一種冷模護殼負壓精鑄工藝的製作方法
2023-07-06 07:44:41
一種冷模護殼負壓精鑄工藝的製作方法
【專利摘要】本發明涉及鑄造技術，具體的說是一種冷模護殼負壓精鑄工藝，其通過熔模造型、上膠粘砂、加固脫蠟、模殼烘培、模殼冷卻、埋砂穩固、負壓澆鑄，克服了製造模殼時需要多重加固，並且傳統澆鑄工藝會產生化學物的廢水廢氣，同時克服澆鑄過程中易出現爆殼、變型等事故，提高鑄件內部質量並實現模殼材料百分百能回收利用，降低生產成本。
【專利說明】一種冷模護殼負壓精鑄工藝
[0001]
【技術領域】
[0002]本發明專利涉及鑄造技術，具體的說是一種承壓件精鑄工藝，即冷模護殼負壓精
鑄工藝。
【背景技術】
[0003]長期以來，較大型普通鋼精密鑄件通常採用三種失蠟精密鑄造工藝進行鑄造，即水玻璃失蠟精密鑄造、普通矽溶膠失蠟精密鑄造及矽溶膠/水玻璃複合模失蠟精密鑄造。其中水玻璃失蠟精密鑄造成本最低，工藝簡單，比較適合用於生產壁厚均勻、形狀規則簡單的機械結構件，但存在能耗高、環境汙染嚴重，承壓件鑄造合格率低等問題。普通矽溶膠失蠟精密鑄造比較適合用於生產結構複雜、壁厚不均的承壓件，但成本高、生產效率低，無市場競爭力。目前市場最流行的是矽溶膠/水玻璃複合模失蠟精密鑄造工藝，其結合了水玻璃失蠟精密鑄造和普通矽溶膠失蠟精密鑄造兩者的優點，又很好地將兩者的缺點所帶來的不良效果降到最低。儘管如此，複合模仍然無法很好地解決形體複雜壁厚不均承壓鑄件內在質量不能達到相關標準要求的問題，其缺點如下:
1、為了使模殼強度 達到要求，一般前8道採用矽溶膠作為粘砂材料，後4道採用水玻璃作為粘砂材料，上砂層數多，對於單件重量大於50KG以上的工件還需通過紮鐵絲等加固，模殼重量過重，粘砂和清砂的勞動強度都很大，一定程度上限制了成型工件的最大重量，同時因加固層數多，模殼透氣性不好，在鑄造壁厚不均勻的工件時極易產生氣孔；
2、前道矽溶膠粘砂模殼部分採用靜置的方法固化，固化時間長，效率低，後道水玻璃粘砂模殼部分採用氯化銨或氯化鋁溶液浸泡固化，環境汙染嚴重；
3、在1050°C下烘焙模殼需保溫2小時，烘焙好的模殼必須始終保溫在烘焙爐裡以確保澆鑄時模殼溫度在450°C _600°C，降低了烘焙爐的使用率，不但能耗高，無法提高生產效率，而且極易引發晶粒粗大、疏鬆等較嚴重的鑄造缺陷；
4、通常採用裸殼以加速結晶避免鑄件晶粒過於粗大，但容易出現爆殼、變型等事故；
5、因採用了兩種不同的粘砂劑，故模殼耐火材料回收極少，增加了鑄造成本。
【發明內容】
[0004]隨著市場對承壓件鑄件內外質量及成本控制要求的提高，本發明提供一種冷模護殼負壓精鑄工藝，克服了製造模殼需要多重加固，並且上述加固過程中還會產生化學物的廢水廢氣，同時克服澆鑄過程中易出現爆殼、變型等事故，提高鑄件內部質量並實現模殼材料百分百能回收利用，降低生產成本。
[0005]本發明是通過以下技術方案實現的:一種冷模護殼負壓精鑄工藝，包括以下步驟:
I)熔模造型:將液態石蠟注入熔模模具中，冷卻後形成熔模，從熔模模具中取出備用，對需要拼接的熔模，利用高溫烙鐵焊接成一體；
2)上膠粘砂:通過在熔模外表面浸塗粘結劑，再利用粘結劑將具有耐火性能的高英砂粘結在熔模的外表面，重複該步驟若干次，直至模殼達到預設的厚度；
