CN114888237B - 一种消失模型壳的制备方法以及在模型铸造中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种消失模型壳的制备方法以及在模型铸造中的应用，以下步骤：制作可熔材料的精铸件模型；基于可熔模型采用涂覆工艺、烘干工艺制备型壳，该种型壳包括表面层、过渡层以及若干层加固层；通过熔化可熔模型制备空壳型壳；空壳型壳进行完成砂箱装箱以及抽真空操作；使用空壳型壳采用振动浇铸法进行浇铸作业。本发明的空腔型壳厚度薄，重量轻，其结构强度高可用于制备大尺寸铸造工件；可实现铸造工件无增碳、气孔、夹渣、皱皮等缺陷，可满足高档、复杂结构、精密铸件的铸造需求，具有绿色、环保、无污染的铸造优点。

Description

一种消失模型壳的制备方法以及在模型铸造中的应用
技术领域
本发明涉及铸造模具制造技术领域，具体涉及一种消失模型壳的制备方法以及在模型铸造中的应用。
背景技术
消失模铸造法是一种将在发泡模的表面涂布涂模剂而成的铸模埋入型砂之中后，向铸模内注入金属的熔液，使发泡模消失而与熔液置换，从而铸造铸件的方法。该消失模铸造法，被认为是最适合用于复杂铸件浇铸的方法。
在消失模铸造法中，由于金属液在发泡膜置换过程中产生巨大的热负荷，从使得涂布内模与金属液之间形成微缩形成缩孔、气孔缺陷。另外，来自金属熔液的熔液静压力、熔液流动带来的动压力等与涂膜剂作用，涂模剂自身无法耐受上述的热负荷和外力时，涂模剂损伤，金属熔液渗漏到型砂中与型砂热粘形成夹渣等铸造缺陷；此外，发泡膜在高温条件下气化碳化会与金属熔液成型模具表面发生渗碳反应，导致金属铸造工件增碳，降低铸造工件的质量。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种消失模型壳的制备方法以及在模型铸造中的应用，以解决现有技术中存在的诸多问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种消失模型壳的制备方法，依照工艺流程顺序包括以下步骤：
步骤S1：制作可熔材料的精铸件模型；
步骤S2：在步骤1制得的精铸件模型表面涂覆表面层造型材料并烘干；表面层造型材料厚度为0.5-1.0mm；
步骤S3：步骤S2中表面层造型材料面层干燥80-90%时，在表面层造型材料表面涂覆过渡层造型材料并烘干；过渡层造型材料厚度为0.8-1.0mm；
步骤S4：步骤S3中过渡层造型材料面层干燥90%时，在过渡层造型材料表面依次涂覆加固层造型材料3-4遍，内层加固层造型材料烘干后再涂覆外层加固层造型材料；每一层加固层造型材料厚度1.0-1.2mm，且加固层造型材料总厚度控制在4-7mm；
步骤S5：步骤S4中加固层造型材料烘干完成后恒温静置；静置条件：恒静置温度45℃、静置湿度<20%、静置时长5h；
步骤S6：将步骤S5中制备的壳型倒置，以≦70℃的温度送入焙烧炉腔体内，并以200℃/小时的速度升温至260-330℃，保温15-20min，使得壳型内层的精铸件模型液化流出，得到空腔型壳；
步骤S7：将步骤S6中空腔型壳继续在焙烧炉内升温至850℃，保温10-25min，以使得残留可熔材料气化挥发；
步骤S8：步骤S7中空腔型壳在焙烧炉温降至400℃以下取出，室温自然冷却40℃以下，修复备用。
优选地，步骤S2中面层造型材料各组分重量份数为：锆英粉48-56份，白刚玉粉9-13份，酚醛树脂1.5-2.5份，木纤维1-5份，洗洁精0.88-0.89份，铬铁矿粉1-5份，水玻璃14-20份，硅溶胶6-10份，磷酸盐1.5-4.5份，表面活性剂0.05-0.15份，正辛醇0.01-0.02份。
优选地，步骤S3中过度层造型材料各组分重量份数：白刚玉40-52份，铬铁矿粉10-20份，特级铝矾土6-10份，CMC1-2份，酚醛树脂1-5份，木纤维2.6-3.0份，水玻璃12-20份，磷酸盐1-5份，表面活性剂0.05-0.15份，洗洁精0.5-1.1份，铝矾土砂3.5-4.0份。
优选地，步骤S4中加固层造型材料各组分重量份数：铬铁矿粉30-40份，特级铝矾土15-21份，普通铝矾土5-15份，CMC10-20份，酚醛树脂2.5-3.0份，木纤维2.5-3.0份，水玻璃10-20份，硅溶胶3-11份，磷酸盐1-5份，铝矾土砂2-8份。
