CN1375367A - 真空密封造激冷铸型生产点状石墨铸铁玻璃模具铸件工艺 - Google Patents

Abstract

本发明真空密封造激冷铸型生产点状石墨铸铁玻璃模具铸件工艺,其特征在于:用金属粒(丸)、石墨砂做造型材料,用真空密封造型工艺形成激冷铸型,生产点状石墨铸铁玻璃模具铸件。解决了用实体金属激冷铸型铸造点状石墨铸铁玻璃模具铸件时,其激冷铸型对铸铁玻璃模具铸件的激冷能力太强,因而需要预热实体金属激冷铸型,实体金属激冷铸型生产成本高和寿命短的问题。解决用砂型铸造点状石墨铸铁玻璃模具铸件时,其对点状石墨铸铁玻璃模具铸件的冷却能力太弱,因而生产点状石墨铸铁玻璃模具铸件时,需要加入较多贵重的合金元素,并且获得的点状石墨铸铁玻璃模具铸件的性能较差,铸造工艺控制困难。

Description

真空密封造激冷铸型生产点状石墨铸铁玻璃模具铸件工艺

技术领域：

本发明涉及一种真空密封造激冷铸型生产点状石墨铸铁玻璃模具铸件工艺，特别是涉及铸铁玻璃模具制造和真空密封造型铸造技术。

背景技术：

铸铁玻璃模具是玻璃行业中重要的消耗性零件，真空密封造型铸造是铸造行业中一种物理造型方法。在点状石墨铸铁玻璃模具铸件的铸造中，多数采用砂型铸造。由于砂型铸造的冷却能力太弱，因而采用如下两个技术措施：

1、加入较多的贵重合金元素，增强铸铁玻璃模具材料的过冷度，减小铸铁玻璃模具材料对铸型冷却能力的要求；

2、采用冷铁芯子，提高铸铁玻璃模具铸件内表面局部的冷却能力，使玻璃模具的内表面获得质量较高的点状石墨铸铁材料。此工艺的缺点：

1、需要加入较多的贵重合金元素，其成本高；

2、由于砂型铸造的冷却能力太弱，虽然加入较多的贵重合金元素后，可以减小铸铁玻璃模具材料对铸型冷却能力的要求，但由于其冷却能力不足，其点状石墨铸铁材料的质量较差；

3、采用实体金属冷铁芯子，由于其冷却能力太强，所以需要在其表面刷一层涂料，并且必须减小实体金属冷铁芯子的厚度，否则在铸铁玻璃模具铸件表面易出现加工困难的白口组织，由于实体金属冷铁芯子的厚度较薄，其提高铸铁玻璃模具铸件内表面局部的冷却能力非常有限，仅能在玻璃模具铸件的内表面上，获得一薄层质量较高的点状石墨铸铁材料；

4、由于实体金属冷铁芯子直接和金属液接触，其使用寿命较短，一般可用5-10次。(李崇礼，玻璃模具用D型石墨铸铁的组织与性能，铸造，1997，(12)38-39)。

为了解决采用砂型生产点状石墨铸铁玻璃模具铸件的不足，人们研究采用实体金属冷型或实体金属冷型挂砂生产点状石墨铸铁玻璃模具铸件，使生产的铸铁玻璃模具铸件的冷却速度较快，获得质量较高的点状石墨铸铁材料。此工艺的缺点是：

1、由于实体金属冷型的激冷能力太强，所以实体金属冷型都需要预热，并喷刷涂料，少数的挂一层厚的型砂，并预热在约70-100℃浇注使用；

2、铸造铸铁玻璃模具铸件需要大量的实体金属冷型，铸铁玻璃模具铸件尺寸的微小变化，就需要制造一套实体金属冷型，而且实体金属冷型的加工时间较长，实体金属冷型所占用的资金多，堆放金属冷型所占用的面积也大；

3、实体金属冷型寿命短，一般可用100-200次。(曹衍宗，金属型铸造D型石墨铸铁，铸造技术，1990(2)15-16)。

点状石墨铸铁玻璃模具铸件的技术难点和关键是：

1、通过提高铸型的冷却速度和添加一些合金元素使其金属液在凝固时获得合适的过冷度，才能获得点状石墨铸铁玻璃模具铸件；

2、必须防止过冷度太大，否则将在铸铁玻璃模具铸件表面出现加工非常困难的白口组织；

3、必须防止过冷度太小，否则使铸铁玻璃模具铸件出现性能较差的片状石墨组织。

真空密封造型与传统的造型方法不同，造型用的砂是无粘结剂、水分及附加物的干砂子，砂箱的上下面(或砂箱壁的其它面)，用薄膜密封，靠砂箱中抽真空，使密封在砂箱中的干砂子形成铸型，(A.Wittmoser，The New ThirdGeneration of Molding Processes，AFS Transations，1975，63-72)，其优点是：

