一種差壓式鋁合金石膏型熔模精密鑄造方法與流程
2023-07-26 09:54:26 1
本發明屬於石膏型熔模鑄造領域，具體涉及一種差壓式鋁合金石膏型熔模精密鑄造方法。
背景技術：
模具的鑄造方法一般分為砂型、陶瓷型、薄殼型和石膏型等幾種。其中砂型、陶瓷型、薄殼型等鑄造方法，工藝複雜，生產周期較長。加工好的鑄件精度不高，表面質量不好，且成本較高。另外，鑄件加工完成後表面清理比較麻煩，並且會產生汙染，從而大大增加勞動強度。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題便是針對上述現有技術的不足，提供一種差壓式鋁合金石膏型熔模精密鑄造方法，利用差壓鑄造的方法製備石膏型，保證產品鑄造的精度。
本發明所採用的技術方案是：一種差壓式鋁合金石膏型熔模精密鑄造方法，包括以下步驟：
a、壓型：根據產品尺寸製作出蠟型模具，經壓蠟取型，復映出零件的外形；
b、裝型：將製作完成後的蠟型裝上澆注系統，裝型成為模組；
c、石膏型製作：將原料和輔料按照比例混合製備出熟石膏粉，然後將熟石膏粉和輔料按照比例混合製備出石膏混合料，將製備好的石膏混合料裝入砂箱，製作出石膏型；
d、焙燒：在焙燒爐底板上鋪好墊條，澆口杯朝下放置製作完成的石膏型按照焙燒溫度和焙燒時間的要求進行焙燒，焙燒過程中砂箱之間預留足夠的間隙。
e、真空澆註：將焙燒後的石膏型以至真空澆注罐，澆口杯對準鋁液導流槽，抽真空至-0.02mpa～-0.09mpa時，開始澆注，當鋁液升至澆口杯上緣時，開始加壓並同時補充鋁液，直至平澆口杯或澆包鋁液凝固為止，增壓壓力控制在0.40mpa～0.70mpa，保壓時間控制在600s～900s。
f、清理：澆注完成後，靜置12小時以上，泡水進行清理；
g、整形：根據產品尺寸要求，對清理後的石膏型進行整形，保證其尺寸和外觀要求；
h、熱處理：對整形後的石膏型進行熱處理，熱處理溫度為；
i、檢測：對熱處理後的石膏型進行理化分析、螢光分析和x光探傷檢測；
j、精整形：對檢測之後的石膏型進行精整形，保證其尺寸和外觀要求；
k、包裝入庫。
其中一個實施例中，步驟c中，熟石膏粉製備具體如下：
按比例要求稱取原料生石膏粉，同時稱取輔料丁二酸鈉、磺基水楊酸和酒石酸鉀鈉等輔料，按水、輔料和生石膏粉的順序加入反應釜；
攪拌2min～3min，升溫至125℃，開啟自動保溫，保溫時間為4h±10min；
將蒸煮好的石膏漿料放入脫水桶內，當石膏漿料放至脫水桶一半時，開啟離心機進行脫水，當半乾石膏料達到脫水桶上20mm～50mm時關閉反應釜的卸料閥，繼續脫水5min～6min；
將脫水完後的石膏裝入乾燥箱烤盤內，烤盤內的石膏堆放厚度控制在100mm～120mm，開始烘烤，烘烤過程中升溫至170℃±5℃，開啟自動保溫，保溫時間為4h±10min，保溫時間結束後自然降溫；
當乾燥箱降溫至50℃以下時，取出石膏，用粉碎機粉碎成石膏粉，將石膏粉倒入塑料桶內，加蓋密閉保存，備用。
其中一個實施例中，熟石膏粉製備過程中生石膏粉、丁二酸鈉、磺基水楊酸和酒石酸鉀鈉配比為兩種，其中一種為生石膏粉300kg、丁二酸鈉350g、磺基水楊酸25g和酒石酸鉀鈉25g，另一種為生石膏粉500kg、丁二酸鈉1000g、磺基水楊酸75g和酒石酸鉀鈉75g。
其中一個實施例中，步驟c中，石膏混合料製備具體如下：