3)加固脫蠟:將生成模殼的熔模放入烘乾室內烘乾；將烘乾的模殼放在沸水桶中，利用水溫，將模殼中的熔模逐步熔化，慢慢排出，直至模殼內完全沒有殘蠟，即可停止；
4)模殼烘培:將模殼放置於培燒爐中進行烘培，烘培的目的是除去模殼中的水分、殘餘蠟料、鹽分等揮發物，使模殼在澆注時具有良好透氣性；使粘結劑、耐火材料等物質之間進行熱物理化學反應，改變物相的組成與顯微組織；
5)模殼冷卻:將烘培後的模殼取出，冷卻至常溫；
6)埋砂穩固:將冷卻後的模殼埋入裝滿型砂的砂箱內並震動夯實；
7)負壓澆鑄:利用抽真空的方法使模殼外部環境形成負壓，使模殼與型砂形成一個受力整體,邊澆鑄邊抽真空,使澆入到模殼內的鋼水迅速冷卻成型；
8)清砂打磨:通過工具將所得鑄件內外表面的模殼剝離,剝離後的模殼材料回收再利用。
[0006]作為優選，步驟I)中，若一次造型無法形成的熔模，採用分體造型。
[0007]作為改進，步驟2)中所述的粘結劑100%採用矽溶膠。
[0008]作為改進，步驟3)中，烘乾室為恆溫恆溼。
[0009]作為改進，步驟4)中，模殼烘焙的溫度為1050°C，烘焙的時間為I小時。
[0010]作為優選，步驟8)中，鑄件成型後採用變頻共振清砂機清砂。
[0011]採用矽溶膠作為粘結劑，將國產低溫蠟製作的熔模粘上不超過5層耐火材料的模殼靜置加固後高溫脫蠟，製成工件模殼，烘焙後冷卻至常溫。將模殼置於常溫下澆鑄，不僅把模殼烘焙工序與澆鑄工序進行了分離，將烘焙爐解放出來，提高了生產效率，而且縮短了鋼水的冷卻時間，提高了鑄件內部組織的緻密性；將模殼埋入特製砂箱的型砂內震實後抽真空，產生負壓環境，模殼緊貼在型砂內壁形成一個受力整體，極大地提高了模殼強度，降低了模殼重量和模殼製造的勞動強度；邊澆鑄邊抽真空，在模殼外部製造空氣對流，在壁厚超厚部位產生「冷鐵」效應，使澆入到模殼內的鋼水迅速冷卻，將「熱結」弓I到澆道部分，避免在工件上產生鑄造應力、縮孔、裂紋、疏鬆等缺陷，使鑄件內部質量達到標準要求.鑄件成型後採用變頻共振清砂機清砂，並用履帶式型砂回收流水線將耐火材料回收二次利用。
[0012]本發明採取了上述改進措施進行，其有益效果顯著:
1、模殼粘接劑100%是矽溶膠，熔模材料為國產石蠟，不是傳統的進口中溫蠟，無需氯化銨或氯化鋁溶液浸泡加固，因而不會產生氯化銨等化學物的廢水廢氣。
[0013]2、模殼烘焙與澆鑄兩道工序完全脫鉤，模殼烘焙無需晚間作業，且無灼傷等安全隱患，且烘焙時間更短更節能。
[0014]3、最大可鑄零件的單件重量由現行複合模精鑄工藝的150KG/件增至300KG/件；單件300KG以下的鑄件，其上砂加固層只需要4-5層，粘砂層數相對於減少一半，原材料消耗減少一半，且無需通過紮鐵絲等外在加固手段。
[0015]4、抽真空澆鑄，避免出現爆殼、變型等澆鑄事故，並且形成緻密的組織，鑄件表面光滑，提高了內部質量。
[0016]5、模殼材料回收成本低，模殼回收能節約40%的模殼材料耗損，同時，由於採用變頻共振清砂機進行清砂，採用履帶式型砂回收流水線收回模殼耐火材料，大大提高了生產效率，減少了環境汙染。
【具體實施方式】
[0017]下面結合實施例對本發明作進一步的說明。熔模粘砂的外殼稱為模殼。