优选地，所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚与环氧乙烷缩合物中的一种或几种。
优选地，步骤S2中烘干条件为：烘干温度45-48℃、烘干湿度25%、烘干时长1-1.5h；
步骤S3中烘干条件为：烘干温度48-50℃、烘干湿度<25%、烘干时长1-1.5h；
步骤S4中烘干条件为：烘干条件为：烘干温度55-60℃、烘干湿度<25%、烘干时长2-2.5h。
优选地，步骤S2-S4中造型材料涂覆方式为流涂或粘涂的涂覆方法。
优选地，所述可熔材料为EPS泡沫、EMB白模材料、FD白模材料、PP共聚白模材料中的一种。
一种使用消失模型壳的模型铸造方法，包括以下步骤：
步骤L1：在砂箱底部铺上15-25cm的砂层基底；
步骤L2：将步骤S8制得的空腔型壳放入砂箱中砂层基底上，然后向空腔型壳四周填充铸造砂，砂层顶面距离空腔型壳浇筑口约20-30cm时，停止填充；
步骤L3：开启振实台振动紧实后，在步骤L2砂层上覆盖塑料薄膜密封，随后在塑料薄膜上填充约3-8cm厚的浇筑砂层，并在塑料薄膜上均匀扎6-9个通孔；
步骤L4：将砂箱与真空泵连通，开启真空泵抽真空，保持砂箱内负压为0.03-0.04MPa；
步骤L5：将金属液自浇筑口匀速注入空腔型壳内，浇铸完成后静置保温0.5-1.5h；
步骤L6：步骤L5中完成浇铸后进行砂箱翻箱、型壳剥离、切除浇铸帽口，得到与精铸件模型一致的铸件。
优选地，步骤L5中金属液采用振动浇铸法浇铸，振动频率为100-200Hz，振动幅度为0.4-2mm。
本发明的上述技术方案的至少包括以下技术效果：
（1）本申请实施例采用可熔材料制备的精铸件模型，如采用EPS泡沫材料，依据客户提供的图纸设计铝制模具，通过模式法制备EPS精铸件模型，必要时可依据技术要求设置冷铁或加固，经过修复获得满足工艺要求的EPS泡沫精铸件模型；采用EPS泡沫精铸件模型98%以上可熔材料可通过液化回收循环利用，少量可熔材料在加热后挥发进入后续的环保处理设备，加工过程环保节能；此外，该种可溶材料制备的精铸件模型具有重量轻，结构强度高，满足后续空腔型壳对精铸件模型强度的要求；
（2）本申请实施例采用不同成分及配比的表面层、过渡层和加固层，通过涂覆方法逐层涂覆，并在不同的条件下进行烘干处理；表面层(实际为空腔型壳内层)造型材料采用锆英粉、白刚玉粉、铬铁矿粉以及配合设置的胶粘剂、表面活性剂、溶剂混合制备成浆料，而后涂覆精铸件模型外形成的表面层具有超高的耐热性、较强的强度以及细腻度，从而在金属液进入空腔型壳内铸造成型时，表面层造型材料不会被高温金属粉化破坏，从而使得浇筑件表面砂眼、掉砂、夹砂、气孔等缺陷大大降低；
（3）过渡层造型材料采用白刚玉、铬铁矿粉、特级铝矾土以及表面活性剂、胶粘剂、溶剂等混合制备成浆料，而后涂覆在表面层外通过控制烘干工艺形成过渡层，该种过渡层适当的增加结构强度的铬铁矿粉、特级铝矾土，从而在表面层造型材料制加固层造型材料之间形成过渡层，该过渡层造型材料基于表面层提升一定强度，并降低细腻度以满足对强度的要求；
（4）加固层造型材料采用多层逐次涂覆工艺，并相应的控制每一层烘干工艺，不仅可保证每一层加固层结构强度，而且该种工艺复合涂覆而成的多层加固层造型材料一体性良好，从而使得加固层总体强度得到保证，且耐冲击性能好，从而满足后续浇筑工序对空腔型壳结构强度的要求；此外，加固层造型材料主要采用的铬铁矿粉、铝矾土以及胶粘剂、溶剂等混合制备成浆料，而后逐层涂覆在过渡层造型材料外，并控制烘干工艺形成加固层，其中加固层造型材料作为空腔型壳结构的支撑结构，从而使得空腔型壳具有较强的结构强度；
（5）本申请实施例的空腔型壳及其成分配比，在烘房内控制烘干条件进行烘干作业，相比于蜡模在制造过程中受限于自然通风风干，成型效率大大提高；可解决蜡模易变性导致铸造工件精度较差的问题；此外，相比于蜡模，该种空腔型壳厚度薄，重量轻，由于其结构强度高可用于制备大尺寸铸造工件；克服如蜡模需要在红热状态下浇铸的限制，从而解决传统熔模铸造工艺中冷却导致铸件结构缩孔、缩松等缺陷，大大提高了铸造工件的质量；
