CN113953451B - 一种复合型壳精密铸造工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种复合型壳精密铸造工艺，属熔模精密铸造领域。包括以下步骤：步骤一：在蜡模外侧涂挂面层涂料，后上砂，砂粉粒度为50～80目，再干燥处理，干燥环境：24℃～30℃的室温条件下，干燥时间6～8小时；步骤二：涂挂第一层过渡层涂料，后上砂，砂粉粒度为20～40目，再干燥处理，干燥环境：24℃～30℃的室温条件下，时间5～12小时；后涂挂第二层过渡层涂料，后上砂，砂粉粒度为10～20目，再干燥处理，干燥环境：24℃～30℃的室温条件下，时间5～12小时；步骤三：涂挂三层后转常规水玻璃工艺，每层硬化1.5～2小时，循环三层操作后，清理壳口封浆硬化，提取后经脱蜡后制得。该工艺前三层免硬化，避免及解决原始工艺水硬化，水分控制不当造成铸件分层等问题，提高工艺合格率。

Description

一种复合型壳精密铸造工艺
技术领域
本发明涉及熔模精密铸造技术领域，尤其涉及一种复合型壳精密铸造工艺。
背景技术
传统熔模精密铸造纯水玻璃氯化铵硬化工艺，铵味气体较重对人员身体健康及使用设备都有伤害等因素。工艺过程控制对铸件产品质量不能有效控制，氯化铵硬化工艺硬化的型壳水分，因天气的变化湿度干燥不好控制，容易造成铸件表面分层及型壳较厚而造成气孔等缺陷。
现有水玻璃-硅酸乙酯熔模精铸工艺，至少前三层采用硅酸乙酯涂料，以后的加固层采用水玻璃涂料制壳，采用此种工艺必须注意防止复合型壳变形、分层或破裂现象产生。由于水玻璃与硅酸乙酯型壳在加热及冷却过程中线量变化不同，强度变化亦不同，因此易使型壳产生缺陷，故被逐渐替代。
现有硅溶胶-硅酸乙酯熔模精铸工艺，需要防止硅酸乙酯水解液渗透到硅溶胶孕育细化涂层中去，以免型壳“长毛”而降低细化效果，为此，细化涂层应有足够的厚度，或在细化层之外再加涂1～2层普通硅溶胶涂料，然后再涂硅酸乙酯涂料，势必造成成本增加，由于增加了涂层层数，也就在一定程度上影响型壳的透气性。
综上所述，需要一种能够解决制壳铸件分层及提高制壳过程控制的稳定性以及透气性的复合型壳精铸工艺。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中不足，故此提出一种复合型壳精密铸造工艺，该工艺前三层免硬化，避免及解决原始工艺水硬化，水分控制不当造成铸件分层等问题，提高工艺合格率；增强型壳强度、减少型壳的涂挂层数、提高型壳浇注钢水透气性，减少铸件气缩孔、提高产品质量及降低生产成本，通过其优良的性能取代精密铸造型壳制壳硅酸乙酯-水玻璃精铸工艺和硅酸乙酯-水玻璃精铸工艺。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种复合型壳精密铸造工艺，包括以下步骤：
步骤一：在蜡模外侧涂挂面层涂料，后上砂，砂粉粒度为50～80 目，再干燥处理，干燥环境：24℃～30℃的室温条件下，干燥时间6～8 小时；
步骤二：涂挂第一层过渡层涂料，后上砂，砂粉粒度为20～40目，再干燥处理，干燥环境：24℃～30℃的室温条件下，时间5～12小时；后涂挂第二层过渡层涂料，后上砂，砂粉粒度为10～20目，再干燥处理，干燥环境：24℃～30℃的室温条件下，时间5～12小时；
步骤三：涂挂三层后转常规水玻璃工艺，每层硬化1.5～2小时，循环三层操作后，清理壳口封浆硬化，提取后经脱蜡后制得。
进一步优选地，该面层涂料的组分包括水～硅溶胶混合液、润湿剂、消泡剂、防裂剂、面层水质固化剂和石英粉，石英粉和水～硅溶胶混合液的重量比例范围为1.8～2.3：1，石英粉的粒度为300～350 目，水～硅溶胶混合液中的硅溶胶和自来水的重量配比范围为5.5～6.5：3.5～4.5，润湿剂、消泡剂、防裂剂和面层水质固化剂在每 10公斤水～硅溶胶混合液中的依次加入为30～50ml、30～50ml、 15～25ml、15～25ml，该面层涂料的粘度为42～58秒。
进一步优选地，该面层涂料的组分中还加入有孕育剂，加入量为每10公斤水～硅溶胶混合液加入20～30g，并和粉料拌匀后一起加入水～硅溶胶混合液；还加入有聚丙烯酰胺，添加量占水～硅溶胶混合液的比例为0.01～0.1％。
