CN116372105A - 一种消失模复合精铸用于较小精密铸件串浇的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种消失模复合精铸用于较小精密铸件串浇的工艺方法，包括：步骤一、依据客户图纸，制作EPS泡沫模型；步骤二、在EPS泡沫模型表面沾涂消失模复合精铸高温焙烧涂料，并干燥处理，得到烘干壳型；步骤三、切掉烘干型壳上浇冒口处的涂层，然后倒立在焙烧炉台车的架子上，升温，加热，使烘干型壳内的EPS泡沫模型液化，从浇冒口处流出，得到空腔型壳；步骤四、将空腔型壳放入砂箱内，填砂；步骤五、开启砂箱负压，向空腔型壳内浇注金属液，翻箱、型壳剥离、切除浇冒口后得到与EPS泡沫模型一致的铸件。本发明解决了蜡极易变形而影响工件尺寸精度的技术问题，避免了白模因高温气化后扩散所导致的空气污染问题，生产周期缩短，生产效率提高。
Description
技术领域
本发明涉及浇铸技术领域，具体涉及一种消失模复合精铸用于较小精密铸件串浇的工艺方法。
背景技术
汽车零部件中不乏有相当一部分较小产品，该部分产品在传统熔模铸造的浇注工艺设计上，工艺出品率极低，极易变形，严重影响尺寸精度；所用氯化铵等固化剂产生大量刺激性气味，严重污染空气，生产组织困难，周期长，成本高，质量缺陷多，严重影响了各相关企业的效益。
传统消失模浇注工艺，由于是实型浇注，不但出品率极低，EPS燃烧产生的气味也给空气造成不同程度的污染，EPS燃烧残留严重，影响铸件质量，各种缺陷引起的质量问题层出不穷。
因此，需要提供一种消失模复合精铸用于较小精密铸件串浇的工艺方法，以解决上述现有技术存在的问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种消失模复合精铸用于较小精密铸件串浇的工艺方法，采用如下技术方案：
一种消失模复合精铸用于较小精密铸件串浇的工艺方法，包括如下步骤：
步骤一、依据客户图纸，制作三维并算好相关收缩比，模拟浇注分析，制作铝制模具，制作EPS泡沫模型，修复组装EPS泡沫模型；
步骤二、在组装好的EPS泡沫模型表面沾涂专用的消失模复合精铸高温焙烧涂料，并干燥处理，得到烘干壳型；所述消失模复合精铸高温焙烧涂料包括从内向外依次布置的表面层、过渡层和加固层；
步骤三、切掉烘干型壳上浇冒口处的涂层，然后倒立在焙烧炉台车的架子上，升温，加热，使烘干型壳里边的EPS泡沫模型液化，从浇冒口处流出，得到空腔型壳；
步骤四、在砂箱底部铺上25cm的底砂，然后将空腔型壳放入砂箱内的底砂上，继续填入砂子，砂子离浇冒口20-25cm时，开启振实台，振动紧实后盖上塑料薄膜密封，随后再在塑料薄膜上放入5cm厚的砂子，根据工件结构、砂箱情况在塑料薄膜上扎几个孔；
步骤五、开启砂箱负压，保持砂箱中的负压度为0.03-0.06Mpa，向空腔型壳内浇注金属液，翻箱、型壳剥离、切除浇冒口后得到与EPS泡沫模型一致的铸件。
进一步的，所述表面层的原料按重量百分数计，包括以下组分：锆英粉49%、棕刚玉粉11%、白刚玉2%、木纤维5.5%、洗洁精0.9%、特级铝矾土3%、水玻璃17%、硅溶胶8.485%、磷酸盐3%和表面活性剂0.115%。
进一步的，所述过渡层的原料按重量百分数计，包括以下组分：80-120目棕刚玉砂85%和钠级膨润土15%。
进一步的，所述加固层的原料按重量百分数计，包括以下组分：棕刚玉43.5%、白刚玉12%、特级铝矾土10%、CMC1.8%、酚醛树脂3%、木纤维2.8%、水玻璃19%、磷酸盐3%、表面活性剂0.1%、洗洁精0.8%和铝矾土砂4%。