1、铸件尺寸偏差小，轮廓清晰，表面光洁；

2、由于型砂里不含水分及粘结剂，并且处于抽真空状态，因此不易产生气孔等缺陷；

3、涂料喷刷在薄膜与型砂接触面上，其厚度不会影响铸件尺寸偏差；

4、由于省去型砂的配砂、混砂、烘干铸型、振动落砂、型砂又不需要粘结剂和附加物，可以节约大量动力和原材料；

5、设备简单，投资费用较少，运行费用低少。

真空密封造型的技术难点和关键是：

1、由于受目前薄膜延伸性能的限制，生产几何形状比较复杂的铸件时，铸型分型面的选择非常重要；

2、为防止浇注速度太慢，薄膜长时间被金属液烧烤或浇注速度太快，引起金属液喷溅，烧损远处的薄膜，所以对其浇注系统的设计要求较高；

3、由于浇注金属液时薄膜会被烧损，为继续保持铸型一定的真空度，需要涂刷一定种类和厚度的涂料。

本发明目的在于：

1、解决砂型铸造在点状石墨铸铁玻璃模具铸件，由于其冷却能力太弱，需要加入较多的贵重合金元素，减小合金对铸型冷却能力的要求，但是由于其冷却能力还不足，其点状石墨铸铁材料的质量较差，同时需要用冷铁芯子，提高其玻璃模具内表面局部的冷却能力；

2、解决实体金属冷型生产铸造在点状石墨铸铁玻璃模具铸件，由于实体金属冷型的激冷能力太强，所以实体金属冷型都需要预热，并喷刷涂料，或挂一定厚度的型砂，并预热在约70-100℃浇注使用，同时需要大量的实体金属冷型，其加工时间较长，占用的资金多，堆放的面积大。

发明内容：

本发明选用φ0.08-0.8mm的金属粒(丸)或φ0.074-0.3mm的石墨砂做造型材料，用真空密封造型工艺形成铸型，生产点状石墨铸铁的各种玻璃模具。本发明用金属粒(丸)、石墨砂做铸型的激冷能力比砂型强，其用于生产点状石墨铸铁玻璃模具铸件时，不仅可以减少的贵重合金元素的加入量，提高其点状石墨铸铁材料的质量，同时还可以省去冷铁芯子，彻底解决冷铁芯子寿命短的问题。本发明用金属粒(丸)、石墨砂做铸型的激冷能力比实体金属弱，所以无需预热铸型，真空密封造型工艺的模型可以用木模、塑料、金属等形成，其加工时间较短，占用的资金少，彻底解决实体金属冷型寿命短的问题。

本发明的技术方案是选用金属粒(丸)或石墨砂做造型材料，将模型放置在模板箱上，加热EVA等塑料薄膜，模板箱抽真空，将加热的EVA等塑料薄膜覆盖在模型上，喷刷耐火涂料，模板箱上套上真空密封造型砂箱，在震动台上边加金属粒或石墨砂边微震，当加好金属粒或石墨砂后，震动台停止震动，将普通塑料薄膜覆盖到加金属粒或石墨砂的砂箱口上，砂箱抽真空成型，模板箱关掉真空，起模即完成一个真空密封造型工艺制造激冷铸型，换个模型和砂箱用同样的步骤制作另个激冷铸型，将真空密封造型的激冷铸型二箱合箱后紧固形成铸铁玻璃模具铸件的激冷铸型，然后套上浇口杯，用于生产点状石墨铸铁玻璃模具铸件。浇注金属液，当铸铁玻璃模具铸件表层凝固一定厚度，解除真空密封造型激冷铸型内真空状态，当铸铁玻璃模具铸件完全凝固并冷却到可打箱温度，打箱取出铸铁玻璃模具铸件。

