一种熔模精密铸造工艺的制作方法_2

文档序号:9338389阅读:来源:国知局
包括:33-38重量份石蜡、20_27重量份硬脂酸辛酯、21_24重量份微晶蜡、12-18重量份聚酰胺蜡,12-16重量份聚乙烯蜡、3-4重量份SEBS,I重量份二甲苯。所述模料更优选包括:35-36重量份石蜡、22-25重量份硬脂酸辛酯、22-23重量份微晶蜡、14-16重量份聚酰胺蜡,13-15重量份聚乙烯蜡、3-4重量份SEBS,I重量份二甲苯。
[0024]所述模料优选按照如下方法制备:步骤SI)将30-40重量份石蜡、15-30重量份硬脂酸辛酯、20-25重量份微晶蜡、10-20重量份聚酰胺蜡,10-18重量份聚乙烯蜡、2_5重量份SEBS和I重量份二甲苯熔融,搅拌均匀;步骤S2)利用100-140目筛过滤步骤SI得到的熔融的模料;步骤S3)将过滤后的模料浇成锭块,研磨后得到蜡粉;步骤S4)将所述蜡粉熔融后调成糊状模料。其中,步骤SI中,模料的熔融优选在水浴式不锈钢或铝制坩祸内进行,通电熔化;模料的最高温度优选控制在90°C左右。
[0025]传统的蜡模主要是石蜡与硬脂酸模料,而这样的模料收缩大、强度低、热稳定性差、描绘能力低,根本无法达到光亮、清洗、准确地制出蜡模的要求。而本发明中加入聚乙烯蜡、聚酰胺蜡以及SEBS,在压蜡过程中,聚乙烯蜡、SEBS弹性体会穿插在石蜡、微晶蜡以及硬脂酸辛酯中,形成互穿网格的结构,提高其强度。而聚酰胺蜡在二甲苯作用下膨润生成膏状触变剂,其膨润结构成网状,有非常好的强度和耐热性,贮存稳定性好,在涂料体系中具有极佳的防沉效果。
[0026]在步骤b的制壳步骤中,本发明采用硅溶胶作为主要的粘结剂,电熔刚玉、立方氮化硼、氮化钛为主要的耐火材料,聚乙烯醇、羟甲基纤维素为辅助粘结剂制备型壳。
[0027]制壳过程是熔模铸造的最重要的环节,优质的壳型对于获得优质的铸件是必不可少的。壳型的许多性能如强度、透气性、化学稳定性以及溃散性都会影响熔铸造件的质量。而型壳的质量与粘结剂、耐火材料的选用有很大的关系。
[0028]挂壳时,先将涂料搅拌均匀,再将蜡模组浸入涂料中上下移动和转动,然后提起;在涂料堆积处用毛笔刷匀,合理转动蜡模组,使蜡模组上的涂料较均匀地覆盖一层,涂料滴落很少时,即可进行撒砂。
[0029]上述滴尽涂料的时间不可过长,以免因自然硬化而无法粘附砂子。由于形状复杂零件的熔模具有大量深孔和凹槽,涂料时不容易涂挂均匀,故须用毛刷蘸取涂料进行涂刷,孔壁表面如有气泡必须把它弄破。总之,对涂挂涂料的要求是使模组表面全部均匀地涂上一层涂料,不允许涂料局部堆积或某部分空白无涂料。此外,在涂料过程中往往由于与空气作用,使涂料表面形成一层壳或由于粉料下沉而在表面出现液态,故在操作过程中还要经常对涂料进行搅拌、调匀。
[0030]在撒砂过程中,要将蜡模组不断回转和上下倒置运动以使涂料和砂粒分布均匀,特别要防止漏撒或局部浮砂堆积,直到砂粒粘不上为止。撒砂的目的是用砂粒来固定涂料层并增加型壳的厚度,使之具有足够的常温和高温强度;同时,它还可提高型壳的透气性和退让性;并能防止型壳在硬化时产生裂纹和其它表面缺陷。
[0031]步骤b中,所述干燥、硬化步骤具体为:将撒砂加固后的蜡模干燥和硬化,然后涂挂下一层,再次进行干燥硬化,如此循环至厚度为2厘米,面层在密封箱中用氨气进行干燥硬化,加固层采用浸入氯化铝水溶液中进行硬化的方式。
[0032]步骤b中,所述涂料按照如下方法制备:将3.5重量份电熔刚玉、0.5重量份立方氮化硼、0.3重量份氮化钛加入I重量份硅溶胶中,然后加入0.5-2重量份去离子水、0.2重量份聚乙烯醇、0.3重量份羟甲基纤维素、0.1-0.2重量份表面活性剂和0.2-0.3重量份消泡剂,搅拌后得到涂料。
[0033]在涂料的制备过程中,加入去离子水后,优选搅拌半小时。为了改善表面层涂料的涂挂性能,配置时需要加入0.1-0.2重量份的表面活性剂,但此时涂料搅拌时会卷入大量的气体而使气泡增多,故需同时加入0.2-0.3重量份的消泡剂去除表面层涂料的气泡。本发明采用的表面活性剂优选为硬脂酸或十二烷基苯磺酸钠;本发明采用的消泡剂优选为正辛醇消泡剂。
[0034]电熔刚玉具有高熔点(2050°C )、结构致密、导热性好等优点,而且热膨胀率小且均匀,从室温加热到2000°C其膨胀总量约为2%。另外刚玉属两性氧化物,高温下呈弱碱性或中性,化学稳定性好,与氧化剂、还原剂及大多数金属液都不发生反应。