（6）本申请实施例解决了传统熔模铸造制壳需要用到的氯化铵、氯化铝等原料，在生产过程中产生刺激性气味导致的环境问题；
（7）本申请实施例采用流涂还是粘涂的方式进行不同层间造型材料的涂覆，该两种涂覆工艺均可使得不同层间造型材料实现良好的结合，从而使得经过烘干的空腔型壳形成一体结构，大大提高空腔型壳的结构强度；
（7）本申请实施例在完成空腔型壳制作过程中，已经通过物化方法将可熔材料制备的精铸件模型材料大部分融化回收，一小部分经过高温气化或分解挥发，相比于常规的消失模铸造，可实现铸造工件表面无增碳，以保证铸造工件的铸造质量；
（8）本申请实施例模型铸造方法能够铸造高质量，可实现铸造工件无增碳、气孔、夹渣、皱皮等缺陷，可满足高档、复杂结构、精密铸件的铸造需求，实现绿色、环保、无污染的铸造优点；
（9）本申请实施例金属液采用该种振动浇铸工艺，有利于金属液浇铸成型过程中微型气泡的排出，获得更加致密的浇铸工件，并降低浇铸工件外形面气孔等缺陷；
（10）本申请实施例的空腔型壳在用于工件模型铸造中，与各类砂型铸件相比，不需砂芯配合，无需设计分型面，可应用于更加复杂铸件浇铸，铸造工件的尺寸精度和外观质量更好，因铸造工件砂眼、气孔极少，铸造工件后续打磨修复工作量降低80%以上，不仅可大幅降低生产成本和劳动强度，而且生产效率大大提高；
（11）本申请实施例的铸造方法可生产各类合金材质的铸件，满足内在和外观质量要求高的铸件，解决消失模铸造、蜡模精密铸造及砂型铸造的痛点。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种消失模型壳的制备方法，依照工艺流程顺序包括以下步骤：
步骤S1：制作可熔材料的精铸件模型；如采用EPS泡沫材料，依据客户提供的图纸设计铝制模具，通过模式法制备EPS精铸件模型，必要时可依据技术要求设置冷铁或加固，经过修复获得满足工艺要求的EPS泡沫精铸件模型；
步骤S2：在步骤1制得的精铸件模型表面涂覆表面层造型材料并烘干；表面层造型材料厚度为0.5-1.0mm；烘干温度45-48℃、烘干湿度25%、烘干时长1-1.5h；其中，面层造型材料各组分重量份数为：锆英粉48-56份，白刚玉粉9-13份，酚醛树脂1.5-2.5份，木纤维1-5份，洗洁精0.88-0.89份，铬铁矿粉1-5份，水玻璃14-20份，硅溶胶6-10份，磷酸盐1.5-4.5份，表面活性剂0.05-0.15份，正辛醇0.01-0.02份；表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚与环氧乙烷缩合物中的一种或几种；
步骤S3：步骤S2中表面层造型材料面层干燥80-90%时，在表面层造型材料表面涂覆过渡层造型材料并烘干；过渡层造型材料厚度为0.8-1.0mm；烘干温度48-50℃、烘干湿度<25%、烘干时长1-1.5h；其中，过度层造型材料各组分重量份数：白刚玉40-52份，铬铁矿粉10-20份，特级铝矾土6-10份，CMC1-2份，酚醛树脂1-5份，木纤维2.6-3.0份，水玻璃12-20份，磷酸盐1-5份，表面活性剂0.05-0.15份，洗洁精0.5-1.1份，铝矾土砂3.5-4.0份；表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚与环氧乙烷缩合物中的一种或几种；
步骤S4：步骤S3中过渡层造型材料面层干燥90%时，在过渡层造型材料表面依次涂覆加固层造型材料3-4遍，内层加固层造型材料烘干后再涂覆外层加固层造型材料；每一层加固层造型材料厚度1.0-1.2mm，且加固层造型材料总厚度控制在4-7mm；烘干温度55-60℃、烘干湿度<25%、烘干时长2-2.5h；其中，加固层造型材料各组分重量份数：铬铁矿粉30-40份，特级铝矾土15-21份，普通铝矾土5-15份，CMC10-20份，酚醛树脂2.5-3.0份，木纤维2.5-3.0份，水玻璃10-20份，硅溶胶3-11份，磷酸盐1-5份，铝矾土砂2-8份；
步骤S2-S4中不同种类的造型材料，在实施过程中，根据顺序选用相应的造型材料；造型材料浆料密闭存放温度为0℃~35℃；制备好的造型材料浆料夏季使用时限为3-5天，冬季使用时限不长于15天。