进一步的，所述加固层的原料按重量百分数计，包括以下组分：特级铝矾土35%、铬铁矿粉17%、普通铝矾土5%、CMC2%、酚醛树脂2.5%、木纤维2.7%、水玻璃18%、硅溶胶5%、磷酸盐2.8%和铝矾土砂10%。
进一步的，步骤二的具体操作如下：
首先，沾涂表面层为一层，厚度为1.0-1.2mm，烘干温度为45-50℃、湿度为20-25%，烘干时间为1.5-2小时；
其次，在表面层干燥70-80%时，在表面层外撒混合好的过渡层，过渡层厚度为0.5-0.8mm，烘干温度为50-55℃，湿度25%以下，烘干时间为1.5小时；
最后，在过渡层干燥90%时，沾涂加固层共3-5遍，每遍厚度为1-1.2mm，总厚度为4-8mm，加固层烘干温度为55-60℃，湿度为20%以下，每沾涂加固层一遍均需要干燥一次，每遍干燥时间为2-2.5小时；加固层彻底干燥后，在烘干室内停留6小时，控制室内温度50℃，湿度15%以下。
进一步的，步骤三的具体操作如下：
切掉烘干型壳上浇冒口处的涂层，在最低点打孔，将烘干型壳倒立在焙烧炉台车的架子上，以≤60℃的温度入炉，200℃/小时的速度升温至320-330℃，保温20-25分钟，使EPS泡沫模型液化，从浇冒口处或最低点打孔处流出，接至做好回收准备的托盘上，取出托盘，形成空腔型壳；
继续进入焙烧炉，炉温升至900℃，保温30分钟，使渗入空腔型壳内的EPS液体和其它挥发物分解气化，气体被焙烧炉后的环保处理装置燃烧并分解为水和二氧化碳排入大气；保温过程结束后，半开炉门10分钟，温度降至350℃以下，拉出台车，自然冷却至50℃以下。
进一步的，步骤五中，向空腔型壳内浇注金属液时，采用振动进行浇注，振动频率为150-300Hz，振幅为0.3-2.5mm。
进一步的，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至少两种混合。
本发明的上述技术方案至少包括以下有益效果：
1、本发明工艺中烘干在烘房内，不受制于蜡模的25℃左右自然风干，效率大大提高；解决了蜡极易变形而影响工件尺寸精度的技术问题；改善了蜡模壳子重、劳动强度大、不易操作的技术问题；不必像蜡模一样需要在红热状态下浇注，颠覆了熔模铸造工艺上导致的缩孔缩松等缺陷，大大提高工件质量，也解决了传统熔模铸造制壳用到的氯化铵、氯化铝等产生刺激性味道对空气的污染问题；
2、传统消失模因带EPS模型实心浇注，金属液体浇注时EPS模型燃烧、产气、碳化、残渣等，引起铸件表面增碳、夹渣等缺陷，本发明彻底解决了这些痛点，也避免了白模因高温气化后扩散所导致的空气污染问题；并且，生产周期会大大缩短，生产效率提高30-70%；
3、传统的砂型铸造铸型只能浇注一次，获得铸件后铸型即损坏，必须重新造型，生产效率低；又因砂的整体性质软而多孔，所以尺寸精度低，表面也较粗糙；本发明涂层不会被高温金属液粉化、冲坏而使铸件产生砂眼、掉砂、夹砂、气孔等缺陷；同时不需砂芯和分型面，与各类砂型铸件相比，本工艺能做结构更复杂铸件、尺寸精度和外观质量更好，因为砂眼、气孔极少，后续打磨修复量降低90%，生产效率也较高；
4、本发明EPS白模模型98%以上液化并回收，物理变化少量挥发气体进入后续专用环保处理设备，更加环保节能；型壳薄轻，重量为传统蜡模精铸壳型的25-30%，节材和减轻劳动强度；砂循环使用，涂层不会粉化汚然干砂及排放粉尘，铸件脱掉的碎壳还可破碎利用，无毒无味，节能环保；
