CN113000788A - 一种低成本复合型壳的制壳方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低成本复合型壳的制壳方法，包括以下步骤：S1、根据图纸制作模具，用铸蜡机制作蜡模，并且修正蜡模，然后用清洗剂清洗蜡模并且晾干，再按图纸要求组树蜡模型；S2、涂料的配制：S21、面层：将单质硅硅溶胶S830与铝矾土进行搅拌，形成合成料，搅拌均匀后加入JFC和消泡剂，再进行搅拌，待测定粘度达到标准范围内，待涂挂蜡模。本发明涉及熔模精密铸造技术领域。该低成本复合型壳的制壳方法，生产成本低于硅溶胶制壳工艺，接近于水玻璃制壳工艺；通过面层采用铝矾土合成料价格是硅溶胶制壳用锆英粉和锆英砂的1/6‑1/10，锆英粉和锆英砂占制壳成本的1/3；而且生产的铸件表面缺陷少，降低了后序大量的维修成本。

Description

一种低成本复合型壳的制壳方法
技术领域
本发明涉及熔模精密铸造技术领域，具体为一种低成本复合型壳的制壳方法。
背景技术
熔模精密铸造工艺是指用蜡做成模型，在其外表包裹多层粘土、粘结剂等耐火材料，加热使蜡熔化流出，从而得到由耐火材料形成的空壳，再将金属熔化后灌入空壳，待金属冷却后将耐火材料敲碎得到金属零件，这种加工金属的工艺就叫熔模精密铸造，也称为熔模铸造或失蜡铸造。
熔模精密铸造型壳的制造方法主要有两种：水玻璃制壳工艺和硅溶胶制壳工艺，水玻璃制壳工艺:缺点:生产的铸件尺寸精度低，表面粗糙度大，表面缺陷多，返修率高，废品率高；优点：生产周期短，制造成本低；硅溶胶制壳工艺：优点:生产的铸件尺寸精度高，表面粗糙度小，表面缺陷少，返修率低，废品率低。缺点：生产周期长，制造成本高。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种低成本复合型壳的制壳方法，解决了表面缺陷多，后序维修成本高的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种低成本复合型壳的制壳方法包括以下步骤：
S1、根据图纸制作模具，用铸蜡机制作蜡模，并且修正蜡模，然后用清洗剂清洗蜡模并且晾干，再按图纸要求组树蜡模型；
S2、涂料的配制：
S21、面层：将单质硅硅溶胶S830与铝矾土进行搅拌，形成合成料，搅拌均匀后加入JFC和消泡剂，再进行搅拌，待测定粘度达到标准范围内，待涂挂蜡模；
S22、过渡层：将水玻璃与莫来石粉进行混合搅拌，形成待涂料；
S23、加固层：将水玻璃与莫来石粉进行混合搅拌，形成待涂料；
S3、撒砂：
S31、面层：耐火材料采用莫来石砂，材料成分：Al2O3 44-45％,SiO2>50％,Fe2O3≤1.0％，砂粒度80-120目；
S32、过渡层：耐火材料采用莫来石砂，材料成分：Al2O3 44-45％,SiO2>50％,Fe2O3≤1.0％，砂粒度20-50目，16-30目；
S33、加固层：耐火材料采用莫来石砂，材料成分：Al2O3 42-43％,SiO2>50％,Fe2O3≤1.2％，砂粒度10-20目；
S4、制壳：
S41、面层：把组树的蜡模按45°角倾斜缓慢进入面层涂料中沾浆，沾浆均匀后缓慢提出撒砂，转动模组保证撒砂均匀，完成后挂到架车上，推到自然干燥室；
S42、过渡层：用模壳水分检测仪检测面层模组干燥合格后，再挂到制壳线进行过渡层沾浆.撒砂，撒砂完成后模组进入硬化池，硬化剂结晶氯化铝，硬化液浓度31-33％，密度1.16-1.17g/cm3，PH值1.4-1.7，硬化时间大于30-40min，硬化完成后进入干燥室；
S43、加固层：过渡层完成进入加固层沾浆撒砂，操作过程同S42；
S5、脱蜡：制壳完成后，模组要存放大于12-16h，再进入热水脱蜡槽中进行脱蜡，脱蜡槽内要加入1.0-3.0％工业盐酸，盐酸浓度36％；
