一种低压熔模精密铸造工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种低压熔模精密铸造工艺，造型钢板上叠置砂箱，组合型壳置于造型钢板中心孔中，用石棉绳将缝隙塞实，再在浇口杯外周采用粘土砂固定，用干砂将砂箱填满并刮平；将造型钢板吊装放置在吊装钢板之上且固定，再将吊装钢板吊放并固定在低压铸造机工作台上，在砂箱顶部覆盖压紧钢板并压紧；将保温炉推进至工作位置并升起，直至升液管的上端口与浇口杯型壳的下端口对接且两者之间实现密封；向保温炉的气相空间通入压缩气体，保温炉底部的金属液沿升液管上升，进入组合型壳的型腔内，薄壁产品型腔内的金属液在压力下凝固后，进行放气，金属液回流；然后移除压紧，吊装落砂。该工艺在高温下对薄壁产品进行成型，成本低，效率高，缺陷少。
【专利说明】
一种低压熔模精密铸造工艺
技术领域
[0001]本发明涉及一种铸造工艺，特别涉及一种低压熔模精密铸造工艺，属于金属铸造技术领域。
【背景技术】
[0002]熔模铸造又称失蜡铸造，失蜡铸造的生产过程是在蜡模表面涂上数层耐火材料，待其硬化干燥后，将其中的蜡模熔去而制成型壳，再经过焙烧定型，然后进行浇注，冷却后获得铸件。由于获得的铸件具有较高的尺寸精度和表面光洁度，故又称熔模精密铸造。
[0003]低压铸造是使液态金属在压力作用下充填型腔，以形成铸件的一种方法。低压铸造的工艺过程如下:在密闭的保温炉中通入干燥的压缩空气，保温炉内的金属液在气体压力下沿升液管上升，通过浇口进入型腔，保持保温炉内气体的压力直至型腔内的金属液完全凝固形成铸件。然后解除保温炉内压力，使升液管中未凝固的金属液流回保温炉，再解除铸型顶部压紧装置压力，取出铸件。
[0004]熔模精密铸造型壳一般情况下是在重力状态下人工浇注，但是对于结构复杂、壁厚悬殊较大的铸件在重力状态下浇注所获得的产品往往内部缺陷较多，力学性能不达标，而解决这一问题行之有效的方法就是将熔模精铸型壳置于低压铸造设备上在低压情况下浇注。因为低压铸造时金属液充型平稳，可减少氧化夹渣等缺陷，铸件在压力下凝固，所以组织致密力学性能高。
[0005]采用低压铸造的方法铸造精铸型壳时，首先要解决型壳与低压铸造机之间的接口问题，目前实现这一工艺主要有以下两种方式:
1、制作专用工装，将工装直接压在型壳上，以机械的方式进行紧固。此方法局限性较大，对于不同的铸件需要制作不同的工装，需要耗费大量的成本;工装与型壳之间的紧固力不好掌握，紧固力太小会引起型壳漏液，造成铸件报废乃至对操作人员的人身安全及设备安全造成伤害，紧固力太大则会损坏型壳。
[0006]2、用树脂砂造型，将型壳置于砂箱然后用树脂砂将型壳完全包覆，然后将造好的砂箱置于低压浇注机工作平台进行浇注，此方法类似砂型的低压铸造，相对于制作工装的方法安全性要好很多。但是该方法存在如下缺点:⑴一般情况下熔模精铸的型壳是在型壳本身有较高温度的状态下浇注，这样就可以保证薄壁型壳的充型。而如果采用树脂砂将型壳包覆进行低压浇注，型壳就必须是室温情况才能进行，这样一来，熔模精铸可以成型薄壁件的优势就被抹杀。⑵该工艺需要消耗大量的树脂砂，树脂砂价格较为昂贵，增加了生产成本。⑶树脂砂固化需要较长的时间，影响生产效率。⑷合金液经过树脂砂时会将树脂加热，产生大量气体，气体进入型腔后会有一部分来不及排出而进入铸件，导致在铸件中形成气孔缺陷。(5)浇口附近树脂砂经过长时间的烘烤容易使树脂消耗殆尽从而导致型砂溃散，溃散后的型砂会经过升液管进入低压铸造保温炉，再次浇注时炉内型砂会进入在其后浇注的铸件内部，在铸件内产生砂眼等缺陷。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种低压熔模精密铸造工艺，可在高温下对薄壁产品进行成型，无需采用树脂砂，减少气孔、砂眼等缺陷，生产成本低，生产效率高。
