超声振动树脂自硬砂的消失模铸造方法及其装置的制造方法
【专利摘要】一种超声振动树脂自硬砂的消失模铸造方法及其装置,属于特种精密铸造领域。该方法将传统消失模铸造中所用的干砂改用为树脂自硬砂,并且引入了超声波发生系统,将超声波发生器产生的正弦电信号通过与其相连的超声波变幅杆转变为高频机械振动,由高频机械振动作用于砂箱壁辅助树脂自硬砂消失模造型。该方法步骤包括制作泡沫塑料模型、涂刷涂料、砂箱造型、超声波振实、抽真空、火焰烧泡沫塑料模型、真空负压浇注以及落砂工序。采用本发明能显著解决塌箱与增碳缺陷,解决铸件组织多呈树枝晶,缩孔疏松,力学性能较低的问题,更能实现细化晶粒、排除气体、减小偏析的作用。
【专利说明】
超声振动树脂自硬砂的消失模铸造方法及其装置
技术领域
[0001]本发明属于特种精密铸造领域,具体涉及一种超声振动树脂自硬砂的消失模铸造方法其装置。
【背景技术】
[0002]树脂自硬砂在我国铸造行业得到广泛应用,工艺设备技术已达到相当成熟水平。随着我国机械工业的发展,不少厂家都采用树脂自硬砂生产铸件,而消失模铸造是无粘结剂的绿色清洁铸造工艺,对实现砂型铸造的绿色清洁生产具有现实意义。另外,铸造工艺的选择十分重要,既要保证铸件的质量,又要满足尺寸精度和表面光洁度要求,树脂自硬砂消失模工艺在国内铸件生产中应用还不多。但树脂自硬砂工艺和消失模工艺在我国机床、工程机械、造船、汽车、发动机、栗阀类产品等行业得到了广泛应用。树脂自硬砂消失模铸造正是充分结合了树脂自硬砂和消失模两者的特点。
[0003]另外,传统利用振实台进行振动的振动消失模铸造方法可以使金属熔体的黏度降低,流动性提高,有助于减少浇不足、冷隔的出现,但对于薄壁件浇注后冷却速度快,结晶时间短,使得振动带来的晶粒细化效果不明显;同时,对涂料的抗震性能要求提高,激振力过大容易造成塌箱、夹砂等缺陷。甚至有人认为强烈的振动会加重合金孔洞类缺陷、振动会使针状共晶硅粗化,导致合金性能降低等等问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于对现有技术存在的问题提供一种超声振动树脂自硬砂的消失模铸造方法及其装置,能够使得到的铸件形状更为精确,尺寸精度高,表面光洁度高,晶粒更加细化,力学性能更加好。
[0005]为解决上述技术问题,本发明的技术方案是:一种超声振动树脂自硬砂的消失模铸造方法,包括如下步骤:
[0006](I)制作泡沫塑料模型工序:根据铸件的形状制作泡沫塑料模型;
[0007](2)涂刷涂料工序:泡沫塑料模型的外表面涂抹透气性好的耐火涂料并烘干;
[0008](3)砂箱造型同步振实工序:打开超声波发生器,使之发生超声波振动,然后将部分树脂自硬砂加入砂箱中作为底砂层,将涂好涂料的泡沫塑料模型放入砂箱中,接着把树脂自硬砂填入砂箱并通过超声波高频振动紧实,直至填满砂箱,然后关闭超声波发生器;
[0009](4)抽真空工序:在砂箱的树脂自硬砂表面覆盖塑料薄膜密封处理,然后打开真空栗对砂箱进行抽真空,控制真空度为-0.06MPa?-0.04MPa ;
[0010](5)火焰烧泡沫塑料模型工序:在树脂自硬砂负压条件下,用燃气喷枪,将枪头火焰对准冒口顶部,从冒口点燃泡沫塑料模型并输送少量氧气,型内泡沫塑料模型猛烈燃烧,烟气随真空系统抽走并在真空栗处理后排出,待模样烧成空壳之后,随即浇注;
[0011](6)真空负压浇注工序:向砂箱中浇入熔化的金属熔体,此时同步抽真空,抽真空而得的气体处理后排放,另外,在浇注开始时,打开超声波发生器,实现边振边浇的目的;
[0012](7)落砂工序:浇注完成后保持一定时间至负压停止作用,关闭真空栗,停止抽气,关闭超声波发生器停止振动,实施落砂处理,获得铸件。
[0013]步骤(3)所述树脂自硬砂为呋喃树脂自硬砂,是干砂与呋喃树脂混合而成,其中,干砂采用80?100目的石英砂,干砂和呋喃树脂的重量份比为9:1。