步骤S5：步骤S4中加固层造型材料烘干完成后恒温静置；静置条件：恒静置温度45℃、静置湿度<20%、静置时长5h；
步骤S6：将步骤S5中制备的壳型倒置，以≦70℃的温度送入焙烧炉腔体内，并以200℃/小时的速度升温至260-330℃，保温15-20min，使得壳型内层的精铸件模型液化流出，得到空腔型壳；此温区可使得可熔材料模型发生物理变化，变为液态并从型壳内流出，98%以上回收利用；
步骤S7：将步骤S6中空腔型壳继续在焙烧炉内升温至850℃，保温10-25min，以使得残留可熔材料气化挥发；
步骤S8：步骤S7中空腔型壳在焙烧炉温降至400℃以下取出，室温自然冷却40℃以下，修复备用；用塑料膜密封浇冒口，确保制好的空腔型壳不得反潮和内部污染，并在8小时以内完成装箱、浇注等后续工序。
本申请实施例中，空腔型壳具有以下优点：
（1）步骤S1中采用可熔材料制备的精铸件模型，如采用EPS泡沫材料，依据客户提供的图纸设计铝制模具，通过模式法制备EPS精铸件模型，必要时可依据技术要求设置冷铁或加固，经过修复获得满足工艺要求的EPS泡沫精铸件模型；采用EPS泡沫精铸件模型98%以上可熔材料可通过液化回收循环利用，少量可熔材料在加热后挥发进入后续的环保处理设备，加工过程环保节能；此外，该种可溶材料制备的精铸件模型具有重量轻，结构强度高，满足后续空腔型壳对精铸件模型强度的要求；
（2）步骤S2-S5中采用不同成分及配比的表面层、过渡层和加固层，通过涂覆方法逐层涂覆，并在不同的条件下进行烘干处理；表面层(实际为空腔型壳内层)造型材料采用锆英粉、白刚玉粉、铬铁矿粉以及配合设置的胶粘剂、表面活性剂、溶剂混合制备成浆料，而后涂覆精铸件模型外形成的表面层具有超高的耐热性、较强的强度以及细腻度，从而在金属液进入空腔型壳内铸造成型时，表面层造型材料不会被高温金属粉化破坏，从而使得浇筑件表面砂眼、掉砂、夹砂、气孔等缺陷大大降低；
过渡层造型材料采用白刚玉、铬铁矿粉、特级铝矾土以及表面活性剂、胶粘剂、溶剂等混合制备成浆料，而后涂覆在表面层外通过控制烘干工艺形成过渡层，该种过渡层适当的增加结构强度的铬铁矿粉、特级铝矾土，从而在表面层造型材料制加固层造型材料之间形成过渡层，该过渡层造型材料基于表面层提升一定强度，并降低细腻度以满足对强度的要求；
加固层造型材料采用多层逐次涂覆工艺，并相应的控制每一层烘干工艺，不仅可保证每一层加固层结构强度，而且该种工艺复合涂覆而成的多层加固层造型材料一体性良好，从而使得加固层总体强度得到保证，且耐冲击性能好，从而满足后续浇筑工序对空腔型壳结构强度的要求；此外，加固层造型材料主要采用的铬铁矿粉、铝矾土以及胶粘剂、溶剂等混合制备成浆料，而后逐层涂覆在过渡层造型材料外，并控制烘干工艺形成加固层，其中加固层造型材料作为空腔型壳结构的支撑结构，从而使得空腔型壳具有较强的结构强度；
（3）该种结构的空腔型壳及其成分配比，在烘房内控制烘干条件进行烘干作业，相比于蜡模在制造过程中受限于自然通风风干，成型效率大大提高；可解决蜡模易变性导致铸造工件精度较差的问题；此外，相比于蜡模，该种空腔型壳厚度薄，重量轻，由于其结构强度高可用于制备大尺寸铸造工件；克服如蜡模需要在红热状态下浇铸的限制，从而解决传统熔模铸造工艺中冷却导致铸件结构缩孔、缩松等缺陷，大大提高了铸造工件的质量；
（4）解决了传统熔模铸造制壳需要用到的氯化铵、氯化铝等原料，在生产过程中产生刺激性气味导致的环境问题；
（5）在完成空腔型壳制作过程中，已经通过物化方法将可熔材料制备的精铸件模型材料大部分融化回收，一小部分经过高温气化或分解挥发，相比于常规的消失模铸造，可实现铸造工件表面无增碳，以保证铸造工件的铸造质量。
优选地，步骤S2-S4中造型材料涂覆方式为流涂或粘涂的涂覆方法；如采用粘涂的涂覆方法，每当一层造型材料完成涂覆并烘干后，在进行下一层造型材料涂覆之前，对上一层造型材料进行浸润处理2min；如采用流涂的涂覆方法，每当一层造型材料完成涂覆并烘干后，在进行下一层造型材料涂覆之前，对上一侧造型材料进行流涂3min。本实施例中，无论采用流涂还是粘涂的方式进行不同层间造型材料的涂覆，该两种涂覆工艺均可使得不同层间造型材料实现良好的结合，从而使得经过烘干的空腔型壳形成一体结构，大大提高空腔型壳的结构强度；