[0008]为解决以上技术问题，本发明的一种低压熔模精密铸造工艺，依次包括如下步骤:⑴将造型钢板放置在平整的地面上，在造型钢板上放置砂箱，将组合型壳置于造型钢板的中心孔中，所述组合型壳自上而下依次包括薄壁产品型壳、内浇口型壳、横浇道型壳和浇口杯型壳;所述浇口杯型壳朝下且组合型壳、砂箱均与造型钢板的中心孔共轴线;⑵用石棉绳将浇口杯型壳的下部外周与造型钢板中心孔内壁之间的缝隙塞实，再在浇口杯型壳的上部外周采用粘土砂填实固定，所述粘土砂的顶部填充在所述横浇道型壳的下方，所述粘土砂的底部抵在所述造型钢板的上方;⑶采用干砂将砂箱填满，粘土砂的外周、组合型壳的外周及薄壁产品型壳的内部空间均被干砂填实，并且用刮板将砂箱顶部的干砂刮平;⑷将造型钢板整体吊装放置在吊装钢板之上且使两者固定连接，所述造型钢板的中心孔与所述吊装钢板的中心孔共轴线;(5)将吊装钢板连同其上的造型钢板及砂箱整体吊放并固定在低压铸造机的工作台上，在砂箱顶部覆盖压紧钢板，采用压紧装置压在压紧钢板上;(6)将保温炉推进至工作位置使保温炉的升液管与所述组合型壳共轴线，通过液压升降装置使保温炉升起，直至升液管的上端口与所述浇口杯型壳的下端口对接且两者之间实现密封;(7)向保温炉的气相空间通入压缩气体，保温炉底部的金属液沿所述升液管上升，从所述浇口杯型壳的下端口进入组合型壳的型腔内，并自上而下依次将所述浇口杯型壳、横浇道型壳、内浇口型壳和薄壁产品型壳的型腔充满，然后薄壁产品型腔内的金属液在压力下凝固；(8)对保温炉的气相空间进行放气，使保温炉内的表压迅速降低至OMPa，升液管及其上方的未凝固金属液流回保温炉中；然后移除压紧装置及压紧钢板，将吊装钢板连同其上的造型钢板及砂箱整体吊运至落砂区域进行落砂。
[0009]相对于现有技术，本发明取得了以下有益效果:⑴增加了造型钢板，由于造型钢板的中心孔比较小，便于采用石棉绳实现造型钢板中心孔与浇口杯型壳之间的密封与固定，防止干砂从两者之间的缝隙漏出，并且石棉绳的导热系数低，起到保温的作用;通过吊运造型钢板可以很方便地将砂箱及组合型壳转移至吊装钢板上。⑵粘土砂的粘结性能好，强度高，可以提高组合型壳的稳定性，将干砂与石棉绳隔开，确保干砂不会从造型钢板中心孔的缝隙中漏入保温炉，污染金属液。⑶用造型钢板承载砂箱，可以采用干砂进行填充，避免采用昂贵的树脂砂，大幅度降低了生产成本;干砂在浇注完成后便于倾倒，而树脂砂强度很高需要机械振动才能清理;且干砂在保护组合型壳的同时，不会产生气体，避免了树脂砂受热后产生气体侵入铸件形成气孔缺陷。若不使用造型钢板而直接用树脂砂造型会导致与升液管管口附近的树脂砂因高温而燃烧分解，树脂失效后砂子变为松散状态，浇注完成吊走砂箱，松散的砂子会因为没有钢板的承载而从升液管进入保温炉内，在浇注下一产品时，砂子会进入产品造成缺陷。⑷砂箱受到压紧装置的压力，组合型壳受到干砂的压力，升液管随保温炉上升产生升力，浇口杯型壳下端口与升液管上端口之间的密封件被压紧，保证密封效果。(5)对于结构复杂的薄壁产品进行熔模精密铸造，本发明通过造型钢板与吊装钢板的组合实现了浇口杯型壳的下端口与升液管的上端口的密封对接，从而在不改变升液管上死点高度的情况下实现了低压铸造，与重力浇注相比，减少了氧化夹渣等缺陷，铸件在压力下凝固使得组织致密力学性能高。(6)本发明在进行低压浇注时，组合型壳本身具有较高的高温，干砂对组合型壳起到保温作用，有利于薄壁产品的充型；而传统的低压浇注在常温下进行浇注，影响薄壁件的成型。⑵金属液从升液管上升首先进入浇口杯的型腔，从浇口杯型腔向上进入横浇道型腔的中心，再沿各横浇道水平对称流出，从各内浇口向上进入薄壁产品型腔，保证了薄壁产品在整个周长方向均匀且同步充型。
