一种差压式铝合金石膏型熔模精密铸造方法与流程

本发明属于石膏型熔模铸造领域，具体涉及一种差压式铝合金石膏型熔模精密铸造方法。

背景技术：

模具的铸造方法一般分为砂型、陶瓷型、薄壳型和石膏型等几种。其中砂型、陶瓷型、薄壳型等铸造方法，工艺复杂，生产周期较长。加工好的铸件精度不高，表面质量不好，且成本较高。另外，铸件加工完成后表面清理比较麻烦，并且会产生污染，从而大大增加劳动强度。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题便是针对上述现有技术的不足，提供一种差压式铝合金石膏型熔模精密铸造方法，利用差压铸造的方法制备石膏型，保证产品铸造的精度。

本发明所采用的技术方案是：一种差压式铝合金石膏型熔模精密铸造方法，包括以下步骤：

a、压型：根据产品尺寸制作出蜡型模具，经压蜡取型，复映出零件的外形；

b、装型：将制作完成后的蜡型装上浇注系统，装型成为模组；

c、石膏型制作：将原料和辅料按照比例混合制备出熟石膏粉，然后将熟石膏粉和辅料按照比例混合制备出石膏混合料，将制备好的石膏混合料装入砂箱，制作出石膏型；

d、焙烧：在焙烧炉底板上铺好垫条，浇口杯朝下放置制作完成的石膏型按照焙烧温度和焙烧时间的要求进行焙烧，焙烧过程中砂箱之间预留足够的间隙。

e、真空浇注：将焙烧后的石膏型以至真空浇注罐，浇口杯对准铝液导流槽，抽真空至-0.02mpa～-0.09mpa时，开始浇注，当铝液升至浇口杯上缘时，开始加压并同时补充铝液，直至平浇口杯或浇包铝液凝固为止，增压压力控制在0.40mpa～0.70mpa，保压时间控制在600s～900s。

f、清理：浇注完成后，静置12小时以上，泡水进行清理；

g、整形：根据产品尺寸要求，对清理后的石膏型进行整形，保证其尺寸和外观要求；

h、热处理：对整形后的石膏型进行热处理，热处理温度为；

i、检测：对热处理后的石膏型进行理化分析、荧光分析和x光探伤检测；

j、精整形：对检测之后的石膏型进行精整形，保证其尺寸和外观要求；

k、包装入库。

其中一个实施例中，步骤c中，熟石膏粉制备具体如下：

按比例要求称取原料生石膏粉，同时称取辅料丁二酸钠、磺基水杨酸和酒石酸钾钠等辅料，按水、辅料和生石膏粉的顺序加入反应釜；

搅拌2min～3min，升温至125℃，开启自动保温，保温时间为4h±10min；

将蒸煮好的石膏浆料放入脱水桶内，当石膏浆料放至脱水桶一半时，开启离心机进行脱水，当半干石膏料达到脱水桶上20mm～50mm时关闭反应釜的卸料阀，继续脱水5min～6min；

将脱水完后的石膏装入干燥箱烤盘内，烤盘内的石膏堆放厚度控制在100mm～120mm，开始烘烤，烘烤过程中升温至170℃±5℃，开启自动保温，保温时间为4h±10min，保温时间结束后自然降温；

当干燥箱降温至50℃以下时，取出石膏，用粉碎机粉碎成石膏粉，将石膏粉倒入塑料桶内，加盖密闭保存，备用。

其中一个实施例中，熟石膏粉制备过程中生石膏粉、丁二酸钠、磺基水杨酸和酒石酸钾钠配比为两种，其中一种为生石膏粉300kg、丁二酸钠350g、磺基水杨酸25g和酒石酸钾钠25g，另一种为生石膏粉500kg、丁二酸钠1000g、磺基水杨酸75g和酒石酸钾钠75g。