S6、焙烧：型壳脱蜡后，再进行焙烧，再进行保温，最后出窑后立即浇铸；
铸件表面质量超过水玻璃制壳工艺，接近于硅溶胶制壳工艺。粗超度达到Ra6.3-12.5。水玻璃制壳表面粗超度Ra12.5-25，硅溶胶制壳表面粗超度Ra3.2-6.3；
铸件尺寸精度高达到CT5-7级接近于硅溶胶制壳工艺。水玻璃制壳尺寸精度CT7-9级，硅溶胶制壳尺寸精度CT4-6级；
生产成本低于硅溶胶制壳工艺，接近于水玻璃制壳工艺。面层采用铝矾土合成料价格是硅溶胶制壳用锆英粉和锆英砂的1/6-1/10，锆英粉和锆英砂占制壳成本的1/3；水玻璃制壳工艺表面缺陷多，后序维修成本高；该生产的铸件表面缺陷少，降低了后序大量的维修成本。
进一步地，所述S21中的单质硅硅溶胶S830与铝矾土的比例为3:1，并且粘度35-40s。
进一步地，所述S21中的JFC加入量是硅溶胶质量的0.3-0.5％，且消泡剂加入量是硅溶胶质量的0.1-0.2％，且JFC和消泡剂的搅拌时间为12-18h。
进一步地，所述S22中的水玻璃模数为3-3.4，且密度1.32-1.35kg/dm3。
进一步地，所述S22中的水玻璃和莫来石粉的比例为1：1，并且搅拌时间大于2-5h，测定粘度达到12-18s。
进一步地，所述S23中水玻璃的模数3-3.4，且密度1.32-1.35kg/dm3。
进一步地，所述S23中的水玻璃和莫来石粉的比例为1.2：1，并且搅拌时间大于2-5h，测定粘度达到20-25s。
进一步地，所述S31中的撒砂设备选用雨淋式淋砂机，并且所述S32和所述S33中的撒砂设备均选用浮腾式扬砂机。
进一步地，所述S41中干燥室的室温要求22-25℃，湿度40-80％，干燥时间大于12-15h，所述S42中干燥室的干燥时间大于40-60min，室温大于20-30℃。
进一步地，所述S6中的焙烧时间为12-16h，且焙烧温度950-1000℃，保温时间大于30-50min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
该低成本复合型壳的制壳方法，通过铸件表面质量超过水玻璃制壳工艺，接近于硅溶胶制壳工艺；粗超度达到Ra6.3-12.5；水玻璃制壳表面粗超度Ra12.5-25，硅溶胶制壳表面粗超度Ra3.2-6.3。
并且铸件尺寸精度高达到CT5-7级接近于硅溶胶制壳工艺；水玻璃制壳尺寸精度CT7-9级，硅溶胶制壳尺寸精度CT4-6级。
生产成本低于硅溶胶制壳工艺，接近于水玻璃制壳工艺；通过面层采用铝矾土合成料价格是硅溶胶制壳用锆英粉和锆英砂的1/6-1/10，锆英粉和锆英砂占制壳成本的1/3；而且生产的铸件表面缺陷少，降低了后序大量的维修成本。
附图说明
图1为本发明低成本复合型壳的制壳方法的步骤示意图；
图2为本发明搅拌装置的结构示意图；
图3为本发明搅拌装置的结构外部图。
图中：1-壳体、2-处理箱、3-第一进料箱、4-第二进料箱、5-进料嘴、6-电机、7-搅拌轴、8-卸料嘴、9-凹型块、10-通管、11-活塞、12-操作杆、13-挡板、14-滑动块、15-驱动杆、16-活动杆。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种低成本复合型壳的制壳方法包括以下步骤：
S1、根据图纸制作模具，用铸蜡机制作蜡模，并且修正蜡模，然后用清洗剂清洗蜡模并且晾干，再按图纸要求组树蜡模型；
S2、涂料的配制：
S21、面层：将单质硅硅溶胶S830与铝矾土进行搅拌，形成合成料，搅拌均匀后加入JFC和消泡剂，再进行搅拌，待测定粘度达到标准范围内，待涂挂蜡模；
S22、过渡层：将水玻璃与莫来石粉进行混合搅拌，形成待涂料；
S23、加固层：将水玻璃与莫来石粉进行混合搅拌，形成待涂料；
S3、撒砂：