[0010]作为本发明的改进，步骤⑴中的组合型壳依次按如下步骤制造而成:①制作组合蜡模，所述组合蜡模包括自上而下依次连接的薄壁产品蜡模、内浇口蜡模、横浇道蜡模和浇口杯蜡模，所述浇口杯蜡模为上小下大的圆锥形，所述浇口杯蜡模的上端与横浇道蜡模的中心相连接，所述横浇道蜡模的各端头水平向外对称延伸，所述横浇道蜡模的各端头上方分别与所述内浇口蜡模的下端连接，各所述内浇口蜡模的上端口分别与所述薄壁产品蜡模的下端面连接;②在组合蜡模表面均匀覆盖面层涂料，在面层涂料上均匀覆盖一层白刚玉砂，然后在室内存放5.5?6.5小时使组合蜡模表面干燥形成面层型壳;③吹去面层型壳表面的多余砂粒后，在面层型壳表面均匀覆盖第一层背层涂料，在第一层背层涂料上均匀覆盖第一层背层砂，在室内存放10?12小时干燥后形成第二层型壳;④吹去第二层型壳表面的多余砂粒后，在第二层型壳表面均匀覆盖第二层背层涂料，在第二层背层涂料上均匀覆盖第二层背层砂，在室内存放10?12小时干燥后形成第三层型壳;⑤吹去第三层型壳表面的多余砂粒后，在第三层型壳表面均匀覆盖第三层背层涂料，在第三层背层涂料上均匀覆盖第三层背层砂，在室内存放10?12小时干燥后形成第四层型壳;⑥按照步骤(5)同样的方法在组合蜡模外周继续依次形成第五、六层型壳;⑦吹去第六层型壳表面的多余砂粒后，在第六层型壳表面均匀覆盖第六层背层涂料，在室内存放10?12小时干燥后形成第七层型壳;⑧将包覆有上述型壳的组合蜡模置于高压蒸汽脱蜡釜中，使组合蜡模在高温下熔化流出，得到一个空腔的组合型壳;⑨将脱完蜡的组合型壳放入焙烧炉中，用1050 ± 10°C的高温焙烧I?1.2小时，然后冷却至500 ±10 °C。本发明采用面层涂料和白刚玉砂形成面层型壳，结构致密、热膨胀系数小且均匀、化学稳定性好，且内壁光滑，使获得的铸件具有较高的尺寸精度和表面光洁度;通过在面层型壳外逐层涂覆背层涂料和覆盖背层砂，逐步增强型壳的强度和刚度，避免在浇注时受压变形或产生裂纹，最外层涂覆背层涂料使外表面无砂粒，避免型壳下端口处的砂粒脱落，掉进升液管中造成夹渣。
[0011]作为本发明的进一步改进，所述面层涂料的原料组分及重量比为硅溶胶:棕刚玉粉=1: (2.8?3.2)，所述第一至第六层背层涂料的原料组分及重量比为硅溶胶:上店粉=1:(1.6?1.8)，所述硅溶胶中含25?30wt%的二氧化硅，所述棕刚玉粉与所述上店粉均为300?325目；所述白刚玉砂为70?120目，所述第一层背层砂中含80的％的70?120目上店砂和20wt%的70?120目石墨砂，所述第二层背层砂中含80wt%的30?60目上店砂和20wt%的30?60目石墨砂，所述第三、四和五层背层砂中含80wt%的16?30目上店砂和20wt%的16?30目石墨砂。硅溶胶的性能稳定、制成的型壳强度较高、可自行固化操作方便；白刚玉砂的结构致密、热膨胀系数小且均匀、化学稳定性好;棕刚玉粉的热膨胀系数小且均匀、化学稳定性好、耐火度高，棕刚玉粉与硅溶胶调配而成的面层涂料形成的型腔内壁结构致密、热膨胀系数小且均匀、化学稳定性好，且光滑。上店粉和上店砂的原料来源广、价格便宜、耐火度高、线膨胀系数小、热稳定性和化学稳定性高，越靠近里层采用的上店砂和石墨砂越细，有利于提高铸件的表面光洁度。本发明在背层砂中添加20^%的石墨砂，所制得的型壳在高温焙烧过程中，一部分石墨燃烧后在型壳截面留下无数细小分散的孔洞，这些孔洞大大提高了型壳的透气性，降低了因型壳透气性不足而导致铸件憋气、浇不足的概率。
