一种防止实型铸造中结构孔部位粘砂的铸造工艺的制作方法与工艺

一种防止实型铸造中结构孔部位粘砂的铸造工艺本申请为分案申请，原申请的申请日为：2014年7月7日；原申请号为201410319322.2，原申请名称为：一种防止实型铸造中结构孔部位粘砂的铸造工艺。技术领域本发明涉及实型铸造技术领域，特别涉及一种防止实型铸造中结构孔部位粘砂的铸造工艺。

背景技术：
实型铸造（又称失模铸造）是将与铸件尺寸形状相似的石蜡或泡沫模型粘结组合成模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在自硬型砂中造型，高温浇注，使实型模气化，液体金属占据模型位置，凝固冷却后形成铸件的新型铸造方法。在实型铸造技术应用过程中，铸造出的铸件会产生各种各样的缺陷，其中粘砂是实型铸造铸件常见的缺陷，实型铸造铸件粘砂缺陷产生的主要原因是涂料涂层脱落或者开裂，金属液趁此渗入型砂中，容易形成机械粘砂；若涂料质量性能较差，金属液进入型腔后涂料经高温烘烤，产生化学粘结剂，造成铸件化学粘砂。特别是细长管件内孔或复杂深孔或凹坑填砂时，容易造成填砂不紧实或无法填砂，铸件四周充满铁水时，型砂经高温铁水不断冲刷、烘烤，最终铸件内孔或凹孔部位出现严重粘砂缺陷，并且大长径比的细长管件、深盲孔或结构复杂的深凹坑铸件的内孔清理难度也很大。实型铸造中，细长孔指的是孔的长度或深度大于200mm，且孔长与内径尺寸比大于5的细长孔；深凹孔或深凹坑指的是沿铸件表面向铸件内部延伸的盲孔或不规则形状内腔。