5、本发明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要求，解决消失模铸造、蜡模精密铸造、各种砂型铸造的痛点；
6、本发明使较小铸件的工艺出品率在传统熔模的基础上提高了30%-37%，解决了传统消失模解决不了的增碳、夹渣等等缺陷，也保证了铸件的尺寸精度；
7、本发明工艺能够铸造高质量，无增碳、气孔、夹渣、皱皮等缺陷的铸件，能满足高档、复杂结构、精密铸件要求，具有绿色、环保、无污染的优势。
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，下面将结合本发明实施例，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。
实施例1
一种消失模复合精铸用于较小精密铸件串浇的工艺方法，包括如下步骤：
步骤一、依据客户图纸，制作三维并算好相关收缩比，模拟浇注分析，制作铝制模具，制作EPS泡沫模型，修复组装EPS泡沫模型。
步骤二、在组装好的EPS泡沫模型表面沾涂专用的消失模复合精铸高温焙烧涂料，并干燥处理，得到烘干壳型。
所述消失模复合精铸高温焙烧涂料包括从内向外依次布置的表面层、过渡层和加固层。
其中，表面层的原料按重量百分数计，包括以下组分：锆英粉49%、棕刚玉粉11%、白刚玉2%、木纤维5.5%、洗洁精0.9%、特级铝矾土3%、水玻璃17%、硅溶胶8.485%、磷酸盐3%和脂肪醇聚氧乙烯醚0.115%。
过渡层的原料按重量百分数计，包括以下组分：80-120目棕刚玉砂85%和钠级膨润土15%。
加固层的原料按重量百分数计，包括以下组分：棕刚玉43.5%、白刚玉12%、特级铝矾土10%、CMC1.8%、酚醛树脂3%、木纤维2.8%、水玻璃19%、磷酸盐3%、烷基酚0.1%、洗洁精0.8%和铝矾土砂4%。
该步骤的具体操作如下：
首先，沾涂表面层为一层，厚度为1.0-1.2mm，烘干温度为45-50℃、湿度为20-25%，烘干时间为1.5-2小时；
其次，在表面层干燥70-80%时，在表面层外撒混合好的过渡层，过渡层厚度为0.5-0.8mm，烘干温度为50-55℃，湿度25%以下，烘干时间为1.5小时；
最后，在过渡层干燥90%时，沾涂加固层共3-5遍，每遍厚度为1-1.2mm，总厚度为4-8mm，加固层烘干温度为55-60℃，湿度为20%以下，每沾涂加固层一遍均需要干燥一次，每遍干燥时间为2-2.5小时；加固层彻底干燥后，在烘干室内停留6小时，控制室内温度50℃，湿度15%以下。
本发明工艺中烘干在烘房内进行，不受制于蜡模的25℃左右自然风干，效率大大提高；解决了蜡极易变形而影响工件尺寸精度的技术问题；改善了蜡模壳子重、劳动强度大、不易操作的技术问题；不必像蜡模一样需要在红热状态下浇注，颠覆了熔模铸造工艺上导致的缩孔缩松等缺陷，大大提高工件质量，也解决了传统熔模铸造制壳用到的氯化铵、氯化铝等产生刺激性味道对空气的污染问题。
步骤三、切掉烘干型壳上浇冒口处的涂层，然后倒立在焙烧炉台车的架子上，升温，加热，使烘干型壳里边的EPS泡沫模型液化，从浇冒口处流出，得到空腔型壳。
该步骤的具体操作如下：
切掉烘干型壳上浇冒口处的涂层，在最低点打孔，将烘干型壳倒立在焙烧炉台车的架子上，以≤60℃的温度入炉，200℃/小时的速度升温至320-330℃，保温20-25分钟，使EPS泡沫模型液化，从浇冒口处或最低点打孔处流出，接至做好回收准备的托盘上，取出托盘，形成空腔型壳；