按比例稱取熟石膏粉、精製鋁釩土粉和精製莫來石砂，計量誤差≤0.5kg，按照熟石膏粉、精製鋁釩土粉和精製莫來石砂的順序倒入混料機內，攪10min～15min；
根據產品結構和模組外形尺寸，選擇合適的砂箱，保證模組外緣距砂箱內壁最小距離不小於20mm，模組最高點距砂箱頂部距離不小30mm；
取少量石膏混合料，加入適當水，攪拌均勻，倒入砂箱，將模組固定在砂箱底部，按1：1的比例取原料和輔料，並按水、石膏混合料的順序加入大鋁盆，人工手調製成石膏漿料，調製時間為40s～60s；
將石膏漿料轉入真空灌漿機機械攪拌，攪拌轉速為250r/min～350r/min，攪拌時間60s～90s，使得真空灌漿機在30s內真空度達到-0.06～-0.07mpa；
灌漿，灌漿結束後，將砂箱移出真空灌漿機外，靜置12h，用榔頭敲掉澆口杯和明冒口頂部的石膏，將鬆散的石膏清除乾淨，露出臘面。
其中一個實施例中，石膏混合料製備過程中，精製莫來石砂顆粒大小為兩種，一種為16目～30目，另一種為30目～60目。
其中一個實施例中，石膏混合料製備過程中，各材料配比為：熟石膏粉250kg、精製鋁釩土粉250kg、16目～30目精製莫來石砂150kg和30目～60目精製莫來石砂175kg。
其中一個實施例中，石膏混合料製備過程中，材料配比中還可以包括石膏型鑄粉45kg。
本發明的有益效果在於：
1、既適用形狀簡單的鑄件的鑄造，也適合外形內構極為複雜精細、薄壁的異形、整體鑄件的鑄件；
2、既可鑄造尺寸和表面質量要求不高的鑄件，也可鑄造尺寸和表面要求很高的鑄件；
3、既適合小型鑄件的鑄造，也適合大型鑄件的鑄造；
4、特別適合單個試驗件，新產品的試製、老產品該型件及小批量生產件的鑄造，也適合中、大批量生產件的鑄造。
附圖說明
圖1為本發明熟石膏粉製備原料和輔料比例圖；
圖2為本發明石膏混合料製備原料和輔料比例圖；
圖3為本發明焙燒溫度和時間曲線圖。
具體實施方式
下面將結合附圖及具體實施例對本發明作進一步詳細說明。
如圖1、圖2和圖3所示，一種差壓式鋁合金石膏型熔模精密鑄造方法，包括以下步驟：
步驟一、壓型：根據產品尺寸製作出蠟型模具，經壓蠟取型，復映出零件的外形；
步驟二、裝型：將製作完成後的蠟型裝上澆注系統，裝型成為模組；
步驟三、石膏型製作：將原料和輔料按照比例混合製備出熟石膏粉，然後將熟石膏粉和輔料按照比例混合製備出石膏混合料，將製備好的石膏混合料裝入砂箱，製作出石膏型；
步驟四、焙燒：在焙燒爐底板上鋪好墊條，澆口杯朝下放置製作完成的石膏型按照焙燒溫度和焙燒時間的要求進行焙燒，焙燒過程中砂箱之間預留足夠的間隙。
步驟五、真空澆註：將焙燒後的石膏型以至真空澆注罐，澆口杯對準鋁液導流槽，抽真空至-0.02mpa～-0.09mpa時，開始澆注，當鋁液升至澆口杯上緣時，開始加壓並同時補充鋁液，直至平澆口杯或澆包鋁液凝固為止，增壓壓力控制在0.40mpa～0.70mpa，保壓時間控制在600s～900s。
步驟六、清理：澆注完成後，靜置12小時以上，泡水進行清理；
步驟七、整形：根據產品尺寸要求，對清理後的石膏型進行整形，保證其尺寸和外觀要求；
步驟八、熱處理：對整形後的石膏型進行熱處理，熱處理溫度為；
步驟九、檢測：對熱處理後的石膏型進行理化分析、螢光分析和x光探傷檢測；
步驟十、精整形：對檢測之後的石膏型進行精整形，保證其尺寸和外觀要求；
步驟十一、包裝入庫。
本實施例中，步驟三中，熟石膏粉製備具體如下：