优选地，所述可熔材料为EPS泡沫、EMB白模材料、FD白模材料、PP共聚白模材料中的一种；本实施例中，可溶材料优选EPS泡沫材料，聚苯乙烯泡沫（Expanded Polystyrene简称EPS）是一种轻型高分子聚合物，采用聚苯乙烯树脂加入发泡剂，通过模式法与挤出法制备一种硬质闭孔结构的泡沫塑料，该种具有均匀封闭的空腔结构使得EPS泡沫精铸件模型具有吸水性小、保温性好、质量轻以及较高机械强度等优点，从而满足制备消失模精铸型壳的制造要求。
一种使用消失模型壳的模型铸造方法，包括以下步骤：
步骤L1：在砂箱底部铺上15-25cm的砂层基底；
步骤L2：将步骤S8制得的空腔型壳放入砂箱中砂层基底上，然后向空腔型壳四周填充铸造砂，砂层顶面距离空腔型壳浇筑口约20-30cm时，停止填充；
步骤L3：开启振实台振动紧实后，在步骤L2砂层上覆盖塑料薄膜密封，随后在塑料薄膜上填充约3-8cm厚的浇筑砂层，并在塑料薄膜上均匀扎6-9个通孔；
步骤L4：将砂箱与真空泵连通，开启真空泵抽真空，保持砂箱内负压为0.03-0.04MPa；
步骤L5：将金属液自浇筑口匀速注入空腔型壳内，采用振动浇铸法浇铸，振动频率为100-200Hz，振动幅度为0.4-2mm；浇铸完成后静置保温0.5-1.5h；
步骤L6：步骤L5中完成浇铸后进行砂箱翻箱、型壳剥离、切除浇铸帽口，得到与精铸件模型一致的铸件。
本申请实施例中，使用消失模精铸型壳的模型铸造方法具有以下优点：
（1）该种模型铸造方法能够铸造高质量，可实现铸造工件无增碳、气孔、夹渣、皱皮等缺陷，可满足高档、复杂结构、精密铸件的铸造需求，实现绿色、环保、无污染的铸造优点；
（2）步骤L5金属液采用该种振动浇铸工艺，有利于金属液浇铸成型过程中微型气泡的排出，获得更加致密的浇铸工件，并降低浇铸工件外形面气孔等缺陷；
（3）该种空腔型壳在用于工件模型铸造中，与各类砂型铸件相比，不需砂芯配合，无需设计分型面，可应用于更加复杂铸件浇铸，铸造工件的尺寸精度和外观质量更好，因铸造工件砂眼、气孔极少，铸造工件后续打磨修复工作量降低80%以上，不仅可大幅降低生产成本和劳动强度，而且生产效率大大提高。
（4）该种铸造方法可生产各类合金材质的铸件，满足内在和外观质量要求高的铸件，解决消失模铸造、蜡模精密铸造及砂型铸造的痛点。
实施例1：
一种消失模型壳的制备方法，依照工艺流程顺序包括以下步骤：
步骤S1：制作可熔材料的精铸件模型；
步骤S2：在步骤1制得的精铸件模型表面涂覆表面层造型材料并烘干；表面层造型材料厚度为0.5mm；烘干温度45℃、烘干湿度25%、烘干时长1h；其中，面层造型材料各组分重量份数为：锆英粉48份，白刚玉粉9份，酚醛树脂1.5份，木纤维1份，洗洁精0.88份，铬铁矿粉1份，水玻璃14份，硅溶胶6份，磷酸盐1.5份，表面活性剂0.05份，正辛醇0.01份；表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚与环氧乙烷缩合物中的一种或几种；
步骤S3：步骤S2中表面层造型材料面层干燥80%时，在表面层造型材料表面涂覆过渡层造型材料并烘干；过渡层造型材料厚度为0.8mm；烘干温度48℃、烘干湿度<25%、烘干时长1h；其中，过度层造型材料各组分重量份数：白刚玉40份，铬铁矿粉10份，特级铝矾土6份，CMC1份，酚醛树脂1份，木纤维2.6份，水玻璃12份，磷酸盐1份，表面活性剂0.05份，洗洁精0.5份，铝矾土砂3.5份；表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚与环氧乙烷缩合物中的一种或几种；
步骤S4：步骤S3中过渡层造型材料面层干燥90%时，在过渡层造型材料表面依次涂覆加固层造型材料4遍，内层加固层造型材料烘干后再涂覆外层加固层造型材料；每一层加固层造型材料厚度1.0mm，且加固层造型材料总厚度控制在4mm；烘干温度55℃、烘干湿度<25%、烘干时长2h；其中，加固层造型材料各组分重量份数：铬铁矿粉30份，特级铝矾土15份，普通铝矾土5份，CMC10份，酚醛树脂2.5份，木纤维2.5份，水玻璃10份，硅溶胶3份，磷酸盐1份，铝矾土砂2份；
