CN115283645A - 一种镁合金低压熔模铸造陶瓷型壳的制备及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种镁合金低压熔模铸造陶瓷型壳的制备及使用方法，属于熔模铸造技术领域，该制备方法包括：压制排蜡口熔模；将铸件熔模模组浇道和冒口组合完毕后，在铸件熔模模组水平面部位粘接排蜡口熔模；进行涂料制壳；进行脱蜡，完成陶瓷型壳焙烧、型壳清理工作，得到排蜡口结构，排蜡口滑动轨道上端面为斜面；在排蜡口部位装配堵头：将堵头旋转滑块沿陶瓷型壳排蜡口豁口装入排蜡口内，旋转拧紧堵头，堵头下方密封段与陶瓷型壳的间隙为排气间隙，型腔气体从排气间隙排出。本申请实现了在陶瓷型壳上增加大量排气缝隙，能够提高陶瓷型壳排气效率，解决了镁合金精密铸造的排气问题，尤其是水平面排气问题，同时还保留了铸件表面原有的光洁度。
Description
技术领域
本申请属于熔模铸造技术领域，尤其涉及一种镁合金低压熔模铸造陶瓷型壳的制备及使用方法。
背景技术
镁合金密度较低、容易氧化燃烧，低压铸造过程中，镁合金充型过程中要充分排出型腔的气体，避免产生气阻性冷隔、氧化等问题。砂型铸造凭借自身分型面的间隙以及砂子自身的透气性可以将型腔内的气体排出。熔模铸造用的陶瓷型壳是整体铸型且自身透气性很差。所以陶瓷型壳需要具备排气功能，将型壳内腔的气体排出。
相关技术中的排气功能通常是在冷隔的地方增加排气冒口，但是合金液体充型过程中气体的汇聚点无法准确预测，增加排气冒口是没有冷隔了，但冷隔转移到其他部位了，因为合金在充型过程中原来的冷隔部位汇聚的气体被释放了，该处充型阻力小了，影响了合金液的充型状态，最终导致气体又在其他部位汇聚产生气阻性冷隔，而原来的冒口已经被金属液封堵，无法起到排气功能，气体汇聚具体部位很难准确预测。
发明内容
为了解决相关技术中低压熔模铸造陶瓷型壳的排气问题，本发明提供一种镁合金低压熔模铸造陶瓷型壳的制备及使用方法，所述技术方案如下：
第一方面，提供一种镁合金低压熔模铸造陶瓷型壳的制备方法，所述方法包括：
压制排蜡口熔模，排蜡口熔模中间设计成中空结构；
将铸件熔模模组浇道和冒口组合完毕后，在铸件熔模模组水平面的部位粘接排蜡口熔模以形成排气网络；
进行涂料制壳；
进行脱蜡，完成陶瓷型壳焙烧、型壳清理工作，得到陶瓷型壳排蜡口结构，陶瓷型壳排蜡口的中部设有滑动轨道，滑动轨道上端面为斜面，水平方向呈楔形结构；
在所有排蜡口部位装配排气用的堵头：将堵头中部的旋转滑块沿着陶瓷型壳排蜡口豁口装入排蜡口内，按顺时针方向旋转拧紧堵头，堵头中部的旋转滑块与陶瓷型壳排蜡口滑动轨道上端面卡紧，堵头下方的密封段与陶瓷型壳的间隙为排气间隙，型腔气体能从所述排气间隙排出。
进一步地，所述方法还包括：在陶瓷型壳的冒口、浇道部位放置泡沫陶瓷过滤器，并填充钢丝棉。
其中，每次涂料前在排蜡口盖贴上保鲜膜，涂料结束后去除保鲜膜，直至整个涂料过程结束。
其中，形成的排气网络由多个六边形组成。
其中，在堵头底部设置排气栅格。
其中，在堵头下端面喷涂耐火涂料。
其中，排气间隙为0.1～0.3mm。
其中，在旋转滑块上设置旋转把手。
其中，采用不锈钢制造堵头，堵头的壁厚为1mm。
第二方面，提供一种如第一方面所述的镁合金低压熔模铸造陶瓷型壳的使用方法，所述方法包括：
将浇注套箱放到浇注底板上；