[0012]作为本发明的进一步改进，步骤⑷中造型钢板的下端面连接有四根造型钢板定位销，各所述造型钢板定位销的下端分别插入所述吊装钢板的定位孔中；步骤(5)中吊装钢板的下端面连接有四根吊装钢板定位柱，各所述吊装钢板定位柱的下端分别插入所述低压铸造机工作台的定位槽中。造型钢板定位销可以实现造型钢板与吊装钢板之间的准确定位，吊装钢板定位柱可以实现吊装钢板与低压铸造机工作台之间的准确定位，可以确保低压铸造机工作台、升液管与组合型壳之间共轴线，且吊装时校准快捷方便。
[0013]作为本发明的进一步改进，步骤⑵中在所述浇口杯型壳的上部外周包覆有石棉垫，在石棉垫的外周包覆有保温套并固定，在保温套的外周采用所述粘土砂填实固定。浇口杯型壳上部设置石棉垫和保温套可以阻止浇口杯型壳的热量散失，避免浇口杯内的金属液凝固，确保薄壁产品型腔内的铸件成型后，浇口杯内的金属液能够流回保温炉，以节约金属液的消耗。
[0014]作为本发明的进一步改进，步骤⑵中所述保温炉气相空间的压力依次经历充型阶段、结壳阶段、增压阶段和保压阶段，所述充型阶段的增压速率为1.5?2.0Kp/s，充型完成后在充型最大压力下保压5s进行缓冲完成结壳，然后以3.0?5.0 Kp/s的速度迅速增压至最高压力，最高压力应比充型最大压力高出10 Kp以上;在最高压力下保压9?12分钟使铸件凝固。本发明的升压曲线科学可靠，既可以保证薄壁产品顺利充型、结壳、增压与凝固，生产效率高，又不会发生升液管管口冻结使取件困难，也不会在放气时发生型腔内金属液未凝固而回流至保温炉内，造成铸件“放空”报废。
[0015]作为本发明的进一步改进，所述升液管的流道内径大于所述浇口杯型壳的下端口内径，所述升液管的顶部设有圆盘状的升液管法兰，所述升液管法兰位于所述低压铸造机的工作台中心孔中；所述升液管法兰的顶面中部设有向上凸出的凸圈，所述凸圈位于所述吊装钢板的中心孔中，所述凸圈的内周形成法兰内台阶，所述凸圈的外周形成法兰外台阶，所述法兰内台阶高于所述法兰外台阶，所述法兰内台阶与所述造型钢板的下端面之间设有内密封垫，所述法兰外台阶与所述吊装钢板的下端面之间设有外密封垫。内密封垫实现了法兰内台阶与造型钢板之间的密封，外密封垫实现了法兰外台阶与吊装钢板之间的密封，通过内外两道密封彻底杜绝金属液的泄漏。同时由于增设了造型钢板，升液管的上死点位置与浇注其他砂型铸造产品时相同，不需要来回调节升液管高度，降低人为操作失误或频繁的机械动作导致机械故障所引发的金属液泄漏风险，避免发生因金属液泄漏导致重大人身设备事故。
[0016]作为本发明的进一步改进，所述内密封垫和外密封垫均为石棉材质，初始厚度均为5mm;步骤(6)中所述升液管上升后将所述内密封垫和外密封垫同时压缩至2mm时，所述液压升降装置停止。
[0017]作为本发明的进一步改进，步骤①中组合蜡模制作完成后，在组合蜡模的顶部侧壁均匀插入数根牙签，在步骤⑷的的高温焙烧完成后，牙签消失在组合型壳的顶部形成多个透气微孔。金属液沿型腔逐渐上升时，型腔上方的气体可以通过透气微孔排入干砂中，防止型腔内产生憋气导致铸件出现气孔和浇不足等缺陷。
[0018]作为本发明的进一步改进，步骤①的组合蜡模中，所述浇口杯蜡模为空心的圆锥筒状，所述横浇道蜡模为空心的矩形截面，所述横浇道蜡模的各端头处覆盖有横浇道堵头并用电烙铁将接缝处焊接完整。
【附图说明】
[0019]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明，附图仅提供参考与说明用，非用以限制本发明。
[0020]图1为低压熔模精密铸造系统的结构示意图。
[0021]图2为图1中A部位的放大图。