进一步优选地，该面层涂料的组分中还包括添加剂，添加剂的组分：1～5份的Y2O3，7～15份的Al2O3以及5～11份的TiO2，该添加剂的添加量占石英粉总量的比例0.3～0.8％。
进一步优选地，该第一和第二层过渡层涂料的组分均包括水～硅溶胶混合液、防裂剂、面层水质固化剂和莫来粉，莫来粉和水～硅溶胶混合液的重量比例范围为1.5～1.8：1，莫来粉的粒度为180～250 目，水～硅溶胶混合液中的硅溶胶和自来水的重量配比范围为 5.5～6.5：3.5～4.5，防裂剂、面层水质固化剂在每10公斤水～硅溶胶混合液中的依次加入为15～25ml、15～25ml，该过渡层涂料的粘度为 25～30秒。
进一步优选地，该第一和第二层过渡层涂料的组分均包括水～硅溶胶混合液、防裂剂、面层水质固化剂和莫来粉，第一层过渡层涂料的莫来粉和水～硅溶胶混合液的重量比例范围为1.5～1.8：1；第二层过渡层涂料的莫来粉和水～硅溶胶混合液的重量比例范围为1.3～1.3： 1，第一和第二层过渡层莫来粉的粒度分别为200～250和150～200，水～硅溶胶混合液中的硅溶胶和自来水的重量配比范围为5.5～6.5： 3.5～4.5，防裂剂、面层水质固化剂在每10公斤水～硅溶胶混合液中的依次加入为15～25ml、15～25ml，第一层过渡层涂料的粘度为28～33 秒，第一层过渡层涂料的粘度为20～25秒。
进一步优选地，该第一和第二层过渡层涂料的组分中还加入有孕育剂，加入量为每10公斤水～硅溶胶混合液加入20～30g，并和粉料拌匀后一起加入水～硅溶胶混合液；还加入有脂肪醇聚氧乙烯謎，添加量占水～硅溶胶混合液的比例为0.2～0.4％。
进一步优选地，该复合型壳水或蒸汽脱蜡后，提取停放24小时后烘烤浇注，型壳烘烤温度860℃～880℃，铸件钢水浇注温度根据不同材料所需工艺温度浇注。
与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：
本发明通过在前三层依次涂刷面层和两层过渡层，采用硅溶胶和自来水精准化配比方式，降低生产成本，通过干燥免去硬化工序，消除现有工艺中水分控制不当对铸件造成分层地不利影响，通过两层过渡层依次涂刷-干燥处理，使得内部的水分得到精准的控制，其两层过渡层的砂粉粒目不同(外层粒目小)，便于层间的粘结，提高型壳的成品率和质量，面层和过渡层分别采用石英粉砂和莫来粉砂，利于对高碳合金铸件和普通碳素钢铸件的精密铸造。同时面层涂料内部还加入有添加剂，通过该添加剂在石英粉内的精准占比，添加剂中的这些氧化物会在与钢水冷却过程中处于相对较低的温度形成二元或三元共晶液相，液相的出现有利于钢水在成型中晶粒在初形成时进行一定程度地流动，从而促进晶粒的致密化分布。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指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。
实施例：一种复合型壳精密铸造工艺，包括以下步骤：
步骤一：在蜡模外侧涂挂面层涂料，该面层涂料的组分包括自来水-硅溶胶混合液、润湿剂、消泡剂、防裂剂、面层水质固化剂和石英粉，石英粉和自来水-硅溶胶混合液的重量比例范围为2.0：1，石英粉的粒度为325目，自来水-硅溶胶混合液中的硅溶胶和自来水的重量配比范围为6.0：4.0，润湿剂、消泡剂、防裂剂和面层水质固化剂在每10公斤自来水-硅溶胶混合液中的依次加入为35ml、35ml、 20ml、20ml，该面层涂料的粘度为42～58秒，后上石英砂，砂粉粒度为50～80目，耐火度：1700，再干燥处理，干燥环境：24℃～30℃的室温条件下，干燥时间6～8小时，便于操作每天下班前涂挂面层第二天一早进行过渡层涂挂；
该面层涂料的组分中还加入有孕育剂，加入量为每10公斤自来水-硅溶胶混合液加入25g，并和粉料拌匀后一起加入自来水-硅溶胶混合液；
还加入有聚丙烯酰胺，添加量占自来水-硅溶胶混合液的比例为 0.01～0.1％，改善涂料的粘度及改善涂挂性。