步骤S5：步骤S4中加固层造型材料烘干完成后恒温静置；静置条件：恒静置温度45℃、静置湿度<20%、静置时长5h；
步骤S6：将步骤S5中制备的壳型倒置，以≦70℃的温度送入焙烧炉腔体内，并以200℃/小时的速度升温至260℃，保温15min，使得壳型内层的精铸件模型液化流出，得到空腔型壳；
步骤S7：将步骤S6中空腔型壳继续在焙烧炉内升温至850℃，保温10min，以使得残留可熔材料气化挥发；
步骤S8：步骤S7中空腔型壳在焙烧炉温降至400℃以下取出，室温自然冷却40℃以下，修复备用。
实施例2：
一种消失模型壳的制备方法，依照工艺流程顺序包括以下步骤：
步骤S1：制作可熔材料的精铸件模型；
步骤S2：在步骤1制得的精铸件模型表面涂覆表面层造型材料并烘干；表面层造型材料厚度为0.75mm；烘干温度46.5℃、烘干湿度25%、烘干时长1.25h；其中，面层造型材料各组分重量份数为：锆英粉52份，白刚玉粉11份，酚醛树脂2份，木纤维3份，洗洁精0.885份，铬铁矿粉3份，水玻璃17份，硅溶胶8份，磷酸盐3份，表面活性剂0.1份，正辛醇0.015份；表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚与环氧乙烷缩合物中的一种或几种；
步骤S3：步骤S2中表面层造型材料面层干燥85%时，在表面层造型材料表面涂覆过渡层造型材料并烘干；过渡层造型材料厚度为0.9mm；烘干温度49℃、烘干湿度<25%、烘干时长1.25h；其中，过度层造型材料各组分重量份数：白刚玉46份，铬铁矿粉15份，特级铝矾土8份，CMC1.5份，酚醛树脂3份，木纤维2.8份，水玻璃16份，磷酸盐3份，表面活性剂0.1份，洗洁精0.8份，铝矾土砂3.8份；表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚与环氧乙烷缩合物中的一种或几种；
步骤S4：步骤S3中过渡层造型材料面层干燥90%时，在过渡层造型材料表面依次涂覆加固层造型材料4遍，内层加固层造型材料烘干后再涂覆外层加固层造型材料；每一层加固层造型材料厚度1.1mm，且加固层造型材料总厚度控制在4.4mm；烘干温度58℃、烘干湿度<25%、烘干时长2.25h；其中，加固层造型材料各组分重量份数：铬铁矿粉35份，特级铝矾土18份，普通铝矾土10份，CMC1.5份，酚醛树脂2.8份，木纤维2.7份，水玻璃15份，硅溶胶7份，磷酸盐3份，铝矾土砂5份；
步骤S5：步骤S4中加固层造型材料烘干完成后恒温静置；静置条件：恒静置温度45℃、静置湿度<20%、静置时长5h；
步骤S6：将步骤S5中制备的壳型倒置，以≦70℃的温度送入焙烧炉腔体内，并以200℃/小时的速度升温至295℃，保温17.5min，使得壳型内层的精铸件模型液化流出，得到空腔型壳；
步骤S7：将步骤S6中空腔型壳继续在焙烧炉内升温至850℃，保温17.5min，以使得残留可熔材料气化挥发；
步骤S8：步骤S7中空腔型壳在焙烧炉温降至400℃以下取出，室温自然冷却40℃以下，修复备用。
实施例3：
一种消失模型壳的制备方法，依照工艺流程顺序包括以下步骤：
步骤S1：制作可熔材料的精铸件模型；
步骤S2：在步骤1制得的精铸件模型表面涂覆表面层造型材料并烘干；表面层造型材料厚度为1.0mm；烘干温度48℃、烘干湿度25%、烘干时长1.5h；其中，面层造型材料各组分重量份数为：锆英粉56份，白刚玉粉13份，酚醛树脂2.5份，木纤维5份，洗洁精0.89份，铬铁矿粉5份，水玻璃20份，硅溶胶10份，磷酸盐4.5份，表面活性剂0.15份，正辛醇0.02份；表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚与环氧乙烷缩合物中的一种或几种；
步骤S3：步骤S2中表面层造型材料面层干燥90%时，在表面层造型材料表面涂覆过渡层造型材料并烘干；过渡层造型材料厚度为1.0mm；烘干温度50℃、烘干湿度<25%、烘干时长1.5h；其中，过度层造型材料各组分重量份数：白刚玉52份，铬铁矿粉20份，特级铝矾土10份，CMC2份，酚醛树脂5份，木纤维3.0份，水玻璃20份，磷酸盐5份，表面活性剂0.15份，洗洁精1.1份，铝矾土砂4.0份；表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚与环氧乙烷缩合物中的一种或几种；