S31、面层：耐火材料采用莫来石砂，材料成分：Al2O3 44-45％,SiO2>50％,Fe2O3≤1.0％，砂粒度80-120目；
S32、过渡层：耐火材料采用莫来石砂，材料成分：Al2O3 44-45％,SiO2>50％,Fe2O3≤1.0％，砂粒度20-50目，16-30目；
S33、加固层：耐火材料采用莫来石砂，材料成分：Al2O3 42-43％,SiO2>50％,Fe2O3≤1.2％，砂粒度10-20目；
S4、制壳：
S41、面层：把组树的蜡模按45°角倾斜缓慢进入面层涂料中沾浆，沾浆均匀后缓慢提出撒砂，转动模组保证撒砂均匀，完成后挂到架车上，推到自然干燥室；
S42、过渡层：用模壳水分检测仪检测面层模组干燥合格后，再挂到制壳线进行过渡层沾浆.撒砂，撒砂完成后模组进入硬化池，硬化剂结晶氯化铝，硬化液浓度31-33％，密度1.16-1.17g/cm3，PH值1.4-1.7，硬化时间大于30-40min，硬化完成后进入干燥室；
S43、加固层：过渡层完成进入加固层沾浆撒砂，操作过程同S42；
S5、脱蜡：制壳完成后，模组要存放大于12-16h，再进入热水脱蜡槽中进行脱蜡，脱蜡槽内要加入1.0-3.0％工业盐酸，盐酸浓度36％；
S6、焙烧：型壳脱蜡后，再进行焙烧，再进行保温，最后出窑后立即浇铸；
S43中，操作过程同S42，和过渡层区别的是撒砂的粒度不同，根据模组的质量和产品结构，加固层的层数也要增加。通常模组质量小于10kg结构简单的产品，加固层做两层。模组质量大于10kg结构复杂的产品可以做3层和4层，或者更多，达到浇铸要求的强度，要满足产品的技术参数要求；
S22和S23中涂料配制过程中，如果粘度有差异，适当增加水玻璃或莫来石粉来调整；
铸件表面质量超过水玻璃制壳工艺，接近于硅溶胶制壳工艺。粗超度达到Ra6.3-12.5。水玻璃制壳表面粗超度Ra12.5-25，硅溶胶制壳表面粗超度Ra3.2-6.3；
铸件尺寸精度高达到CT5-7级接近于硅溶胶制壳工艺。水玻璃制壳尺寸精度CT7-9级，硅溶胶制壳尺寸精度CT4-6级；
生产成本低于硅溶胶制壳工艺，接近于水玻璃制壳工艺。面层采用铝矾土合成料价格是硅溶胶制壳用锆英粉和锆英砂的1/6-1/10，锆英粉和锆英砂占制壳成本的1/3；水玻璃制壳工艺表面缺陷多，后序维修成本高；该生产的铸件表面缺陷少，降低了后序大量的维修成本。
所述S21中的单质硅硅溶胶S830与铝矾土的比例为3:1，并且粘度35-40s。
所述S21中的JFC加入量是硅溶胶质量的0.3-0.5％，且消泡剂加入量是硅溶胶质量的0.1-0.2％，且JFC和消泡剂的搅拌时间为12-18h。
所述S22中的水玻璃模数为3-3.4，且密度1.32-1.35kg/dm3。
所述S22中的水玻璃和莫来石粉的比例为1：1，并且搅拌时间大于2-5h，测定粘度达到12-18s。
所述S23中水玻璃的模数3-3.4，且密度1.32-1.35kg/dm3。
所述S23中的水玻璃和莫来石粉的比例为1.2：1，并且搅拌时间大于2-5h，测定粘度达到20-25s。
所述S31中的撒砂设备选用雨淋式淋砂机，并且所述S32和所述S33中的撒砂设备均选用浮腾式扬砂机。
所述S41中干燥室的室温要求22-25℃，湿度40-80％，干燥时间大于12-15h，所述S42中干燥室的干燥时间大于40-60min，室温大于20-30℃。
所述S6中的焙烧时间为12-16h，且焙烧温度950-1000℃，保温时间大于30-50min。
本发明还提供一种搅拌装置，包括壳体1，所述壳体1的内壁的底部设置有处理箱2，所述处理箱2的顶部的一侧设置有第一进料箱3，所述处理箱2的顶部的另一侧设置有第二进料箱4，所述第一进料箱3和所述第二进料箱4的内壁的顶部均设置有进料嘴5，两个所述进料嘴5的顶部均贯穿所述壳体1并延伸至所述壳体1的外部；