造型用的模型设计成玻璃模具铸件形状(5)、直浇道座型腔(7)、内浇道型腔(8)、冒口座型腔(4)，将模型放置在模板箱上，加热EVA等塑料薄膜，模板箱抽真空，将加热的EVA塑料薄膜覆盖在模型上(13)，喷刷耐火涂料，套上水平分型的真空密封造型砂箱(1)(11)，放在震动台上边加金属粒或石墨砂(2)边微震，当加好金属粒或石墨砂后，震动台停止震动，将普通塑料薄膜(3)(10)覆盖到加金属粒或石墨砂的砂箱口上，通过抽真空管接头(12)(14)将砂箱抽成真空成型，关掉模板箱的真空，起模即完成一个真空密封造型工艺制造激冷铸型，换个模型和砂箱用同样的步骤制作另个激冷铸型，将真空密封造型的激冷铸型二箱合箱后紧固形成铸铁玻璃模具铸件的激冷铸型，然后套上浇口杯(6)，用于生产点状石墨铸铁玻璃模具铸件。浇注金属液，当铸铁玻璃模具铸件表层凝固一定厚度，解除真空密封造型激冷铸型内真空状态，当铸铁玻璃模具铸件完全凝固并冷却到可打箱温度，打箱取出铸铁玻璃模具铸件。

本发明的热拉伸薄膜选用0.05-1.5mm厚的乙烯醋酸乙烯共聚体薄膜(简称EVA)、聚乙烯薄膜(简称PE)、聚丙烯薄膜(简称PP)、聚氯乙烯薄膜(简称PVC)、聚乙烯醇薄膜(简称PVA)或聚苯乙烯薄膜(简称PS)。加热薄膜至60-150℃制成软化薄膜覆盖玻璃模具铸件等模型，模底板箱抽真空＜0.05MPa。在此薄膜上喷刷0.5-3.0mm厚的锆英粉、石英粉、铬铁矿粉或石墨的快干耐火涂料。

本发明在浇注金属液后，当玻璃模具铸件表层凝固厚度为5-30mm，可以解除真空密封造型铸型内真空状态，当玻璃模具铸件完全凝固并冷却至700-50℃时，打箱取出玻璃模具铸件。

本发明用于生产点状石墨铸铁玻璃模具铸件工艺，具有如下优点：

1、解决用砂型铸造点状石墨铸铁玻璃模具铸件冷却能力太弱的问题。用金属粒(丸)或石墨砂做造型材料，用真空密封造型工艺形成激冷铸型，其铸型的强度、硬度很高，又能满足激冷铸铁玻璃模具铸件，获得高质量的点状石墨铸铁玻璃模具材料。

2、由于其冷却能力比砂型强，可以减少的贵重合金元素的加入量，降低其成本。

3、解决实体金属冷铁芯子瞬间激冷太强，持续激冷太弱的问题，使铸铁玻璃模具铸件表面不出现加工困难的白口组织，同时玻璃模具铸件上点状石墨铸铁的厚度增加和点状石墨尺寸减小。

4、由于不要实体金属冷铁芯子，彻底解决其使用寿命短的问题。

5、解决用实体金属型铸造点状石墨铸铁玻璃模具铸件冷却能力太强的问题。用金属粒(丸)或石墨砂做造型材料，用真空密封造型工艺形成激冷铸型，其铸型的强度、硬度很高，又能满足激冷铸铁玻璃模具铸件，获得高质量的点状石墨铸铁玻璃模具材料。

6、解决因实体金属型激冷太强，容易出现加工困难的白口组织，所以需要预热实体金属冷型，并喷刷涂料，然后在70-100℃左右条件下浇注使用的问题。

7、由于不使用实体金属冷型，可节约预热实体金属冷型的能源。

8、由于不使用实体金属冷型铸造铸铁玻璃模具材料，可节省大量的实体金属冷型，因为铸铁玻璃模具铸件尺寸的微小变化，就需要制造一套实体金属冷型，而且实体金属冷型的加工时间较长，实体金属冷型所占用的资金多，堆放金属冷型所占用的面积也大。

9、由于不使用实体金属冷型，彻底解决实体金属冷型寿命短的问题。

附图说明：

图1为本发明真空密封造激冷铸型生产点状石墨铸铁玻璃模具铸件工艺，图中：(1)真空密封造型上砂箱；(2)金属粒(丸)或石墨砂；(3)普通塑料薄膜；(4)冒口；(5)玻璃模具铸件；(6)浇口杯；(7)直浇道；(8)内浇道；(9)金属粒(丸)或石墨砂；(10)普通塑料薄膜；(11)真空密封造型下砂箱；(12)抽真空管接头；(13)EVA等塑料薄膜；(14)抽真空管接头。