[0022]图3为组合型壳的结构示意图。
[0023]图4为保温套合围前的立体图。
[0024]图5为保温套合围后的立体图。
[0025]图6为升液管的主视图。
[0026]图7为升液管法兰部位的装配图。
[0027]图8为浇口杯蜡模与横浇道蜡模的主视图。
[0028]图9为图8的俯视图。
[0029]图10为图8中沿B-B的剖视图。
[0030]图11为图10中覆盖横浇道堵头的示意图。
[0031 ]图12为浇口杯蜡模与横浇道蜡模的立体分解图。
[0032]图13为本发明铸造加工后的产品。
[0033]图中:1.低压铸造机；Ia.低压铸造机工作台；2.保温炉;Vl.进气阀；3.升液管;3a.升液管法兰;3b.凸圈;4.内密封垫;5.夕卜密封垫;6.吊装钢板;6a.吊装钢板定位柱;6b.吊装钢板吊环；7.造型钢板;7a.造型钢板定位销；7b.造型钢板吊环;8.组合型壳;8a.薄壁产品型壳;8b.内浇口型壳;8c.横浇道型壳;8d.浇口杯型壳;8e.透气微孔;9.砂箱;9a.粘土砂；9b.干砂；10.压紧钢板；11.石棉绳；12.石棉垫；13.保温套；13a.锁耳；14.浇口杯蜡模；15.横浇道蜡模;15a.横浇道堵头；16.薄壁产品。
【具体实施方式】
[0034]如图1至图13所示，本发明的低压熔模精密铸造工艺，依次包括如下步骤:⑴将造型钢板7放置在平整的地面上，在造型钢板7上放置砂箱9，将组合型壳8置于造型钢板7的中心孔中，组合型壳8自上而下依次包括薄壁产品型壳8a、内浇口型壳Sb、横浇道型壳Sc和浇口杯型壳8d。浇口杯型壳8d为上小下大的喇叭口，浇口杯型壳8d的上端口与横浇道型壳8c的中心相连接且相互贯通，横浇道型壳8c的各端头水平向外对称延伸，横浇道型壳8c的各端头上方分别与内浇口型壳Sb的下端口连接并相互贯通，各内浇口型壳Sb的上端口分别与薄壁产品型壳8a的下端面连接并相互贯通。浇口杯型壳Sd朝下且组合型壳8、砂箱9均与造型钢板7的中心孔共轴线；⑵用石棉绳11将浇口杯型壳Sd的下部外周与造型钢板中心孔内壁之间的缝隙塞实，再在饶口杯型壳8d的上部外周采用粘土砂9a填实固定，粘土砂9a的顶部填充在横浇道型壳Sc的下方，粘土砂9a的底部抵在造型钢板7的上方;⑶采用干砂9b将砂箱9填满，粘土砂9a的外周、组合型壳8的外周及薄壁产品型壳8a的内部空间均被干砂9b填实，并且用刮板将砂箱9顶部的干砂9b刮平;⑷将造型钢板7整体吊装放置在吊装钢板6之上且使两者固定连接，造型钢板7的中心孔与吊装钢板6的中心孔共轴线;(5)将吊装钢板6连同其上的造型钢板7及砂箱9整体吊放并固定在低压铸造机I的工作台上，在砂箱9顶部覆盖压紧钢板10，采用压紧装置压在压紧钢板10上;(6)将保温炉2推进至工作位置使保温炉的升液管3与组合型壳8共轴线，通过液压升降装置使保温炉升起，直至升液管3的上端口与浇口杯型壳Sd的下端口对接且两者之间实现密封;(7)打开进气阀VI，向保温炉的气相空间通入压缩气体，保温炉底部的金属液沿升液管3上升，从浇口杯型壳Sd的下端口进入组合型壳8的型腔内，并自上而下依次将浇口杯型壳8d、横浇道型壳Sc、内浇口型壳Sb和薄壁产品型壳8a的型腔充满，然后薄壁产品型腔内的金属液在压力下凝固；(8)对保温炉的气相空间进行放气，使保温炉内的表压迅速降低至OMPa，升液管3及其上方的未凝固金属液流回保温炉中；然后移除压紧装置及压紧钢板10，将吊装钢板6连同其上的造型钢板7及砂箱9整体吊运至落砂区域进行落砂。落砂后切去多余部分即得到薄壁产品16，如图13所示。