步骤二：涂挂第一层过渡层涂料，后上(莫来砂)砂，砂粉粒度为20～40目，耐火度：1700，再干燥处理，干燥环境：24℃～30℃的室温条件下，时间5～12小时；后涂挂第二层过渡层涂料，后上(莫来砂)砂，砂粉粒度为10～20目，耐火度：1700，再干燥处理，干燥环境：24℃～30℃的室温条件下，时间5～12小时；时间可以根据工人需求对其进行适应性的修整；
该第一和第二层过渡层涂料的组分均包括自来水-硅溶胶混合液、防裂剂、面层水质固化剂和莫来粉，莫来粉和自来水-硅溶胶混合液的重量比例范围为1.7：1，莫来粉的粒度为200目，自来水-硅溶胶混合液中的硅溶胶和自来水的重量配比范围为6.0：4.0，防裂剂、面层水质固化剂在每10公斤自来水-硅溶胶混合液中的依次加入为20ml、20ml，该过渡层涂料的粘度为25～30秒；
该第一和第二层过渡层涂料的组分中还加入有孕育剂，加入量为每10公斤自来水-硅溶胶混合液加入25g，并和粉料拌匀后一起加入自来水-硅溶胶混合液；还加入有脂肪醇聚氧乙烯謎，添加量占自来水-硅溶胶混合液的比例为0.2～0.4％；
步骤三：涂挂三层后转常规水玻璃工艺，每层硬化1.5～2小时，循环三层操作后，清理壳口封浆硬化，提取后经脱蜡后制得，该复合型壳经过水或蒸汽脱蜡后，提取停放24小时后烘烤浇注，型壳烘烤温度860℃～880℃，铸件钢水浇注温度根据不同材料所需工艺温度浇注。
该工艺前三层免硬化，避免及解决原始工艺水硬化，水分控制不当造成铸件分层等问题，提高工艺合格率；
增强型壳强度、减少型壳的涂挂层数、提高型壳浇注钢水透气性，减少铸件气缩孔提高产品质量及降低生产成本；
已采用该铸造工艺批量生产产品，效果良好全面提高了铸造铸件的成品率和表面质量，通过该工艺铸造出坯统计成品率由原来的80％左右提高到现在96％左右。
与上述实施例中不同是，对第一和第二层过渡层该第一和第二层过渡层涂料的组分均包括自来水-硅溶胶混合液、防裂剂、面层水质固化剂和莫来粉，第一层过渡层涂料的莫来粉和自来水-硅溶胶混合液的重量比例范围为1.7：1；第二层过渡层涂料的莫来粉和自来水- 硅溶胶混合液的重量比例范围为1.5：1，第一和第二层过渡层莫来粉的粒度分别为200目和180目，自来水-硅溶胶混合液中的硅溶胶和自来水的重量配比范围为6.0：4.0，防裂剂、面层水质固化剂在每10公斤自来水-硅溶胶混合液中的依次加入为20ml、20ml，第一层过渡层涂料的粘度为28～33秒，第一层过渡层涂料的粘度为20～25 秒。
两层过渡层的砂粉粒目不同(外层粒目小)，便于层间的粘结，提高型壳的成品率和质量，面层和过渡层分别采用石英粉砂和莫来粉砂，利于对高碳合金铸件和普通碳素钢铸件的精密铸造。
在上述实施例中为了提高铸件的致密度，该面层涂料的组分中还包括添加剂，添加剂的组分：1.5份的Y2O3，11份的Al2O3以及5份的 TiO2，该添加剂的添加量占石英粉总量的比例0.3～0.8％。这些氧化物会在与钢水冷却过程中处于相对较低的温度形成二元或三元共晶液相，液相的出现有利于钢水在成型中晶粒在初形成时进行一定程度地流动，从而促进晶粒的致密化分布。
在上述实施例中为了提高铸件的致密度，该面层涂料的组分中还包括添加剂，添加剂的组分：2.0份的Y2O3，10份的Al2O3以及7份的 TiO2，该添加剂的添加量占石英粉总量的比例0.3～0.8％。这些氧化物会在与钢水冷却过程中处于相对较低的温度形成二元或三元共晶液相，液相的出现有利于钢水在成型中晶粒在初形成时进行一定程度地流动，从而促进晶粒的致密化分布。
在上述实施例中为了提高铸件的致密度，该面层涂料的组分中还包括添加剂，添加剂的组分：3.0份的Y2O3，15份的Al2O3以及9份的 TiO2，该添加剂的添加量占石英粉总量的比例0.3～0.8％。这些氧化物会在与钢水冷却过程中处于相对较低的温度形成二元或三元共晶液相，液相的出现有利于钢水在成型中晶粒在初形成时进行一定程度地流动，从而促进晶粒的致密化分布。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此。所述替代可以是部分结构、器件、方法步骤的替代，也可以是完整的技术方案。根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种复合型壳精密铸造工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：在蜡模外侧涂挂面层涂料，后上砂，砂粉粒度为50~80目，再干燥处理，干燥环境：24℃~30℃的室温条件下，干燥时间6~8小时；