按比例要求稱取原料生石膏粉，同時稱取輔料丁二酸鈉、磺基水楊酸和酒石酸鉀鈉等輔料，按水、輔料和生石膏粉的順序加入反應釜；
攪拌2min～3min，升溫至125℃，開啟自動保溫，保溫時間為4h±10min；
將蒸煮好的石膏漿料放入脫水桶內，當石膏漿料放至脫水桶一半時，開啟離心機進行脫水，當半乾石膏料達到脫水桶上20mm～50mm時關閉反應釜的卸料閥，繼續脫水5min～6min；
將脫水完後的石膏裝入乾燥箱烤盤內，烤盤內的石膏堆放厚度控制在100mm～120mm，開始烘烤，烘烤過程中升溫至170℃±5℃，開啟自動保溫，保溫時間為4h±10min，保溫時間結束後自然降溫；
當乾燥箱降溫至50℃以下時，取出石膏，用粉碎機粉碎成石膏粉，將石膏粉倒入塑料桶內，加蓋密閉保存，備用。
本實施例中，熟石膏粉製備過程中生石膏粉、丁二酸鈉、磺基水楊酸和酒石酸鉀鈉配比為兩種，其中一種為生石膏粉300kg、丁二酸鈉350g、磺基水楊酸25g和酒石酸鉀鈉25g，另一種為生石膏粉500kg、丁二酸鈉1000g、磺基水楊酸75g和酒石酸鉀鈉75g。
本實施例中，步驟三中，石膏混合料製備具體如下：
按比例稱取熟石膏粉、精製鋁釩土粉和精製莫來石砂，計量誤差≤0.5kg，按照熟石膏粉、精製鋁釩土粉和精製莫來石砂的順序倒入混料機內，攪10min～15min；
根據產品結構和模組外形尺寸，選擇合適的砂箱，保證模組外緣距砂箱內壁最小距離不小於20mm，模組最高點距砂箱頂部距離不小30mm；
取少量石膏混合料，加入適當水，攪拌均勻，倒入砂箱，將模組固定在砂箱底部，按1：1的比例取原料和輔料，並按水、石膏混合料的順序加入大鋁盆，人工手調製成石膏漿料，調製時間為40s～60s；
將石膏漿料轉入真空灌漿機機械攪拌，攪拌轉速為250r/min～350r/min，攪拌時間60s～90s，使得真空灌漿機在30s內真空度達到-0.06～-0.07mpa；
灌漿，灌漿結束後，將砂箱移出真空灌漿機外，靜置12h，用榔頭敲掉澆口杯和明冒口頂部的石膏，將鬆散的石膏清除乾淨，露出臘面。
本實施例中，石膏混合料製備過程中，精製莫來石砂顆粒大小為兩種，一種為16目～30目，另一種為30目～60目。
本實施例中，石膏混合料製備過程中，各材料配比為：熟石膏粉250kg、精製鋁釩土粉250kg、16目～30目精製莫來石砂150kg和30目～60目精製莫來石砂175kg。
本實施例中，石膏混合料製備過程中，材料配比中還可以包括石膏型鑄粉45kg。
本發明與砂型、陶瓷型、薄殼型等鑄造方法比較，石膏型精密鑄造工藝簡單，生產周期短。鑄件精度高，表面質量好，且成本低，使用設備少，能耗低，鑄件容易清理，無汙染、勞動強度低。
與陶瓷殼體熔模鑄造比較，由於是用是用石膏型取代了多層陶瓷殼體鑄型，除了省去了塗料乾燥設備和工藝外，還使生產周期大為縮短，原材料費用大為降低，因而綜合經濟效益大為提高，而且沒有氨氣和矽酸乙酯散發出的有害氣體對人體的危害和對設備儀器的腐蝕。
可對鑄造外形內構極為複雜的整體鑄件，取代過去由多個機械加工件或鈑金衝壓件組成的零件（如有幾十個葉片的葉輪），不但大大地擴大了零部件設計的自由度，提高了產品的機械性能，氣密性能，縮小了體積，而且大大簡化了加工工序，省去了大量的設備，縮短了加工周期，從而使成本大為降低；既可鑄造小型的精度要求不高的鑄件，也可鑄造大型的精度和表面光潔度很高的鑄件；石膏型的殘留強度低，清理鑄件容易且無灰塵。