[0035]步骤⑴中的组合型壳8依次按如下步骤制造而成:①制作组合蜡模，组合蜡模包括自上而下依次连接的薄壁产品蜡模、内浇口蜡模、横浇道蜡模和浇口杯蜡模，浇口杯蜡模为上小下大的圆锥形，浇口杯蜡模的上端与横浇道蜡模的中心相连接，横浇道蜡模的各端头水平向外对称延伸，横浇道蜡模的各端头上方分别与内浇口蜡模的下端连接，各内浇口蜡模的上端口分别与薄壁产品蜡模的下端面连接;如图8至图12所示，浇口杯蜡模14为空心的圆锥筒状，横浇道蜡模15为空心的矩形截面，横浇道蜡模15的各端头处覆盖有横浇道堵头15a并用电烙铁将接缝处焊接完整。横浇道堵头15a用小的堵头模具压制而成，横浇道堵头15a的内端面设有堵头台阶，且堵头台阶分别嵌入横浇道蜡模15的端口内，横浇道堵头15a的外缘与横浇道蜡模15的外缘平齐。②在组合蜡模表面均匀覆盖面层涂料，在面层涂料上均匀覆盖一层白刚玉砂，然后在室内存放5.5?6.5小时使组合蜡模表面干燥形成面层型壳;③吹去面层型壳表面的多余砂粒后，在面层型壳表面均匀覆盖第一层背层涂料，在第一层背层涂料上均匀覆盖第一层背层砂，在室内存放10?12小时干燥后形成第二层型壳;④吹去第二层型壳表面的多余砂粒后，在第二层型壳表面均匀覆盖第二层背层涂料，在第二层背层涂料上均匀覆盖第二层背层砂，在室内存放10?12小时干燥后形成第三层型壳;⑤吹去第三层型壳表面的多余砂粒后，在第三层型壳表面均匀覆盖第三层背层涂料，在第三层背层涂料上均匀覆盖第三层背层砂，在室内存放10?12小时干燥后形成第四层型壳;⑥按照步骤(5)同样的方法在组合蜡模外周继续依次形成第五、六层型壳;⑦吹去第六层型壳表面的多余砂粒后，在第六层型壳表面均匀覆盖第六层背层涂料，在室内存放10?12小时干燥后形成第七层型壳;⑧将包覆有上述型壳的组合蜡模置于高压蒸汽脱蜡釜中，使组合蜡模在高温下熔化流出，得到一个空腔的组合型壳;⑨将脱完蜡的组合型壳放入焙烧炉中，用1050± 10°C的高温焙烧I?1.2小时，然后冷却至500± 10°C。
[0036]步骤①中组合蜡模制作完成后，在组合蜡模的顶部侧壁均匀插入数根牙签，在步骤⑷的的高温焙烧完成后，牙签消失在组合型壳的顶部形成多个透气微孔Se。金属液沿型腔逐渐上升时，型腔上方的气体可以通过透气微孔Se排入干砂9b中，防止型腔内产生憋气导致铸件出现气孔和浇不足等缺陷。
[0037]面层涂料的原料组分及重量比为硅溶胶:棕刚玉粉=1:(2.8?3.2)，第一至第六层背层涂料的原料组分及重量比为硅溶胶:上店粉=1: (1.6?1.8)，硅溶胶中含25?30的％的二氧化硅，棕刚玉粉与上店粉均为300?325目；白刚玉砂为70?120目，第一层背层砂中含80wt°/c^70?120目上店砂和20wt°/c^70?120目石墨砂，第二层背层砂中含80wt°/c^30?60目上店砂和20wt%的30?60目石墨砂，第三、四和五层背层砂中含80wt%的16?30目上店砂和2(^丨％的16?30目石墨砂。
[0038]步骤⑷中造型钢板7的下端面连接有四根造型钢板定位销7a，各造型钢板定位销7a的下端分别插入吊装钢板6的定位孔中。
[0039]步骤(5)中吊装钢板6的下端面连接有四根吊装钢板定位柱6a，各吊装钢板定位柱6a的下端分别插入低压铸造机工作台Ia的定位槽中。
[0040]步骤⑵中在浇口杯型壳8d的上部外周包覆有石棉垫12，在石棉垫12的外周包覆有保温套13并固定，在保温套的外周采用粘土砂9a填实固定。如图4、图5所示，保温套13由相对称的两半合围并拼接而成，将石棉垫12包裹在浇口杯型壳Sd的外周后，将保温套13相向卡在石棉垫12的外侧，螺栓穿过锁耳13a将两侧的哈夫连接起来。