其中一个实施例中，步骤c中，石膏混合料制备具体如下：

按比例称取熟石膏粉、精制铝钒土粉和精制莫来石砂，计量误差≤0.5kg，按照熟石膏粉、精制铝钒土粉和精制莫来石砂的顺序倒入混料机内，搅10min～15min；

根据产品结构和模组外形尺寸，选择合适的砂箱，保证模组外缘距砂箱内壁最小距离不小于20mm，模组最高点距砂箱顶部距离不小30mm；

取少量石膏混合料，加入适当水，搅拌均匀，倒入砂箱，将模组固定在砂箱底部，按1：1的比例取原料和辅料，并按水、石膏混合料的顺序加入大铝盆，人工手调制成石膏浆料，调制时间为40s～60s；

将石膏浆料转入真空灌浆机机械搅拌，搅拌转速为250r/min～350r/min，搅拌时间60s～90s，使得真空灌浆机在30s内真空度达到-0.06～-0.07mpa；

灌浆，灌浆结束后，将砂箱移出真空灌浆机外，静置12h，用榔头敲掉浇口杯和明冒口顶部的石膏，将松散的石膏清除干净，露出腊面。

其中一个实施例中，石膏混合料制备过程中，精制莫来石砂颗粒大小为两种，一种为16目～30目，另一种为30目～60目。

其中一个实施例中，石膏混合料制备过程中，各材料配比为：熟石膏粉250kg、精制铝钒土粉250kg、16目～30目精制莫来石砂150kg和30目～60目精制莫来石砂175kg。

其中一个实施例中，石膏混合料制备过程中，材料配比中还可以包括石膏型铸粉45kg。

本发明的有益效果在于：

1、既适用形状简单的铸件的铸造，也适合外形内构极为复杂精细、薄壁的异形、整体铸件的铸件；

2、既可铸造尺寸和表面质量要求不高的铸件，也可铸造尺寸和表面要求很高的铸件；

3、既适合小型铸件的铸造，也适合大型铸件的铸造；

4、特别适合单个试验件，新产品的试制、老产品该型件及小批量生产件的铸造，也适合中、大批量生产件的铸造。

附图说明

图1为本发明熟石膏粉制备原料和辅料比例图；

图2为本发明石膏混合料制备原料和辅料比例图；

图3为本发明焙烧温度和时间曲线图。

具体实施方式

下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1、图2和图3所示，一种差压式铝合金石膏型熔模精密铸造方法，包括以下步骤：

步骤一、压型：根据产品尺寸制作出蜡型模具，经压蜡取型，复映出零件的外形；

步骤二、装型：将制作完成后的蜡型装上浇注系统，装型成为模组；

步骤三、石膏型制作：将原料和辅料按照比例混合制备出熟石膏粉，然后将熟石膏粉和辅料按照比例混合制备出石膏混合料，将制备好的石膏混合料装入砂箱，制作出石膏型；

步骤四、焙烧：在焙烧炉底板上铺好垫条，浇口杯朝下放置制作完成的石膏型按照焙烧温度和焙烧时间的要求进行焙烧，焙烧过程中砂箱之间预留足够的间隙。

步骤五、真空浇注：将焙烧后的石膏型以至真空浇注罐，浇口杯对准铝液导流槽，抽真空至-0.02mpa～-0.09mpa时，开始浇注，当铝液升至浇口杯上缘时，开始加压并同时补充铝液，直至平浇口杯或浇包铝液凝固为止，增压压力控制在0.40mpa～0.70mpa，保压时间控制在600s～900s。

步骤六、清理：浇注完成后，静置12小时以上，泡水进行清理；

步骤七、整形：根据产品尺寸要求，对清理后的石膏型进行整形，保证其尺寸和外观要求；

步骤八、热处理：对整形后的石膏型进行热处理，热处理温度为；

步骤九、检测：对热处理后的石膏型进行理化分析、荧光分析和x光探伤检测；

步骤十、精整形：对检测之后的石膏型进行精整形，保证其尺寸和外观要求；

步骤十一、包装入库。

本实施例中，步骤三中，熟石膏粉制备具体如下：

按比例要求称取原料生石膏粉，同时称取辅料丁二酸钠、磺基水杨酸和酒石酸钾钠等辅料，按水、辅料和生石膏粉的顺序加入反应釜；

搅拌2min～3min，升温至125℃，开启自动保温，保温时间为4h±10min；

将蒸煮好的石膏浆料放入脱水桶内，当石膏浆料放至脱水桶一半时，开启离心机进行脱水，当半干石膏料达到脱水桶上20mm～50mm时关闭反应釜的卸料阀，继续脱水5min～6min；