进料嘴5的设置，主要是便于液体进入到第一进料箱3的内部，以及便于粉末进入到第二进料箱4的内部；
再通过第一进料箱3和第二进料箱4将液体和粉末进入处理箱2的内部，从而可以进行分类进料；
所述第一进料箱3和所述第二进料箱4相对的一侧之间固定连接有电机6，所述电机6的输出轴固定连接有搅拌轴7，所述搅拌轴7的底端贯穿所述处理箱2并延伸至所述处理箱2的内部，所述处理箱2的内壁的一侧的底部连通有卸料嘴8；
卸料嘴8可以用于对搅拌好的混合物进行排放，电机6与外界的电源和控制开关连接，通过电机6的启动，可以带动搅拌轴7进行旋转，进而可以对处理箱2内部的粉末和液体进行搅拌。
所述第一进料箱3的内壁的底部设置有凹型块9，所述凹型块9的内壁的底部连通有通管10，所述通管10与所述处理箱2的内部连通，所述凹型块9的内部设置有活塞11，所述活塞11的顶部设置有操作杆12，所述操作杆12的顶端贯穿所述壳体1并延伸至所述壳体1的外部；
通过手动向上拉动操作杆12，通过操作杆12向上的运动，可以带动活塞11向上运动，进而可以通过活塞11打开凹型块9，使得第一进料箱内部的液体进入到处理箱的内部，具有液体定量进料的功能；
所述第二进料箱4的内壁的底部底部滑动连接有挡板13，所述第二进料箱4的内壁的一侧滑动连接有滑动块14，所述滑动块14和所述挡板13之间活动连接有驱动杆15，所述滑动块14的顶部设置有活动杆16，所述活动杆16的顶端贯穿所述壳体1并延伸至所述壳体1的外部；
第二进料箱4的内壁的底部和处理箱2的内壁的顶部之间开设有通槽，通过手动向上拉动活动杆16，可以带动滑动块14向上运动，进而带动驱动杆15进行摆动，进而带动挡板13左右运动，而挡板13左右的运动，就可以打开通槽，使得第二进料箱4内部的粉末进入到处理箱2的内部，具有粉末定量进料的功能，不需要工作人员进行定量取料，提高工作效率。
第一进料箱3可以用于液体的进料，而第二进料箱4用于粉状的进料。
工作时，根据图纸制作模具，用铸蜡机制作蜡模，并且修正蜡模，然后用清洗剂清洗蜡模并且晾干，再按图纸要求组树蜡模型；
将单质硅硅溶胶S830与铝矾土进行搅拌，形成合成料，搅拌均匀后加入JFC和消泡剂，再进行搅拌，待测定粘度达到标准范围内，待涂挂蜡模；将水玻璃与莫来石粉进行混合搅拌，形成待涂料；将水玻璃与莫来石粉进行混合搅拌，形成待涂料；
通过耐火材料采用莫来石砂，材料成分：Al2O3 44-45％,SiO2>50％,Fe2O3≤1.0％，砂粒度80-120目；过渡层：耐火材料采用莫来石砂，材料成分：Al2O3 44-45％,SiO2>50％,Fe2O3≤1.0％，砂粒度20-50目，16-30目；加固层：耐火材料采用莫来石砂，材料成分：Al2O342-43％,SiO2>50％,Fe2O3≤1.2％，砂粒度10-20目；
制壳：面层：把组树的蜡模按45°角倾斜缓慢进入面层涂料中沾浆，沾浆均匀后缓慢提出撒砂，转动模组保证撒砂均匀，完成后挂到架车上，推到自然干燥室；过渡层：用模壳水分检测仪检测面层模组干燥合格后，再挂到制壳线进行过渡层沾浆.撒砂，撒砂完成后模组进入硬化池，硬化剂结晶氯化铝，硬化液浓度31-33％，密度1.16-1.17g/cm3，PH值1.4-1.7，硬化时间大于30-40min，硬化完成后进入干燥室；加固层：过渡层完成进入加固层沾浆撒砂，操作过程同S42；脱蜡：制壳完成后，模组要存放大于12-16h，再进入热水脱蜡槽中进行脱蜡，脱蜡槽内要加入1.0-3.0％工业盐酸，盐酸浓度36％；
最后型壳脱蜡后，再进行焙烧，再进行保温，最后出窑后立即浇铸。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低成本复合型壳的制壳方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、根据图纸制作模具，用铸蜡机制作蜡模，并且修正蜡模，然后用清洗剂清洗蜡模并且晾干，再按图纸要求组树蜡模型；