具体实施方式：

实施例1：本发明生产点状石墨铸铁玻璃模具初模铸件实施例

1、玻璃模具初模材质：含Cr、Ni、Cu、Mo、Ti合金点状石墨铸铁。

2、选用直径约φ0.5mm的铁粒(丸)做造型材料。

3、选用约0.2mm厚的EVA薄膜，加热至110℃制成软化薄膜覆盖玻璃模具模型，模底板箱抽真空＜0.05MPa。

4、在薄膜上喷刷石墨快干涂料，厚度控制在约1mm。

5、选用制造真空密封造型砂箱。

6、在震动台上边加金属粒(丸)边微震，当加好金属粒(丸)后，震动台停止震动，将薄膜覆盖加金属粒(丸)口，砂箱抽真空成型＜0.05MPa，模板箱关掉真空，起模即完成一个真空密封造型工艺制造铸型，换个模型和砂箱用同样的步骤制作另个铸型。

7、然后将真空密封造型的铸型上下二箱合箱后紧固，并放置浇口杯。

8、浇注金属液后，控制玻璃模具初模铸件表层凝固约10mm厚度，解除真空密封造型铸型内真空状态。

9、控制玻璃模具初模铸件完全凝固并冷却到约400℃，打箱取出玻璃模具初模。

实施例2：本发明生产点状石墨铸铁玻璃模具成模铸件实施例：

1、玻璃模具成模材质：含Mo、V、Cr、Ti合金点状石墨铸铁。

2、选用直径约φ0.105-0.21mm的石墨砂做造型材料。

3、选用约0.3mm厚的EVA薄膜，加热至110℃制成软化薄膜覆盖玻璃模具模型，模底板箱抽真空＜0.05MPa。

4、在薄膜上喷刷石墨快干涂料，厚度控制在约1mm。

5、选用真空密封造型砂箱。

6、在震动台上边加石墨砂边微震，当加好石墨砂后，震动台停止震动，将薄膜覆盖加石墨砂口，砂箱抽真空成型＜0.05MPa，模板箱关掉真空，起模即完成一个真空密封造型工艺制造铸型，换个模型和砂箱用同样的步骤制作另个铸型。

7、然后将真空密封造型的铸型上下二箱合箱后紧固，并放置浇口杯。

8、浇注金属液后，控制玻璃模具成模铸件表层凝固约8mm厚度，解除真空密封造型铸型内真空状态。

9、控制玻璃模具成模铸件完全凝固并冷却到约300℃，打箱取出玻璃模具成模。

Claims (3)

1、一种真空密封造激冷铸型生产点状石墨铸铁玻璃模具铸件工艺，其特征在于：选用石墨砂做造型材料，其直径φ0.074-0.3mm，将模型放置在模板箱上，加热薄膜，模板箱抽真空，将加热的薄膜覆盖在模型上，喷刷耐火涂料，模板箱上套上真空密封造型砂箱，在震动台上加石墨砂边微震，当加好石墨砂后，震动台停止震动，将薄膜覆盖加石墨砂口，砂箱抽真空成型，模板箱关掉真空，起模即完成一个真空密封造型工艺制造铸型，换个模型和砂箱用同样的步骤制作另个铸型，然后将真空密封造型的铸型二箱合箱后紧固，形成真空密封造激冷铸型，用于生产点状石墨铸铁玻璃模具铸件，浇注金属液，当铸铁玻璃模具铸件表层凝固厚度为5-30mm，可以解除真空密封造型铸型内真空状态，当铸铁玻璃模具铸件完全凝固并冷却至700-50℃时，打箱取出铸铁玻璃模具铸件。

2、根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：也可以用直径为φ0.08-0.8mm金属丸做造型材料；选用的金属丸可以是钢粒、铁粒、及其合金材料粒。

3、根据权利要求1或2所述的工艺，其特征在于：热拉伸薄膜选用0.05-1.5mm厚的乙烯醋酸乙烯共聚体、聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜、聚乙烯醇薄膜或聚苯乙烯薄膜，加热薄膜至60-150℃制成软化薄膜覆盖玻璃模具模型，模底板箱抽真空＜0.05Mpa，在薄膜上喷刷1-3mm厚的石墨粉、石英粉、铬铁矿粉或锆英粉的快干耐火涂料。

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