[0041]步骤(7)中保温炉气相空间的压力依次经历充型阶段、结壳阶段、增压阶段和保压阶段，充型阶段的增压速率为I.5?2.0Kp/s，充型完成后在充型最大压力下保压5s进行缓冲完成结壳，然后以3.0?5.0 Kp/s的速度迅速增压至最高压力，最高压力应比充型最大压力高出10 Kp以上;在最高压力下保压9?12分钟使铸件凝固。
[0042]如图6、图7所示，升液管3的流道内径大于浇口杯型壳Sd的下端口内径，升液管3的顶部设有圆盘状的升液管法兰3a，升液管法兰3a位于低压铸造机的工作台中心孔中；升液管法兰3a的顶面中部设有向上凸出的凸圈3b，凸圈3b位于吊装钢板6的中心孔中，凸圈3b的内周形成法兰内台阶，凸圈3b的外周形成法兰外台阶，法兰内台阶高于法兰外台阶，法兰内台阶与造型钢板7的下端面之间设有内密封垫4，法兰外台阶与吊装钢板6的下端面之间设有外密封垫5 ο内密封垫4实现了法兰内台阶与造型钢板7之间的密封，外密封垫5实现了法兰外台阶与吊装钢板6之间的密封，通过内外两道密封彻底杜绝金属液的泄漏。
[0043]内密封垫和外密封垫均为石棉材质，初始厚度均为5mm;步骤(6)中升液管3上升后将内密封垫和外密封垫同时压缩至2_时，液压升降装置停止。
[0044]吊装钢板的顶面外缘对称设有吊装钢板吊环6b，造型钢板7的顶面外缘对称设有造型钢板吊环7b。通过造型钢板吊环7b可以平稳地起吊造型钢板，通过吊装钢板吊环6b可以平稳地起到吊装钢板。
[0045]以上所述仅为本发明之较佳可行实施例而已，非因此局限本发明的专利保护范围。除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。
【主权项】
1.一种低压熔模精密铸造工艺，其特征是，依次包括如下步骤:⑴将造型钢板放置在平整的地面上，在造型钢板上放置砂箱，将组合型壳置于造型钢板的中心孔中，所述组合型壳自上而下依次包括薄壁产品型壳、内浇口型壳、横浇道型壳和浇口杯型壳;所述浇口杯型壳朝下且组合型壳、砂箱均与造型钢板的中心孔共轴线；⑵用石棉绳将浇口杯型壳的下部外周与造型钢板中心孔内壁之间的缝隙塞实，再在浇口杯型壳的上部外周采用粘土砂填实固定，所述粘土砂的顶部填充在所述横浇道型壳的下方，所述粘土砂的底部抵在所述造型钢板的上方;⑶采用干砂将砂箱填满，粘土砂的外周、组合型壳的外周及薄壁产品型壳的内部空间均被干砂填实，并且用刮板将砂箱顶部的干砂刮平；⑷将造型钢板整体吊装放置在吊装钢板之上且使两者固定连接，所述造型钢板的中心孔与所述吊装钢板的中心孔共轴线；(5)将吊装钢板连同其上的造型钢板及砂箱整体吊放并固定在低压铸造机的工作台上，在砂箱顶部覆盖压紧钢板，采用压紧装置压在压紧钢板上;(6)将保温炉推进至工作位置使保温炉的升液管与所述组合型壳共轴线，通过液压升降装置使保温炉升起，直至升液管的上端口与所述浇口杯型壳的下端口对接且两者之间实现密封;(7)向保温炉的气相空间通入压缩气体，保温炉底部的金属液沿所述升液管上升，从所述浇口杯型壳的下端口进入组合型壳的型腔内，并自上而下依次将所述浇口杯型壳、横浇道型壳、内浇口型壳和薄壁产品型壳的型腔充满，然后薄壁产品型腔内的金属液在压力下凝固；(8)对保温炉的气相空间进行放气，使保温炉内的表压迅速降低至OMPa，升液管及其上方的未凝固金属液流回保温炉中；然后移除压紧装置及压紧钢板，将吊装钢板连同其上的造型钢板及砂箱整体吊运至落砂区域进行落砂。2.