技术实现要素：
本发明针对现有实型铸造工艺中的大型复杂结构铸件内孔部件容易粘砂的缺陷，提供一种防止实型铸造中结构孔部位粘砂的铸造工艺，以提高实型铸造件的铸件质量，并简化浇注后的清理工艺。本发明的目的是这样实现的，一种防止实型铸造中结构孔部位粘砂的铸造工艺，依次包括如下工艺流程:a）制作并粘结气化模；b）气化模表面刷涂耐火涂料；c）烘干气化模；d）在气化模的结构深孔/或结构深坑内固定设置与深孔或深坑尺寸相配的激冷铁件；e）将气化模放在型箱中填砂振实；f）浇注；g）清理铸件。本发明的实型铸造工艺中，针对气化模深孔或深坑内填砂难度大或填砂不紧而容易出现浇注后内表面粘砂或夹砂的缺陷，在气化模的深孔或深坑内采用激冷铁件填充，可以防止铸件内孔壁粘砂或夹砂的缺陷。作为本发明的一种优选方案，在本发明的上述实型铸造工艺中，当所述结构深孔为细长管件的细长孔时，步骤d）中，所述激冷铁件为与气化模结构深孔内壁间隙配合的并且热膨胀系数大于铸件所用铸铁的热膨胀系数的钢管，所述钢管的长度比细长结构孔长度大20—30mm，安装时，气化模沿孔长方向上下固定放置在型箱中，所述钢管下端与气化模内孔下端部平齐，上端伸出结构孔外并且与气化模的内孔端边缘通过泥条密封。本方案在细长管件的实型铸造工艺中，在气化模的细长结构孔内采用热膨胀系数大于铸铁的钢管填充，解决了气化模的细长孔填砂困难的问题，从而避免因填砂不紧实而造成的铸造缺陷，并且因钢管的热膨胀系数大于铸铁的热膨胀系数，铸件冷却后，钢管与铸件之间形成一定的间隙，可以很方便的取出钢管，省去了细长孔内的清砂过程，降低了清砂难度，并且避免了细长孔内粘砂或夹砂等铸造缺陷，提高了细长管件实型铸造工艺的合格率和铸件质量。为进一步提高细长管件的实型铸造件的质量，所述钢管的壁厚与细长管铸件厚度的比例为1：4—5，根据现场生产多次对比结果及采用Magma模拟结果显示，在此厚度比例条件下，铁水不会因过度激冷而造成铸件表面出冷隔或碳渣等缺陷。作为本发明的细长管件实型铸造工艺中钢管壁厚的更进一步优选，所述钢管的壁厚与细长管铸件厚度的比例为1：4.67。作为本发明的另一种优选方案，所述结构深孔为大型结构件中深盲孔时，步骤d）中，所述激冷铁件为与深盲孔形状相配的螺纹钢棒，所述螺纹钢棒长度比深盲孔孔深大20—25mm，所述螺纹钢棒与深盲孔之间设有10—15mm的间隙，安装时，螺纹钢棒通过定位环同心卡装在深盲孔内，外端伸出深盲孔外。本发明在实型铸造工艺方法中，采用的螺纹钢棒作为深盲孔内的激冷件，浇注中，当铁水流至孔内壁四周时，因激冷铁件导热系数明显高于型砂的导热系数，从而加快其附近高温铁水的降温速度，而减少高温铁水对附近涂料及型砂的烘烤，进而消除铸件深盲孔部位的粘砂现象，以提高铸件的质量及合格率。另外，本结构中，螺纹钢与深盲孔之间配合间隙合理设置在10—15mm之间，此间隙过大，降温效果不明显，而间隙过小，铁水过激冷，导致铁水降温过快，使铸件出现冷隔，或消失模因金属液温度低，气化不完全而产生碳渣缺陷。作为本发明的另一种优选方案，所述结构深坑为大型结构件中深凹坑时，步骤d）中，所述激冷铁件为与深凹坑形状相配的防粘砂冷铁件，所述防粘砂冷铁件长度比深凹坑深度大20—25mm，所述防粘砂冷铁件各面与深凹坑各相应面之间距离为10—15mm，安装时，防粘砂冷铁件通过定位件固定安装在深凹坑内，外端伸出深凹坑外。本发明的实型铸造工艺中，与采用的螺纹钢棒作为深盲孔内的激冷铁件的作用相似，对于像大型机床类结构件中的深凹坑或形状不规则的深凹坑，在该深凹坑的气化模部件预先放置一与深凹坑形状相配的防粘砂冷铁件，浇注中，当铁水流至深凹坑内壁四周时，因防粘砂冷铁件导热系数明显高于型砂的导热系数，从而加快其附近高温铁水的降温速度，而减少高温铁水对附近涂料及型砂的烘烤，进而消除铸件深凹坑部位的粘砂现象，以提高铸件的质量及合格率。并且合理设置防粘砂冷铁件各壁面与深凹坑相应壁面的间隙可以合理控制铁水在深凹坑附近的降温速度，防止铁水降温过快或过慢而造成的铸件冷隔或粘砂等缺陷。附图说明图1为采用本发明实型铸造工艺铸造细长管铸件时气化模结构示意图。图2为采用本发明实型铸造工艺铸造大型结构件时气化模深凹坑处的局部示意图。其中，1钢锭模注管的气化模；2钢管；3结构件气化模；4防粘砂冷铁件；5定位件。具体实施方式实施例1一种防止实型铸造中结构孔部位粘砂的铸造工艺，本实施例如图1所示，铸件为的钢锭模中注管，具有一内径为202mm,壁厚为71mm，孔长为1730mm的细长管装结构，并且此内孔为重要加工面，表面质量要求非常高，不能有轻微表面粘砂或夹砂等缺陷，采用现有技术中的实型铸造方法浇注后内孔清砂非常困难，并且难以保证内孔表面质量要求。采用本发明的实型铸造方法依次包括如下工艺流程:a）制作并粘结钢锭模注管的气化模1；b）在钢锭模注管的气化模1表面刷涂耐火涂料；c）烘干气化模；d）在气化模的细长孔内放置一外径为202mm，长为1750mm，壁厚为15mm的钢管2，并且为方便钢管2顺利套装入气化模的细长孔内，钢管2外壁与气化模内孔为间隙配合，并且钢管材料的热膨胀系数大于铸件的热膨胀系统，安装时，气化模沿孔长方向上下固定放置在型箱中，钢管2下端与气化模内孔下端部平齐，上端伸出气化模孔外20mm，并且为防止型砂沿孔端边缘进入孔与钢管的间隙内将气化模的内孔端边缘通过泥条密封；e）将上述气化模上下方向固定在型箱中填砂振实；f）浇注；e）铸件冷却后清理铸件，将钢管从铸件内抽出，因钢管的热膨胀系统大于铸件的热膨胀系统，所以铸件冷却后，钢管与铸件内孔之间存在一定的间隙，可以很方便的从孔内取出钢管。因此，本发明的方法铸造的含有细长孔的铸件，铸后钢管取出方便，不需要内孔清砂，简化了清理工作的难度，并且铸件内孔表面光滑，无粘砂或夹砂等缺陷，明显提高了铸件的质量和合格率。实施例2本实施例中的铸件为一大型机床结构件，如图2所示，该类结构件中深凹坑结构较多，采用现有技术的实型铸造方法，深凹坑内部表面因填砂不实非常容易出现因填砂不紧而产生的表面粘砂和夹砂等缺陷，采用本发明的方法实型铸造上述结构件依次包括如下工艺流程，a）制作并粘结构件气化模式3；b）在结构件气化模3表面刷涂耐火涂料；c）烘干结构件气化模3；d）在结构件气化模3的深凹坑位置放置与深凹坑形状相配的防粘砂冷铁件4，其中防粘砂冷铁4长度比深凹坑深度大20—25mm，端部伸出深凹坑表面，安装时，通过定位件5使防粘砂冷铁件4各面与深凹坑各相应面之间距离保持10—15mm；e）将上述结构件气化模3固定放置在型箱中填砂振实；f）浇注；e）铸件冷却后清理铸件表面型砂，取出防粘砂冷铁件4。本发明的实型铸造工艺中，对于大型机床类结构件中的深凹坑或形状不规则的深凹坑，在该气化模的深凹坑部位预先放置一与深凹坑形状相配的防粘砂冷铁件，浇注中，当铁水流至深凹坑内壁四周时，因防粘砂冷铁件4导热系数明显高于型砂的导热系数，从而加快其附近高温铁水的降温速度，而减少高温铁水对附近涂料及型砂的烘烤，进而消除铸件深凹坑部位的粘砂现象，以提高铸件的质量及合格率。并且合理设置防粘砂冷铁件4各壁面与深凹坑相应壁面的间隙可以合理控制铁水在深凹坑附近的降温速度，防止铁水降温过快或过慢而造成的铸件冷隔或粘砂等缺陷。实施例3本实施例中的铸件与实施例二相类似也为大型结构件，该结构件中深盲孔结构较多，与实施例2不同之处主要在于，步骤d）中，在结构件气化模的深盲孔部位通过定位块或定位环同心卡装一比深盲孔孔深长20—25mm的螺纹钢作为激冷铁件，并且使螺纹钢表面与深盲孔内壁保持10-15mm间距。本实施例中，采用螺纹钢作为激冷铁件，同样可以在铁水浇注中起到适当降低铁水的温度，防止高温铁高对深盲孔内壁附近的涂料和型砂的烘烤，进而消除深盲孔内壁面粘砂和夹砂等缺陷。