将制备好的陶瓷型壳放在浇注底板上，陶瓷型壳的浇口对准浇注底板上的浇口；
在底层采用呋喃树脂砂造型以固定陶瓷型壳；
待呋喃树脂砂固化后，在陶瓷型壳铸型顶部设置信号线；
灌入粗粒石英砂，使粗粒石英砂完全覆盖陶瓷型壳，完成造型过程；
将铸型转入预热炉，按照预定温度进行预热，预热结束后即可准备浇注。
本申请提供的镁合金低压熔模铸造陶瓷型壳，在陶瓷型壳上增加大量排气缝隙，能够提高陶瓷型壳的排气效率，解决了镁合金精密铸造的排气问题，尤其是水平面排气问题，同时还保留了铸件表面原有的光洁度。
附图说明
图1为本申请实施例提供的排蜡口熔模结构示意图；
图2为本申请实施例提供的排蜡口熔模的剖视图；
图3为本申请实施例提供的排气网络示意图；
图4为本申请实施例提供的陶瓷型壳排蜡口结构；
图5为本申请实施例提供的陶瓷型壳排蜡口的侧视图；
图6为本申请实施例提供的陶瓷型壳排蜡口的剖视图；
图7为本申请实施例提供的堵头结构示意图；
图8为图7所示堵头A向示意图；
图9为本申请实施例提供的堵头装配封堵型壳过程示意图；
图10为本申请实施例提供的冒口和浇道顶部的排气接头示意图；
图11为本申请实施例提供的陶瓷型壳造型示意图。
具体实施方式
下面通过具体的实施方式和附图对本申请作进一步详细说明。
陶瓷型壳为整体铸型，没有分型面，传统陶瓷型壳的排气方法通常通过明冒口排气，适合于结构简单的小型铸件。而低压铸造的冒口为暗冒口，排气效率远低于明冒口，这样，合金液在充型过程中气体不易排出，导致铸件出现气阻性冷隔。
另外，对于结构复杂的镁合金铸件合金在充型过程中无法准确预测憋气的位置，即使根据上次生产铸件气阻性冷隔位置设置排气冒口，铸件的冷隔又会转移至其他部位，如果铸件设置过多冒口，又会花费大量的人力清理这些冒口，得不偿失，也破坏铸件表面原有的光洁度。
为了解决相关技术中低压熔模铸造陶瓷型壳的排气问题，需要设计合理的排气间隙，该排气间隙能保证金属溶液无法通过，气体可以通过(这样可避免合金液将排气出口堵死)，同时合金凝固速度也不能过快，要在气体排出之后开始凝固。
本申请提供了一种镁合金低压熔模铸造陶瓷型壳的制备方法，解决了铸件冷隔问题，使铸件完整成形。该制备方法包括如下步骤：
步骤一、压制排蜡口熔模。
排蜡口熔模用于制备陶瓷型壳。
排蜡口熔模中间设计成中空结构，以减小蜡料收缩率对熔模尺寸精度的影响。排蜡口熔模从压型中取出后，移至校正模内以保持其形状。图1为排蜡口熔模的结构示意图，图2为排蜡口熔模的剖视图。
步骤二、将铸件熔模模组浇道和冒口组合完毕后，在铸件熔模模组水平面的部位粘接排蜡口熔模以形成排气网络。
由于铸件憋气部位主要存在薄壁水平方向平面上，因此，在铸件熔模模组水平面的部位粘接如图1所示的排蜡口熔模，按六边形(包含中心点)形成如图3所示的排气网络。
步骤三、进行涂料制壳，每次涂料前在排蜡口盖贴上保鲜膜，涂料结束后去除保鲜膜，直至整个涂料过程结束。
步骤四、进行脱蜡，完成陶瓷型壳焙烧、型壳清理工作。
进行陶瓷型壳焙烧、型壳清理之后，得到如图4所示的陶瓷型壳排蜡口结构。图5为陶瓷型壳排蜡口的侧视图，图6为陶瓷型壳排蜡口的剖视图。
排蜡口熔模下端粘接在铸件熔模模组，一起涂料制壳，涂料结合完成后，上端面磨开，在脱蜡阶段用于排出整个铸件熔模模组的蜡。
陶瓷型壳排蜡口中部设有滑动轨道，滑动轨道上端面为斜面，水平方向呈楔形结构(按图9所示顺时针方向呈高-低-高-低)，如图6所示，其目的是为了使堵头在顺时针转动过程中，堵头中部的旋转滑块与陶瓷型壳排蜡口滑动轨道上端面卡紧，从而对堵头起到固定作用。