[0035]立方氮化硼是由六方氮化硼和触媒在高温高压下合成的,是继人造金刚石问世后出现的又一种新型高新技术产品,具有很高的硬度、热稳定性和化学惰性,以及良好的透红外形和较宽的禁带宽度等优异性能,它的硬度仅次于金钢石,但热稳定性远高于金钢石,有较大的化学稳定性。
[0036]氮化钛(TiN)有着诱人的金黄色、熔点高、硬度大、化学稳定性好、与金属的润湿小的结构材料、并具有较高的导电性和超导性,可应用于高温结构材料和超导材料。TiN熔点比大多数过渡金属氮化物的熔点高,而密度却比大多数金属氮化物低,因此是一种很有特色的耐热材料。
[0037]在本技术方案中,聚乙烯醇、羟甲基纤维素作为辅助粘结剂,而硅溶胶作为主要的粘结剂,电熔刚玉、立方氮化硼、氮化钛为主要的耐火材料,使制备的壳体耐热性好、强度尚O
[0038]步骤c)中,焙烧步骤具体为:将蒸汽脱蜡后的型壳快速升温至850-900°C,保温1-2小时,冷却。型壳焙烧可烧去型壳中的残余蜡料,并使型壳内的粘结剂转变成体型结构的硅氧键连接,提高型壳的强度,改善其高温性能。本发明还优选包括将焙烧后的型壳装入砂箱中,然后加砂,将加好砂的砂箱运送至振动台上,进行振动紧实。
[0039]将振动紧实后的砂箱运送至浇注位置,以便浇注,浇注前,把真空管路与砂箱的对接口对接上,启动真空系统将砂箱抽真空。向浇注系统内浇注产品合金液。所述合金液优选包括:c:0.3-0.6wt %,Al:0.l-0.3wt %,T1:0.4-0.6wt %,Sc:0.04-0.14wt %,Co:0.05-0.12wt %, Mn:0.1-0.16wt %, Cu:0.08-0.12wt %, Sm:0.04-0.1wt %, Mg:0.04-0.08wt%, Si:< 0.04wt%, P:< 0.02wt%, S:< 0.02wt%, N:0.001% -0.01wt%,余量为Fe和不可避免的杂质。上述合金液制备成的铸件具有较好的机械性能,防腐蚀和耐候性好。
[0040]步骤d中,初始浇注温度为435-450°C,10分钟后调整浇注温度为720_750°C。
[0041]作为优选方案,还包括:将得到的铸件进行抛光处理,形成合金钢铸件。
[0042]本发明提供的方法,制造出来的合金钢熔模产品尺寸精度高,铸造裂缝少,产品质量可靠,利用该方法浇注得到的铸件表面光洁且质量高,甚至适用于铸造形状复杂、耐高温、不易于加工的熔模及铸件。
[0043]为了进一步理解本发明,下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明,本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
[0044]实施例1
[0045]步骤1、模具开发,本发明采用VMCL 600立式加工中心床身型数控铣床设置好模具,如汽车配件铸件的一些精密零件。
[0046]步骤2、制模,使用模具进行注蜡制备产品的蜡模,也就是熔模工艺。首先配置模料,模料的组分及各组分的重量份数如下:35重量份石蜡、22重量份硬脂酸辛酯、23重量份微晶蜡、15重量份聚酰胺蜡,15重量份聚乙烯蜡、3重量份SEBS,I重量份二甲苯。
[0047]配置上述物质时,采用电热水浴式熔化装置,具体操作步骤为:
[0048]S1:按比例称取上述物质,将上述物质放入干争的水浴式不锈钢或铝制坩祸内,通电熔化;
[0049]S2:待模料熔化后,搅拌均匀,模料最高温度应控制在90°C左右;
[0050]S3:用100-140目筛过滤熔融的模料,去除杂质;
[0051 ] S4:将过滤的模料浇成锭块,然后磨成蜡粉;
[0052]S5:将蜡粉熔融后调成糊状模料待用。
[0053]磨料配好后,倒入压蜡剂的保温桶内,盖上密封盖并锁紧,打开空气栗注入空气。然后,把模料从注蜡口处注入压型内,冷凝成型后取出熔模。压蜡采用的工艺参数为:压注温度:50°C,压型温度:25°C,压注压力:1.2大气压,保压时间为2分钟。
[0054]步骤3、制壳,型壳制造包括涂
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