继续进入焙烧炉，炉温升至900℃，保温30分钟，使渗入空腔型壳内的EPS液体和其它挥发物分解气化，气体被焙烧炉后的环保处理装置燃烧并分解为水和二氧化碳排入大气；保温过程结束后，半开炉门10分钟，温度降至350℃以下，拉出台车，自然冷却至50℃以下。
传统消失模因带EPS模型实心浇注，金属液体浇注时EPS模型燃烧、产气、碳化、残渣等，引起铸件表面增碳、夹渣等缺陷，本发明彻底解决了这些痛点，也避免了白模因高温气化后扩散所导致的空气污染问题；并且，生产周期会大大缩短，生产效率提高30-70%。
本发明EPS白模模型98%以上液化并回收，物理变化少量挥发气体进入后续专用环保处理设备，更加环保节能；型壳薄轻，重量为传统蜡模精铸壳型的25-30%，节材和减轻劳动强度；砂循环使用，涂层不会粉化汚然干砂及排放粉尘，铸件脱掉的碎壳还可破碎利用，无毒无味，节能环保。
步骤四、在砂箱底部铺上25cm的底砂，然后将空腔型壳放入砂箱内的底砂上，继续填入砂子，砂子离浇冒口20-25cm时，开启振实台，振动紧实后盖上塑料薄膜密封，随后再在塑料薄膜上放入5cm厚的砂子，根据工件结构、砂箱情况在塑料薄膜上扎几个孔。
步骤五、开启砂箱负压，保持砂箱中的负压度为0.03-0.06Mpa，向空腔型壳内浇注金属液，采用振动进行浇注，振动频率为150-300Hz，振幅为0.3-2.5mm，翻箱、型壳剥离、切除浇冒口后得到与EPS泡沫模型一致的铸件。
传统的砂型铸造铸型只能浇注一次，获得铸件后铸型即损坏，必须重新造型，生产效率低；又因砂的整体性质软而多孔，所以尺寸精度低，表面也较粗糙；本发明涂层不会被高温金属液粉化、冲坏而使铸件产生砂眼、掉砂、夹砂、气孔等缺陷；同时不需砂芯和分型面，与各类砂型铸件相比，本工艺能做结构更复杂铸件、尺寸精度和外观质量更好，因为砂眼、气孔极少，后续打磨修复量降低90%，生产效率也较高。
本发明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要求，解决消失模铸造、蜡模精密铸造、各种砂型铸造的痛点；本发明使较小铸件的工艺出品率在传统熔模的基础上提高了30%-37%，解决了传统消失模解决不了的增碳、夹渣等等缺陷，也保证了铸件的尺寸精度；本发明工艺能够铸造高质量，无增碳、气孔、夹渣、皱皮等缺陷的铸件，能满足高档、复杂结构、精密铸件要求，具有绿色、环保、无污染的优势。
实施例2
一种消失模复合精铸用于较小精密铸件串浇的工艺方法，包括如下步骤：
步骤一、依据客户图纸，制作三维并算好相关收缩比，模拟浇注分析，制作铝制模具，制作EPS泡沫模型，修复组装EPS泡沫模型。
步骤二、在组装好的EPS泡沫模型表面沾涂专用的消失模复合精铸高温焙烧涂料，并干燥处理，得到烘干壳型。
所述消失模复合精铸高温焙烧涂料包括从内向外依次布置的表面层、过渡层和加固层。
其中，表面层的原料按重量百分数计，包括以下组分：锆英粉49%、棕刚玉粉11%、白刚玉2%、木纤维5.5%、洗洁精0.9%、特级铝矾土3%、水玻璃17%、硅溶胶8.485%、磷酸盐3%、烷基酚与环氧乙烷缩合物的混合物0.115%。
过渡层的原料按重量百分数计，包括以下组分：80-120目棕刚玉砂85%和钠级膨润土15%。
加固层的原料按重量百分数计，包括以下组分：特级铝矾土35%、铬铁矿粉17%、普通铝矾土5%、CMC2%、酚醛树脂2.5%、木纤维2.7%、水玻璃18%、硅溶胶5%、磷酸盐2.8%和铝矾土砂10%。
该步骤的具体操作如下：