步骤五、在所有排蜡口部位装配排气用的堵头。
图7为堵头结构示意图。图8为图7所示堵头A向示意图，如图7和图8所示，堵头底部设有排气栅格，用于增加排气面积，提高排气效率。排气栅格的间隙为0.3mm。
堵头下端面喷涂有耐火涂料，避免堵头与铸件发生粘连。
堵头的下方为密封段，该密封段与陶瓷型壳的间隙为0.1～0.3mm，形成排气间隙。堵头的中部设有旋转滑块，旋转滑块上设有旋转把手。
堵头由金属制成，该堵头可以为不锈钢堵头。采用不锈钢堵头对排气间隙内的合金液存在激冷作用，该排气间隙内的合金液立即凝固，不会导致跑火。
堵头的壁厚为1mm，在排气的同时不会对合金液有激冷作用。
进行陶瓷型壳焙烧、型壳内腔粉尘清理后，如图9所示，将堵头沿着陶瓷型壳排蜡口豁口装入排蜡口内，按顺时针方向旋转拧紧堵头，堵头的密封段与陶瓷型壳的间隙控制在0.1～0.3mm，型腔气体能从该排气间隙排出，同时，型腔内的合金液由于表面张力影响很难进入该排气间隙，所以该排气间隙能够阻隔金属液溢出。
步骤六、在陶瓷型壳的冒口、浇道部位放置泡沫陶瓷过滤器，并填充钢丝棉。
对于冒口、浇道的排气接头，采用孔隙为30PPI的泡沫陶瓷过滤器，并填充钢丝棉，如图10所示，合金液会被阻隔在陶瓷型壳内，避免合金液从冒口溢出并氧化燃烧，型腔内的气体会从该排气接头排出。
本申请制备的镁合金低压熔模铸造陶瓷型壳，通过设计排气间隙和排气栅格，实现了在陶瓷型壳上增加了大量排气缝隙，能够提高陶瓷型壳的排气效率，解决了镁合金精密铸造的排气问题，尤其是水平面排气问题，同时还保留了铸件表面原有的光洁度。
本申请提供的一种镁合金低压熔模铸造陶瓷型壳的使用方法，用于陶瓷型壳造型，请参见图11，该使用方法包括如下步骤：
步骤一、将浇注套箱放到浇注底板上。
浇注套箱的底部设有篦子结构，周围设有吊环。比如可将浇注套箱按照角向基准对齐的方式放到浇注底板上，该过程可以参考相关技术，在此不再赘述。
步骤二、将制备好的陶瓷型壳放在浇注底板上，陶瓷型壳的浇口对准浇注底板上的浇口。
步骤三、在底层采用呋喃树脂砂造型以固定陶瓷型壳。
步骤四、待呋喃树脂砂固化后，在陶瓷型壳铸型顶部设置信号线。
为了解决铸型顶部的压力监控问题，在铸型顶部设置信号线，用于控制充型过程。
需要说明的是，现有技术中常常是计算坩埚液面至铸型顶部的高度，根据该高度计算压力，由于充型过程中，合金液面是下降的，而且坩埚尺寸是不规则的，熔模模组的体积也不很精确，按该方式计算的压力与真实值存在一定差异，可能造成压力过大，将合金液压入石英砂内，引起氧化燃烧，本申请在铸型顶部设置信号线，能够精准控制铸型顶部的压力，从根本上杜绝这个问题的产生。
步骤五、灌入6～8目的粗粒石英砂，使粗粒石英砂完全覆盖陶瓷型壳，完成造型过程。
在整个陶瓷型壳外面覆盖颗粒度为6～8目的石英砂，能够保证从排蜡口排出的气体可以通过大颗粒砂之间的间隙，进而排放到环境中，完成型腔内部排气过程，同时大颗粒砂能够增加砂型配重，避免出现抬箱跑火的问题。
步骤六、将铸型转入预热炉，按照预定温度进行预热，预热结束后即可准备浇注。