将脱水完后的石膏装入干燥箱烤盘内，烤盘内的石膏堆放厚度控制在100mm～120mm，开始烘烤，烘烤过程中升温至170℃±5℃，开启自动保温，保温时间为4h±10min，保温时间结束后自然降温；

当干燥箱降温至50℃以下时，取出石膏，用粉碎机粉碎成石膏粉，将石膏粉倒入塑料桶内，加盖密闭保存，备用。

本实施例中，熟石膏粉制备过程中生石膏粉、丁二酸钠、磺基水杨酸和酒石酸钾钠配比为两种，其中一种为生石膏粉300kg、丁二酸钠350g、磺基水杨酸25g和酒石酸钾钠25g，另一种为生石膏粉500kg、丁二酸钠1000g、磺基水杨酸75g和酒石酸钾钠75g。

本实施例中，步骤三中，石膏混合料制备具体如下：

按比例称取熟石膏粉、精制铝钒土粉和精制莫来石砂，计量误差≤0.5kg，按照熟石膏粉、精制铝钒土粉和精制莫来石砂的顺序倒入混料机内，搅10min～15min；

根据产品结构和模组外形尺寸，选择合适的砂箱，保证模组外缘距砂箱内壁最小距离不小于20mm，模组最高点距砂箱顶部距离不小30mm；

取少量石膏混合料，加入适当水，搅拌均匀，倒入砂箱，将模组固定在砂箱底部，按1：1的比例取原料和辅料，并按水、石膏混合料的顺序加入大铝盆，人工手调制成石膏浆料，调制时间为40s～60s；

将石膏浆料转入真空灌浆机机械搅拌，搅拌转速为250r/min～350r/min，搅拌时间60s～90s，使得真空灌浆机在30s内真空度达到-0.06～-0.07mpa；

灌浆，灌浆结束后，将砂箱移出真空灌浆机外，静置12h，用榔头敲掉浇口杯和明冒口顶部的石膏，将松散的石膏清除干净，露出腊面。

本实施例中，石膏混合料制备过程中，精制莫来石砂颗粒大小为两种，一种为16目～30目，另一种为30目～60目。

本实施例中，石膏混合料制备过程中，各材料配比为：熟石膏粉250kg、精制铝钒土粉250kg、16目～30目精制莫来石砂150kg和30目～60目精制莫来石砂175kg。

本实施例中，石膏混合料制备过程中，材料配比中还可以包括石膏型铸粉45kg。

本发明与砂型、陶瓷型、薄壳型等铸造方法比较，石膏型精密铸造工艺简单，生产周期短。铸件精度高，表面质量好，且成本低，使用设备少，能耗低，铸件容易清理，无污染、劳动强度低。

与陶瓷壳体熔模铸造比较，由于是用是用石膏型取代了多层陶瓷壳体铸型，除了省去了涂料干燥设备和工艺外，还使生产周期大为缩短，原材料费用大为降低，因而综合经济效益大为提高，而且没有氨气和硅酸乙酯散发出的有害气体对人体的危害和对设备仪器的腐蚀。

可对铸造外形内构极为复杂的整体铸件，取代过去由多个机械加工件或钣金冲压件组成的零件（如有几十个叶片的叶轮），不但大大地扩大了零部件设计的自由度，提高了产品的机械性能，气密性能，缩小了体积，而且大大简化了加工工序，省去了大量的设备，缩短了加工周期，从而使成本大为降低；既可铸造小型的精度要求不高的铸件，也可铸造大型的精度和表面光洁度很高的铸件；石膏型的残留强度低，清理铸件容易且无灰尘。