区域散热加快，加快凝固，进而控制其凝固序列，铜合金阀门精密铸造的凝固种类属于顺序凝固，即从重力方向由下到上依次凝固，凝固时体积缩小，由上部分的铜合金液体补充体积缩小的区域，依次由下到上进行，最终，上层补缩量需要最大，因此设置冷却件22在铸件型壳底部，控制底部加快散热，温度降至固相线以下，率先凝固，能够使温度场从上至下形成温度梯度，从而控制通海阀阀体铸造顺序凝固。
本领域技术人员可以根据需要灵活选用和设计，并不局限于此。
在不出现冲突的前提下，本领域技术人员可以将上述附加技术特征自由组合以及叠加使用。
上述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利和保护范围应以所附权利要求书为准。

Claims (9)

1.一种基于新型铸造系统的熔模铸造方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)通过增材制造技术将包含浇注系统的三维模型打印成PS模型后浸蜡，得到熔模；
2)向步骤1中的溶模内浇注金属液体，配合新型铸造系统对浇注后的溶模的下部分冷却和上部分加热保温，500-800s后获得铸件；
3)将步骤2中获得的铸件进行浇冒口切除、毛刺铸疤等清理、抛丸，获得外观较好的通海阀铸件。
2.如权利要求1所述的一种基于新型铸造系统的熔模铸造方法，其特征在于，浇注金属液体后0-100s，散热速率V(W/m2*s)为0-300，所述溶模上部加热温度至360-600℃。
3.如权利要求2所述的一种基于新型铸造系统的熔模铸造方法，其特征在于，浇注金属液体后110-200s，散热速率V(W/m2*s)为300-510，所述溶模上部加热温度至280-400℃。
4.如权利要求3所述的一种基于新型铸造系统的熔模铸造方法，其特征在于，浇注金属液体后210-300s后，散热速率V(W/m2*s)为400-510，所述溶模上部保温至250-300℃。
5.如权利要求4所述的一种基于新型铸造系统的熔模铸造方法，其特征在于，浇注金属液体后310-400s后，散热速率V(W/m2*s)为485-510，所述溶模上部保温至185-210℃。
6.如权利要求5所述的一种基于新型铸造系统的熔模铸造方法，其特征在于，浇注金属液体后410-500s后，散热速率V(W/m2*s)为285-310，所述溶模上部保温至140-170℃。
7.如权利要求6所述的一种基于新型铸造系统的熔模铸造方法，其特征在于，浇注金属液体后510-600s后，散热速率V(W/m2*s)为180-220，所述溶模上部加热至80-110℃。
8.一种新型铸造系统，包括控制箱、散热管和油冷机，其特征在于：包括铸造砂箱，所述控制箱与铸造砂箱通过导线相连，所述控制箱与油冷机通过导线相连，所述铸造砂箱与油冷机通过散热管相连；
所述铸造砂箱包括浇注型壳(21)、用于给浇注型壳(21)降温的冷却件(22)和用于给浇注型壳(21)加热的加热件(23)，所述冷却件(22)和加热件(23)之间设置有电磁阀(25)。
9.如权利要求8所述的一种新型铸造系统，其特征在于，所述冷却件(22)位于所述浇注型壳(21)的下方，所述加热件(23)位于所述浇注型壳(21)的上方，所述待浇注型壳(21)、冷却件(22)、加热件(23)和电磁阀(25)的空隙处均由填砂填满。
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