步骤二：涂挂第一层过渡层涂料，后上砂，砂粉粒度为20~40目，再干燥处理，干燥环境：24℃~30℃的室温条件下，时间5~12小时；后涂挂第二层过渡层涂料，后上砂，砂粉粒度为10~20目，再干燥处理，干燥环境：24℃~30℃的室温条件下，时间5~12小时；
步骤三：涂挂三层后转常规水玻璃工艺，每层硬化1.5~2小时，循环三层操作后，清理壳口封浆硬化，提取后经脱蜡后制得；
该面层涂料的组分包括水~硅溶胶混合液、润湿剂、消泡剂、防裂剂、面层水质固化剂和石英粉，石英粉和水~硅溶胶混合液的重量比例范围为1.8~2.3：1，石英粉的粒度为300~350目，水~硅溶胶混合液中的硅溶胶和自来水的重量配比范围为5.5~6.5：3.5~4.5，润湿剂、消泡剂、防裂剂和面层水质固化剂在每10公斤水~硅溶胶混合液中的依次加入为30~50ml、30~50ml、15~25ml、15~25ml，该面层涂料的粘度为42~58秒；
该面层涂料的组分中还包括添加剂，添加剂的组分：1~5份的
Figure 79205DEST_PATH_IMAGE002
，7~15份的
Figure 996345DEST_PATH_IMAGE004
以及5~11份的
Figure 838399DEST_PATH_IMAGE006
，该添加剂的添加量占石英粉总量的比例0.3~0.8%。
2.根据权利要求1所述的一种复合型壳精密铸造工艺，其特征在于，该面层涂料的组分中还加入有孕育剂，加入量为每10公斤水~硅溶胶混合液加入20~30g，并和粉料拌匀后一起加入水~硅溶胶混合液；还加入有聚丙烯酰胺，添加量占水~硅溶胶混合液的比例为0.01~0.1%。
3.根据权利要求1所述的一种复合型壳精密铸造工艺，其特征在于，该第一和第二层过渡层涂料的组分均包括水~硅溶胶混合液、防裂剂、面层水质固化剂和莫来粉，莫来粉和水~硅溶胶混合液的重量比例范围为1.5~1.8：1，莫来粉的粒度为180~250目，水~硅溶胶混合液中的硅溶胶和自来水的重量配比范围为5.5~6.5：3.5~4.5，防裂剂、面层水质固化剂在每10公斤水~硅溶胶混合液中的依次加入为15~25ml、15~25ml，该第一和第二过渡层涂料的粘度均为25~30秒。
4.根据权利要求1所述的一种复合型壳精密铸造工艺，其特征在于，该第一和第二层过渡层涂料的组分均包括水~硅溶胶混合液、防裂剂、面层水质固化剂和莫来粉，第一层过渡层涂料的莫来粉和水~硅溶胶混合液的重量比例范围为1.5~1.8：1；第二层过渡层涂料的莫来粉和水~硅溶胶混合液的重量比例范围为1.3~1.3：1，第一和第二层过渡层莫来粉的粒度分别为200~250和150~200，第一和第二层过渡层涂料的水~硅溶胶混合液中的硅溶胶和自来水的重量配比范围均为5.5~6.5：3.5~4.5，防裂剂、面层水质固化剂在每10公斤水~硅溶胶混合液中的依次加入为15~25ml、15~25ml，第一层过渡层涂料的粘度为28~33秒，第二层过渡层涂料的粘度为20~25秒。
5.根据权利要求3或4所述的一种复合型壳精密铸造工艺，其特征在于，该第一和第二层过渡层涂料的组分中还加入有孕育剂，加入量为每10公斤水~硅溶胶混合液加入20~30g，并和粉料拌匀后一起加入水~硅溶胶混合液；还加入有脂肪醇聚氧乙烯醚，添加量占水~硅溶胶混合液的比例为0.2~0.4%。
6.根据权利要求1所述的一种复合型壳精密铸造工艺，其特征在于，该复合型壳水或蒸汽脱蜡后，提取停放24小时后烘烤浇注，型壳烘烤温度860℃~880℃，铸件钢水浇注温度根据不同材料所需工艺温度浇注。
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