步骤S4：步骤S3中过渡层造型材料面层干燥90%时，在过渡层造型材料表面依次涂覆加固层造型材料4遍，内层加固层造型材料烘干后再涂覆外层加固层造型材料；每一层加固层造型材料厚度1.2mm，且加固层造型材料总厚度控制在4.8mm；烘干温度60℃、烘干湿度<25%、烘干时长2.5h；其中，加固层造型材料各组分重量份数：铬铁矿粉40份，特级铝矾土21份，普通铝矾土15份，CMC20份，酚醛树脂3.0份，木纤维3.0份，水玻璃20份，硅溶胶11份，磷酸盐5份，铝矾土砂8份；
步骤S5：步骤S4中加固层造型材料烘干完成后恒温静置；静置条件：恒静置温度45℃、静置湿度<20%、静置时长5h；
步骤S6：将步骤S5中制备的壳型倒置，以≦70℃的温度送入焙烧炉腔体内，并以200℃/小时的速度升温至330℃，保温20min，使得壳型内层的精铸件模型液化流出，得到空腔型壳；
步骤S7：将步骤S6中空腔型壳继续在焙烧炉内升温至850℃，保温25min，以使得残留可熔材料气化挥发；
步骤S8：步骤S7中空腔型壳在焙烧炉温降至400℃以下取出，室温自然冷却40℃以下，修复备用。
实施例4：
一种使用消失模型壳的模型铸造方法，包括以下步骤：
步骤L1：在砂箱底部铺上15cm的砂层基底；
步骤L2：将步骤S8制得的空腔型壳放入砂箱中砂层基底上，然后向空腔型壳四周填充铸造砂，砂层顶面距离空腔型壳浇筑口约30cm时，停止填充；
步骤L3：开启振实台振动紧实后，在步骤L2砂层上覆盖塑料薄膜密封，随后在塑料薄膜上填充约3cm厚的浇筑砂层，并在塑料薄膜上均匀扎6个通孔；
步骤L4：将砂箱与真空泵连通，开启真空泵抽真空，保持砂箱内负压为0.03MPa；
步骤L5：将金属液自浇筑口匀速注入空腔型壳内，采用振动浇铸法浇铸，振动频率为100Hz，振动幅度为0.4mm；浇铸完成后静置保温0.5h；
步骤L6：步骤L5中完成浇铸后进行砂箱翻箱、型壳剥离、切除浇铸帽口，得到与精铸件模型一致的铸件。
实施例5：
一种使用消失模型壳的模型铸造方法，包括以下步骤：
步骤L1：在砂箱底部铺上20cm的砂层基底；
步骤L2：将步骤S8制得的空腔型壳放入砂箱中砂层基底上，然后向空腔型壳四周填充铸造砂，砂层顶面距离空腔型壳浇筑口约25cm时，停止填充；
步骤L3：开启振实台振动紧实后，在步骤L2砂层上覆盖塑料薄膜密封，随后在塑料薄膜上填充约5cm厚的浇筑砂层，并在塑料薄膜上均匀扎8个通孔；
步骤L4：将砂箱与真空泵连通，开启真空泵抽真空，保持砂箱内负压为0.035MPa；
步骤L5：将金属液自浇筑口匀速注入空腔型壳内，采用振动浇铸法浇铸，振动频率为150Hz，振动幅度为1.2mm；浇铸完成后静置保温1.0h；
步骤L6：步骤L5中完成浇铸后进行砂箱翻箱、型壳剥离、切除浇铸帽口，得到与精铸件模型一致的铸件。
实施例6：
一种使用消失模型壳的模型铸造方法，包括以下步骤：
步骤L1：在砂箱底部铺上25cm的砂层基底；
步骤L2：将步骤S8制得的空腔型壳放入砂箱中砂层基底上，然后向空腔型壳四周填充铸造砂，砂层顶面距离空腔型壳浇筑口约20cm时，停止填充；
步骤L3：开启振实台振动紧实后，在步骤L2砂层上覆盖塑料薄膜密封，随后在塑料薄膜上填充约8cm厚的浇筑砂层，并在塑料薄膜上均匀扎9个通孔；
步骤L4：将砂箱与真空泵连通，开启真空泵抽真空，保持砂箱内负压为0.04MPa；
步骤L5：将金属液自浇筑口匀速注入空腔型壳内，采用振动浇铸法浇铸，振动频率为200Hz，振动幅度为2mm；浇铸完成后静置保温1.5h；
步骤L6：步骤L5中完成浇铸后进行砂箱翻箱、型壳剥离、切除浇铸帽口，得到与精铸件模型一致的铸件。
以上是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围落。

Claims (6)

1.一种消失模型壳的制备方法，其特征在于，依照工艺流程顺序包括以下步骤：
步骤S1：制作可熔材料的精铸件模型；