S2、涂料的配制：
S21、面层：将单质硅硅溶胶S830与铝矾土进行搅拌，形成合成料，搅拌均匀后加入JFC和消泡剂，再进行搅拌，待测定粘度达到标准范围内，待涂挂蜡模；
S22、过渡层：将水玻璃与莫来石粉进行混合搅拌，形成待涂料；
S23、加固层：将水玻璃与莫来石粉进行混合搅拌，形成待涂料；
S3、撒砂：
S31、面层：耐火材料采用莫来石砂，材料成分：Al2O3 44-45％,SiO2>50％,Fe2O3≤1.0％，砂粒度80-120目；
S32、过渡层：耐火材料采用莫来石砂，材料成分：Al2O3 44-45％,SiO2>50％,Fe2O3≤1.0％，砂粒度20-50目，16-30目；
S33、加固层：耐火材料采用莫来石砂，材料成分：Al2O3 42-43％,SiO2>50％,Fe2O3≤1.2％，砂粒度10-20目；
S4、制壳：
S41、面层：把组树的蜡模按45°角倾斜缓慢进入面层涂料中沾浆，沾浆均匀后缓慢提出撒砂，转动模组保证撒砂均匀，完成后挂到架车上，推到自然干燥室；
S42、过渡层：用模壳水分检测仪检测面层模组干燥合格后，再挂到制壳线进行过渡层沾浆.撒砂，撒砂完成后模组进入硬化池，硬化剂结晶氯化铝，硬化液浓度31-33％，密度1.16-1.17g/cm3，PH值1.4-1.7，硬化时间大于30-40min，硬化完成后进入干燥室；
S43、加固层：过渡层完成进入加固层沾浆撒砂，操作过程同S42；
S5、脱蜡：制壳完成后，模组要存放大于12-16h，再进入热水脱蜡槽中进行脱蜡，脱蜡槽内要加入1.0-3.0％工业盐酸，盐酸浓度36％；
S6、焙烧：型壳脱蜡后，再进行焙烧，再进行保温，最后出窑后立即浇铸。
2.根据权利要求1所述的一种低成本复合型壳的制壳方法，其特征在于：所述S21中的单质硅硅溶胶S830与铝矾土的比例为3:1，并且粘度35-40s。
3.根据权利要求1所述的一种低成本复合型壳的制壳方法，其特征在于：所述S21中的JFC加入量是硅溶胶质量的0.3-0.5％，且消泡剂加入量是硅溶胶质量的0.1-0.2％，且JFC和消泡剂的搅拌时间为12-18h。
4.根据权利要求1所述的一种低成本复合型壳的制壳方法，其特征在于：所述S22中的水玻璃模数为3-3.4，且密度1.32-1.35kg/dm3。
5.根据权利要求1所述的一种低成本复合型壳的制壳方法，其特征在于：所述S22中的水玻璃和莫来石粉的比例为1：1，并且搅拌时间大于2-5h，测定粘度达到12-18s。
6.根据权利要求1所述的一种低成本复合型壳的制壳方法，其特征在于：所述S23中水玻璃的模数3-3.4，且密度1.32-1.35kg/dm3。
7.根据权利要求1所述的一种低成本复合型壳的制壳方法，其特征在于：所述S23中的水玻璃和莫来石粉的比例为1.2：1，并且搅拌时间大于2-5h，测定粘度达到20-25s。
8.根据权利要求1所述的一种低成本复合型壳的制壳方法，其特征在于：所述S31中的撒砂设备选用雨淋式淋砂机，并且所述S32和所述S33中的撒砂设备均选用浮腾式扬砂机。
9.根据权利要求1所述的一种低成本复合型壳的制壳方法，其特征在于：所述S41中干燥室的室温要求22-25℃，湿度40-80％，干燥时间大于12-15h，所述S42中干燥室的干燥时间大于40-60min，室温大于20-30℃。
10.根据权利要求1所述的一种低成本复合型壳的制壳方法，其特征在于：所述S6中的焙烧时间为12-16h，且焙烧温度950-1000℃，保温时间大于30-50min。
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