型壳焙烧后一段时间会吸潮，镁合金熔体氧化、燃烧，这个过程产生的气体无法排出，所以需要对整个铸型(即套箱、石英砂、型壳和浇注底板)进行高温预热，硅溶胶型壳用面层材料含有二氧化硅，超过600℃会发生剧烈反应，所以型壳预热温度为400～550℃左右。另外，高温预热的型壳内腔由于气体预热膨胀，从一定程度上降低了型腔的气体含量，从而降低了排气难度。
以上仅表达了本申请的实施方式，其描述较为具体和详细，但且不能因此而理解为对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，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种镁合金低压熔模铸造陶瓷型壳的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
压制排蜡口熔模，排蜡口熔模中间设计成中空结构；
将铸件熔模模组浇道和冒口组合完毕后，在铸件熔模模组水平面的部位粘接排蜡口熔模以形成排气网络；
进行涂料制壳；
进行脱蜡，完成陶瓷型壳焙烧、型壳清理工作，得到陶瓷型壳排蜡口结构，陶瓷型壳排蜡口的中部设有滑动轨道，滑动轨道上端面为斜面，水平方向呈楔形结构；
在所有排蜡口部位装配排气用的堵头：将堵头中部的旋转滑块沿着陶瓷型壳排蜡口豁口装入排蜡口内，按顺时针方向旋转拧紧堵头，堵头中部的旋转滑块与陶瓷型壳排蜡口滑动轨道上端面卡紧，堵头下方的密封段与陶瓷型壳的间隙为排气间隙，型腔气体能从所述排气间隙排出。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在陶瓷型壳的冒口、浇道部位放置泡沫陶瓷过滤器，并填充钢丝棉。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每次涂料前在排蜡口盖贴上保鲜膜，涂料结束后去除保鲜膜，直至整个涂料过程结束。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，形成的排气网络由多个六边形组成。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在堵头底部设置排气栅格。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在堵头下端面喷涂耐火涂料。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，排气间隙为0.1～0.3mm。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在旋转滑块上设置旋转把手。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用不锈钢制造堵头，堵头的壁厚为1mm。
10.一种如权利要求1至9任一所述的镁合金低压熔模铸造陶瓷型壳的使用方法，其特征在于，所述方法包括：
将浇注套箱放到浇注底板上；
将制备好的陶瓷型壳放在浇注底板上，陶瓷型壳的浇口对准浇注底板上的浇口；
在底层采用呋喃树脂砂造型以固定陶瓷型壳；
待呋喃树脂砂固化后，在陶瓷型壳铸型顶部设置信号线；
灌入粗粒石英砂，使粗粒石英砂完全覆盖陶瓷型壳，完成造型过程；
将铸型转入预热炉，按照预定温度进行预热，预热结束后即可准备浇注。
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