步骤S2：在步骤1制得的精铸件模型表面涂覆表面层造型材料并烘干；表面层造型材料厚度为0.5-1.0mm；步骤S2中所述表面层造型材料各组分重量份数为：锆英粉48-56份，白刚玉粉9-13份，酚醛树脂1.5-2.5份，木纤维1-5份，洗洁精0.88-0.89份，铬铁矿粉1-5份，水玻璃14-20份，硅溶胶6-10份，磷酸盐1.5-4.5份，表面活性剂0.05-0.15份，正辛醇0.01-0.02份；
步骤S3：步骤S2中表面层造型材料面层干燥80-90%时，在表面层造型材料表面涂覆过渡层造型材料并烘干；过渡层造型材料厚度为0.8-1.0mm；步骤S3中所述过渡层造型材料各组分重量份数：白刚玉40-52份，铬铁矿粉10-20份，特级铝矾土6-10份，CMC1-2份，酚醛树脂1-5份，木纤维2.6-3.0份，水玻璃12-20份，磷酸盐1-5份，表面活性剂0.05-0.15份，洗洁精0.5-1.1份，铝矾土砂3.5-4.0份；
步骤S4：步骤S3中过渡层造型材料面层干燥90%时，在过渡层造型材料表面依次涂覆加固层造型材料3-4遍，内层加固层造型材料烘干后再涂覆外层加固层造型材料；每一层加固层造型材料厚度1.0-1.2mm，且加固层造型材料总厚度控制在4-7mm；步骤S4中所述加固层造型材料各组分重量份数：铬铁矿粉30-40份，特级铝矾土15-21份，普通铝矾土5-15份，CMC10-20份，酚醛树脂2.5-3.0份，木纤维2.5-3.0份，水玻璃10-20份，硅溶胶3-11份，磷酸盐1-5份，铝矾土砂2-8份；
步骤S5：步骤S4中加固层造型材料烘干完成后恒温静置；静置条件：恒静置温度45℃、静置湿度<20%、静置时长5h；
步骤S6：将步骤S5中制备的壳型倒置，以≦70℃的温度送入焙烧炉腔体内，并以200℃/小时的速度升温至260-330℃，保温15-20min，使得壳型内层的精铸件模型液化流出，得到空腔型壳；
步骤S7：将步骤S6中空腔型壳继续在焙烧炉内升温至850℃，保温10-25min，以使得残留可熔材料气化挥发；
步骤S8：步骤S7中空腔型壳在焙烧炉温降至400℃以下取出，室温自然冷却40℃以下，修复备用；
步骤S2中所述烘干条件为：烘干温度45-48℃、烘干湿度25%、烘干时长1-1.5h；
步骤S3中所述烘干条件为：烘干温度48-50℃、烘干湿度<25%、烘干时长1-1.5h；
步骤S4中所述烘干条件为：烘干温度55-60℃、烘干湿度<25%、烘干时长2-2.5h。
2.根据权利要求1所述的一种消失模型壳的制备方法，其特征在于：所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚与环氧乙烷缩合物中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种消失模型壳的制备方法，其特征在于：步骤S2-S4中造型材料涂覆方式为流涂或粘涂的涂覆方法；每一造型材料涂覆时间间隔2-3min。
4.根据权利要求1所述的一种消失模型壳的制备方法，其特征在于：所述可熔材料为EPS泡沫、EMB白模材料、FD白模材料、PP共聚白模材料中的一种。
5.一种使用如权利要求1所述的消失模型壳的制备方法得到的空腔型壳在模型铸造中的应用，其特征在于，包括以下步骤：
步骤L1：在砂箱底部铺上15-25cm的砂层基底；
步骤L2：将步骤S8制得的空腔型壳放入砂箱中砂层基底上，然后向空腔型壳四周填充铸造砂，砂层顶面距离空腔型壳浇筑口20-30cm时，停止填充；
步骤L3：开启振实台振动紧实后，在步骤L2砂层上覆盖塑料薄膜密封，随后在塑料薄膜上填充3-8cm厚的浇筑砂层，并在塑料薄膜上均匀扎6-9个通孔；
步骤L4：将砂箱与真空泵连通，开启真空泵抽真空，保持砂箱内负压为0.03-0.04MPa；
步骤L5：将金属液自浇筑口匀速注入空腔型壳内，浇铸完成后静置保温0.5-1.5h；
步骤L6：步骤L5中完成浇铸后进行砂箱翻箱、型壳剥离、切除浇铸帽口，得到与精铸件模型一致的铸件。
6.根据权利要求5所述的一种使用如权利要求1所述的消失模型壳的制备方法得到的空腔型壳在模型铸造中的应用，其特征在于：步骤L5中金属液采用振动浇铸法浇铸，振动频率为100-200Hz，振动幅度为0.4-2mm。
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