首先，沾涂表面层为一层，厚度为1.0-1.2mm，烘干温度为45-50℃、湿度为20-25%，烘干时间为1.5-2小时；
其次，在表面层干燥70-80%时，在表面层外撒混合好的过渡层，过渡层厚度为0.5-0.8mm，烘干温度为50-55℃，湿度25%以下，烘干时间为1.5小时；
最后，在过渡层干燥90%时，沾涂加固层共3-5遍，每遍厚度为1-1.2mm，总厚度为4-8mm，加固层烘干温度为55-60℃，湿度为20%以下，每沾涂加固层一遍均需要干燥一次，每遍干燥时间为2-2.5小时；加固层彻底干燥后，在烘干室内停留6小时，控制室内温度50℃，湿度15%以下。
步骤三、切掉烘干型壳上浇冒口处的涂层，然后倒立在焙烧炉台车的架子上，升温，加热，使烘干型壳里边的EPS泡沫模型液化，从浇冒口处流出，得到空腔型壳。
该步骤的具体操作如下：
切掉烘干型壳上浇冒口处的涂层，在最低点打孔，将烘干型壳倒立在焙烧炉台车的架子上，以≤60℃的温度入炉，200℃/小时的速度升温至320-330℃，保温20-25分钟，使EPS泡沫模型液化，从浇冒口处或最低点打孔处流出，接至做好回收准备的托盘上，取出托盘，形成空腔型壳；
继续进入焙烧炉，炉温升至900℃，保温30分钟，使渗入空腔型壳内的EPS液体和其它挥发物分解气化，气体被焙烧炉后的环保处理装置燃烧并分解为水和二氧化碳排入大气；保温过程结束后，半开炉门10分钟，温度降至350℃以下，拉出台车，自然冷却至50℃以下。
步骤四、在砂箱底部铺上25cm的底砂，然后将空腔型壳放入砂箱内的底砂上，继续填入砂子，砂子离浇冒口20-25cm时，开启振实台，振动紧实后盖上塑料薄膜密封，随后再在塑料薄膜上放入5cm厚的砂子，根据工件结构、砂箱情况在塑料薄膜上扎几个孔；
步骤五、开启砂箱负压，保持砂箱中的负压度为0.03-0.06Mpa，向空腔型壳内浇注金属液，采用振动进行浇注，振动频率为150-300Hz，振幅为0.3-2.5mm，翻箱、型壳剥离、切除浇冒口后得到与EPS泡沫模型一致的铸件。
对比例1
现有传统熔模铸造工艺。
试验例1
试验对象：实施例1和对比例1；
试验结果：对比例1的出品率45%；
实施例1的出品率58%；
试验结论：相较于现有传统熔模铸造工艺，本发明工艺出品率明显提高。
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。。
Claims (9)
1.一种消失模复合精铸用于较小精密铸件串浇的工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、依据客户图纸，制作三维并算好相关收缩比，模拟浇注分析，制作铝制模具，制作EPS泡沫模型，修复组装EPS泡沫模型；
步骤二、在组装好的EPS泡沫模型表面沾涂专用的消失模复合精铸高温焙烧涂料，并干燥处理，得到烘干壳型；所述消失模复合精铸高温焙烧涂料包括从内向外依次布置的表面层、过渡层和加固层；
步骤三、切掉烘干型壳上浇冒口处的涂层，然后倒立在焙烧炉台车的架子上，升温，加热，使烘干型壳里边的EPS泡沫模型液化，从浇冒口处流出，得到空腔型壳；
步骤四、在砂箱底部铺上25cm的底砂，然后将空腔型壳放入砂箱内的底砂上，继续填入砂子，砂子离浇冒口20-25cm时，开启振实台，振动紧实后盖上塑料薄膜密封，随后再在塑料薄膜上放入5cm厚的砂子，根据工件结构、砂箱情况在塑料薄膜上扎几个孔；