[0018]實施例1，一種冷模護殼負壓精鑄工藝，
1)熔模造型:將液態石蠟注入熔模模具中，冷卻後形成熔模，從熔模模具中取出備用，對形狀特殊，一次造型無法形成的熔模，採用分體造型；對需要拼接的熔模，利用高溫(指的是至少高於石蠟熔點的溫度)烙鐵焊接成一體；
2)上膠粘砂:通過在熔模外表面浸塗粘結劑，粘結劑100%採用矽溶膠，再利用粘結劑將具有耐火性能的高英砂粘結在熔模的外表面，重複該步驟若干次，直至模殼達到預設的厚度；
3)加固脫蠟:將生成模殼的熔模放入烘乾室內烘乾；將烘乾的模殼放在沸水桶中，利用水溫，將模殼中的熔模逐步熔化，慢慢排出，直至模殼內完全沒有殘蠟，即可停止；
4)模殼烘培:將模殼放置於1050°C培燒爐中進行I小時的烘培；
5)模殼冷卻:將烘培後的模殼取出，冷卻至常溫；
6)埋砂穩固:將冷卻後的模殼埋入裝滿型砂的砂箱內並震動夯實；
7)負壓澆鑄:邊澆鑄邊抽真空,使澆入到模殼內的鋼水迅速冷卻成型；
8)清理回收:通過工具將所得鑄件內外表面的模殼剝離，剝離後的模殼材料回收再利用。
[0019]以上列舉的僅為本發明的具體實施例，顯然，本發明不限於以上實施例。本領域的普通技術人員能從本發明公開的內容直接導出或聯想到的所有變形，均應屬於本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種冷模護殼負壓精鑄工藝，其特徵在於，包括以下步驟: 熔模造型:將液態石蠟注入熔模模具中，冷卻後形成熔模，從熔模模具中取出備用，對需要拼接的熔模，利用高溫烙鐵焊接成一體； 上膠粘砂:通過在熔模外表面浸塗粘結劑，再利用粘結劑將具有耐火性能的高英砂粘結在熔模的外表面，重複該步驟若干次，直至模殼達到預設的厚度； 加固脫蠟:將生成模殼的熔模放入烘乾室內烘乾；將烘乾的模殼放在沸水桶中，利用水溫，將模殼中的熔模逐步熔化，慢慢排出，直至模殼內完全沒有殘蠟，即可停止； 模殼烘培:將模殼放置於培燒爐中進行烘培； 模殼冷卻:將烘培後的模殼取出，冷卻至常溫； 埋砂穩固:將冷卻後的模殼埋入裝滿型砂的砂箱內並震動夯實； 負壓澆鑄:邊澆鑄邊抽真空，使澆入到模殼內的鋼水迅速冷卻成型； 清砂打磨:通過工具將所得鑄件內外表面的模殼剝離，剝離後的模殼材料回收再利用。
2.根據權利要求1所述的冷模護殼負壓精鑄工藝，其特徵在於，步驟I)，若一次造型無法形成的熔模，採用分體造型。
3.根據權利要求1所述的冷模護殼負壓精鑄工藝，其特徵在於，步驟2)中所述的粘結劑100%採用矽溶膠。
4.根據權利要求1所述的冷模護殼負壓精鑄工藝，其特徵在於，步驟3)中，烘乾室為恆溫恆溼。
5.根據權利要求1所述的冷模護殼負壓精鑄工藝，其特徵在於，步驟4)中，模殼烘焙的溫度為1050°C，烘焙的時間為I小時。
6.根據權利要求1所述的冷模護殼負壓精鑄工藝，其特徵在於，步驟8)中，鑄件成型後採用變頻共振清砂機清砂。
【文檔編號】B22C9/04GK103658534SQ201310678029
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月13日 優先權日:2013年12月13日
【發明者】高飛, 鄭建軍, 李國華, 李澤玉, 邵一忠, 續偉華 申請人:浙江福瑞科流控機械有限公司