[0014]所述的超声振动树脂自硬砂的消失模铸造方法的铸造装置,包括超声波发生系统、消失模铸造模具系统以及真空系统,其特征在于,具体结构和连接关系为:
[0015]所述超声波发生系统由超声波发生器和超声波变幅杆组成,超声波发生器与超声波变幅杆相连接,超声波变幅杆直接与砂箱接触,
[0016]所述消失模铸造模具系统由砂箱、树脂自硬砂、泡沫塑料模型、塑料薄膜以及浇口杯组成,所述砂箱为长方体状,底部装有真空系统,内下部设有透气隔层,
[0017]所述真空系统由负压管和真空栗组成,所述真空系统通过真空栗与安装在砂箱上的负压管直接连接,
[0018]所述的超声波发生系统是由超声波发生器产生的正弦电信号通过与其相连的超声波变幅杆转变为高频机械振动,由高频机械振动作用于砂箱壁辅助树脂自硬砂消失模造型,在浇注时,所述超声波振动还间接作用于金属熔体,通过铸型把振动的能量传递给金属熔体,促进金属熔体的运动。
[0019]技术原理:
[0020]采用超声波振动树脂自硬砂+消失模的空壳无碳技术以解决塌箱与增碳缺陷,并采用超声波振动+真空负压铸造方法以解决铸件组织多呈树枝晶,缩孔疏松,力学性能较低的问题。该方法是采用超声振动砂箱壁辅助树脂自硬砂消失模造型,同时还辅助真空负压铸造,实现边振边浇的目的。超声波振动自硬砂的消失模铸造方法是将超声波振动间接作用于金属熔体,通过铸型把振动的能量传递给金属熔体,促进金属熔体的运动。不同于超声波振动直接作用于金属熔体,通过振源与金属熔体之间的作用来促进熔体的运动;同时,超声波振动的频率高达20000HZ的高频特性也迥异于机械振动仅在100HZ左右的低频振动特性。
[0021]本发明突出优点在于:
[0022]1.与传统消失模铸造方法相比,采用树脂自硬砂+消失模的空壳无碳方法能够解决塌箱与增碳缺陷。
[0023]2.与传统消失模铸造方法相比,采用超声波振动+真空负压铸造方法以解决铸件组织多呈树枝晶,缩孔疏松,力学性能较低的问题。增加超声波发生系统,一方面,通过高频的超声波振动,可以使得树脂自硬砂之间变得更加的紧实并加速硬化;另一方面,通过将超声波振动能量间接传导至金属熔体中,从而细化待铸造金属熔体的晶粒以及促进金属熔体的运动,从而提高了铸件的力学性能。采用超声波振动树脂自硬砂消失模铸造方法可以更好的解决铸件组织多呈树枝晶,缩孔疏松,力学性能较低的问题,更能实现细化晶粒、排除气体、减小偏析等作用。
【附图说明】
[0024]图1是本发明所述的超声振动树脂自硬砂的消失模铸造装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0025]以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
[0026]如图1所示,本发明所述的超声振动树脂自硬砂的消失模铸造装置,包括超声波发生系统、消失模铸造模具系统以及真空系统,具体结构和连接关系为:
[0027]所述超声波发生系统由超声波发生器I和超声波变幅杆2组成,所述超声波发生器I与超声波变幅杆2相连接;超声波变幅杆2与砂箱3接触。
[0028]所述消失模铸造模具系统由砂箱3、树脂自硬砂4、泡沫塑料模型5、塑料薄膜6以及浇口杯7组成,所述砂箱3为长方体状,底部装有真空系统,内下部设有透气隔层8。
[0029]所述真空系统由负压管9和真空栗10组成,所述真空系统通过真空栗10与安装在砂箱3上的负压管9直接连接。
[0030]本发明所述的超声波发生系统是由超声波发生器I产生的正弦电信号通过与其相连的超声波变幅杆2转变为高频机械振动,由高频机械振动作用于砂箱壁辅助树脂自硬砂4消失模造型,在浇注时,所述超声波振动还间接作用于金属熔体,通过铸型把振动的能量传递给金属熔体,促进金属熔体的运动。
[0031]实施例1
[0032]本发明所述的超声振动树脂自硬砂的消失模铸造方法的一个应用于铝合金铸造的实例,包括如下步骤:
[0033]打开超声波发生器I,通过超声波变幅杆2将超声波发生器I发生超声波振动转变为高频机械振动,然后将部分混好的80?100目树脂自硬砂4加入砂箱3中作为底砂层,将泡沫塑料模型5放入砂箱3内,接着往砂箱3内加入树脂自硬砂4,同时超声波振动砂箱壁辅助树脂自硬砂4消失模造型,填满之后在树脂自硬砂4表面覆盖塑料薄膜6,打开真空栗10抽真空,真空度为-0.05MPa,然后放上浇口杯7,在树脂自硬砂4负压条件下,用燃气喷枪,将枪头火焰对准冒口顶部,从冒口点燃泡沫塑料模型5并输送少量氧气,型内泡沫塑料模型5猛烈燃烧,烟气随真空系统抽走并在真空栗10处理后排出,待模样烧成空壳之后,将经过精炼、变质后,温度达到7 50 0C时的熔融ZL1I铝合金浇入砂箱3中;当浇入确定的量后,保持一定时间至负压停止作用,关闭真空栗10,停止抽气,关闭超声波发生器I停止振动,实施落砂处理,获得铸件。其中,在浇注的过程中,需要同步抽真空,把抽得的气体处理后排放。另外,在浇注开始时,打开超声波发生器I,产生的超声波振动会间接作用于金属熔体,通过铸型把振动的能量传递给金属熔体,促进金属熔体的运动,实现边振边浇的目的。最后通过金相分析,组织晶粒细化,树枝晶大部分碎化,缩孔疏松明显减少,性能提高。
【主权项】
1.一种超声振动树脂自硬砂的消失模铸造方法,其特征在于,包括如下步骤: (1)制作泡沫塑料模型工序:根据铸件的形状制作泡沫塑料模型; (2)涂刷涂料工序:泡沫塑料模型的外表面涂抹透气性好的耐火涂料并烘干; (3)砂箱造型同步振实工序:打开超声波发生器,使之发生超声波振动,然后将部分树脂自硬砂加入砂箱中作为底砂层,将涂好涂料的泡沫塑料模型放入砂箱中,接着把树脂自硬砂填入砂箱并通过超声波高频振动紧实,直至填满砂箱,然后关闭超声波发生器; (4)抽真空工序:在砂箱的树脂自硬砂表面覆盖塑料薄膜密封处理,然后打开真空栗对砂箱进行抽真空,控制真空度为-0.06MPa?-0.04MPa ; (5)火焰烧泡沫塑料模型工序:在树脂自硬砂负压条件下,用燃气喷枪,将枪头火焰对准冒口顶部,从冒口点燃泡沫塑料模型并输送少量氧气,型内泡沫塑料模型猛烈燃烧,烟气随真空系统抽走并在真空栗处理后排出,待模样烧成空壳之后,随即浇注; (6)真空负压浇注工序:向砂箱中浇入熔化的金属熔体,此时同步抽真空,抽真空而得的气体处理后排放,另外,在浇注开始时,打开超声波发生器,实现边振边浇的目的; (7)落砂工序:浇注完成后保持一定时间至负压停止作用,关闭真空栗,停止抽气,关闭超声波发生器停止振动,实施落砂处理,获得铸件。2.根据权利要求1所述的超声振动树脂自硬砂的消失模铸造方法,其特征在于:步骤(3)所述树脂自硬砂为呋喃树脂自硬砂,是干砂与呋喃树脂混合而成,其中,干砂采用8 O?100目的石英砂,干砂和呋喃树脂的重量份比为9:1。3.—种适用于权利要求1所述的超声振动树脂自硬砂的消失模铸造方法的铸造装置,包括超声波发生系统、消失模铸造模具系统以及真空系统,其特征在于,具体结构和连接关系为: 所述超声波发生系统由超声波发生器和超声波变幅杆组成,超声波发生器与超声波变幅杆相连接,超声波变幅杆直接与砂箱接触, 所述消失模铸造模具系统由砂箱、树脂自硬砂、泡沫塑料模型、塑料薄膜以及浇口杯组成,所述砂箱为长方体状,底部装有真空系统,内下部设有透气隔层, 所述真空系统由负压管和真空栗组成,所述真空系统通过真空栗与安装在砂箱上的负压管直接连接, 所述的超声波发生系统是由超声波发生器产生的正弦电信号通过与其相连的超声波变幅杆转变为高频机械振动,由高频机械振动作用于砂箱壁辅助树脂自硬砂消失模造型,在浇注时,所述超声波振动还间接作用于金属熔体,通过铸型把振动的能量传递给金属熔体,促进金属恪体的运动。
【文档编号】B22C15/10GK105834362SQ201610325127
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年5月16日
【发明人】郑战光, 黄龙贵, 潘淑琴, 冯强, 杨兴
【申请人】广西大学