步骤五、开启砂箱负压，保持砂箱中的负压度为0.03-0.06Mpa，向空腔型壳内浇注金属液，翻箱、型壳剥离、切除浇冒口后得到与EPS泡沫模型一致的铸件。
2.根据权利要求1所述的消失模复合精铸用于较小精密铸件串浇的工艺方法，其特征在于，所述表面层的原料按重量百分数计，包括以下组分：锆英粉49%、棕刚玉粉11%、白刚玉2%、木纤维5.5%、洗洁精0.9%、特级铝矾土3%、水玻璃17%、硅溶胶8.485%、磷酸盐3%和表面活性剂0.115%。
3.根据权利要求1所述的消失模复合精铸用于较小精密铸件串浇的工艺方法，其特征在于，所述过渡层的原料按重量百分数计，包括以下组分：80-120目棕刚玉砂85%和钠级膨润土15%。
4.根据权利要求2所述的消失模复合精铸用于较小精密铸件串浇的工艺方法，其特征在于，所述加固层的原料按重量百分数计，包括以下组分：棕刚玉43.5%、白刚玉12%、特级铝矾土10%、CMC1.8%、酚醛树脂3%、木纤维2.8%、水玻璃19%、磷酸盐3%、表面活性剂0.1%、洗洁精0.8%和铝矾土砂4%。
5.根据权利要求1所述的消失模复合精铸用于较小精密铸件串浇的工艺方法，其特征在于，所述加固层的原料按重量百分数计，包括以下组分：特级铝矾土35%、铬铁矿粉17%、普通铝矾土5%、CMC2%、酚醛树脂2.5%、木纤维2.7%、水玻璃18%、硅溶胶5%、磷酸盐2.8%和铝矾土砂10%。
6.根据权利要求1-5任一项所述的消失模复合精铸用于较小精密铸件串浇的工艺方法，其特征在于，步骤二的具体操作如下：
首先，沾涂表面层为一层，厚度为1.0-1.2mm，烘干温度为45-50℃、湿度为20-25%，烘干时间为1.5-2小时；
其次，在表面层干燥70-80%时，在表面层外撒混合好的过渡层，过渡层厚度为0.5-0.8mm，烘干温度为50-55℃，湿度25%以下，烘干时间为1.5小时；
最后，在过渡层干燥90%时，沾涂加固层共3-5遍，每遍厚度为1-1.2mm，总厚度为4-8mm，加固层烘干温度为55-60℃，湿度为20%以下，每沾涂加固层一遍均需要干燥一次，每遍干燥时间为2-2.5小时；加固层彻底干燥后，在烘干室内停留6小时，控制室内温度50℃，湿度15%以下。
7.根据权利要求1-5任一项所述的消失模复合精铸用于较小精密铸件串浇的工艺方法，其特征在于，步骤三的具体操作如下：
切掉烘干型壳上浇冒口处的涂层，在最低点打孔，将烘干型壳倒立在焙烧炉台车的架子上，以≤60℃的温度入炉，200℃/小时的速度升温至320-330℃，保温20-25分钟，使EPS泡沫模型液化，从浇冒口处或最低点打孔处流出，接至做好回收准备的托盘上，取出托盘，形成空腔型壳；
继续进入焙烧炉，炉温升至900℃，保温30分钟，使渗入空腔型壳内的EPS液体和其它挥发物分解气化，气体被焙烧炉后的环保处理装置燃烧并分解为水和二氧化碳排入大气；保温过程结束后，半开炉门10分钟，温度降至350℃以下，拉出台车，自然冷却至50℃以下。
8.根据权利要求1-5任一项所述的消失模复合精铸用于较小精密铸件串浇的工艺方法，其特征在于，步骤五中，向空腔型壳内浇注金属液时，采用振动进行浇注，振动频率为150-300Hz，振幅为0.3-2.5mm。
9.根据权利要求4所述的消失模复合精铸用于较小精密铸件串浇的工艺方法，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至少两种混合。
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