根据权利要求1所述的低压熔模精密铸造工艺，其特征是，步骤⑴中的组合型壳依次按如下步骤制造而成:①制作组合蜡模，所述组合蜡模包括自上而下依次连接的薄壁产品蜡模、内浇口蜡模、横浇道蜡模和浇口杯蜡模，所述浇口杯蜡模为上小下大的圆锥形，所述浇口杯蜡模的上端与横浇道蜡模的中心相连接，所述横浇道蜡模的各端头水平向外对称延伸，所述横浇道蜡模的各端头上方分别与所述内浇口蜡模的下端连接，各所述内浇口蜡模的上端口分别与所述薄壁产品蜡模的下端面连接;②在组合蜡模表面均匀覆盖面层涂料，在面层涂料上均匀覆盖一层白刚玉砂，然后在室内存放5.5?6.5小时使组合蜡模表面干燥形成面层型壳;③吹去面层型壳表面的多余砂粒后，在面层型壳表面均匀覆盖第一层背层涂料，在第一层背层涂料上均匀覆盖第一层背层砂，在室内存放10?12小时干燥后形成第二层型壳;④吹去第二层型壳表面的多余砂粒后，在第二层型壳表面均匀覆盖第二层背层涂料，在第二层背层涂料上均匀覆盖第二层背层砂，在室内存放10?12小时干燥后形成第三层型壳;⑤吹去第三层型壳表面的多余砂粒后，在第三层型壳表面均匀覆盖第三层背层涂料，在第三层背层涂料上均匀覆盖第三层背层砂，在室内存放10?12小时干燥后形成第四层型壳;⑥按照步骤(5)同样的方法在组合蜡模外周继续依次形成第五、六层型壳;⑦吹去第六层型壳表面的多余砂粒后，在第六层型壳表面均匀覆盖第六层背层涂料，在室内存放10?12小时干燥后形成第七层型壳;⑧将包覆有上述型壳的组合蜡模置于高压蒸汽脱蜡釜中，使组合蜡模在高温下熔化流出，得到一个空腔的组合型壳;⑨将脱完蜡的组合型壳放入焙烧炉中，用1050± 10°C的高温焙烧I?1.2小时，然后冷却至500± 10°C。3.根据权利要求2所述的低压熔模精密铸造工艺，其特征是，所述面层涂料的原料组分及重量比为硅溶胶:棕刚玉粉=1:(2.8?3.2)，所述第一至第六层背层涂料的原料组分及重量比为硅溶胶:上店粉=1: (1.6?1.8)，所述硅溶胶中含25?30wt%的二氧化硅，所述棕刚玉粉与所述上店粉均为300?325目；所述白刚玉砂为70?120目，所述第一层背层砂中含80wt°/c^70?120目上店砂和20wt°/c^70?120目石墨砂，所述第二层背层砂中含80wt°/c^30?60目上店砂和20wt%的30?60目石墨砂，所述第三、四和五层背层砂中含80wt%的16?30目上店砂和20wt%的16?30目石墨砂。4.根据权利要求1所述的低压熔模精密铸造工艺，其特征是，步骤⑷中造型钢板的下端面连接有四根造型钢板定位销，各所述造型钢板定位销的下端分别插入所述吊装钢板的定位孔中；步骤(5)中吊装钢板的下端面连接有四根吊装钢板定位柱，各所述吊装钢板定位柱的下端分别插入所述低压铸造机工作台的定位槽中。5.根据权利要求1所述的低压熔模精密铸造工艺，其特征是，步骤⑵中在所述浇口杯型壳的上部外周包覆有石棉垫，在石棉垫的外周包覆有保温套并固定，在保温套的外周采用所述粘土砂填实固定。6.根据权利要求1所述的低压熔模精密铸造工艺，其特征是，步骤(7)中所述保温炉气相空间的压力依次经历充型阶段、结壳阶段、增压阶段和保压阶段，所述充型阶段的增压速率为1.5?2.0Kp/s，充型完成后在充型最大压力下保压5s进行缓冲完成结壳，然后以3.0?5.0 Kp/s的速度迅速增压至最高压力，最高压力应比充型最大压力高出10 Kp以上;在最高压力下保压9?12分钟使铸件凝固。7.根据权利要求1所述的低压熔模精密铸造工艺，其特征是，所述升液管的流道内径大于所述浇口杯型壳的下端口内径，所述升液管的顶部设有圆盘状的升液管法兰，所述升液管法兰位于所述低压铸造机的工作台中心孔中；所述升液管法兰的顶面中部设有向上凸出的凸圈，所述凸圈位于所述吊装钢板的中心孔中，所述凸圈的内周形成法兰内台阶，所述凸圈的外周形成法兰外台阶，所述法兰内台阶高于所述法兰外台阶，所述法兰内台阶与所述造型钢板的下端面之间设有内密封垫，所述法兰外台阶与所述吊装钢板的下端面之间设有外密封垫。8.根据权利要求7所述的低压熔模精密铸造工艺，其特征是，所述内密封垫和外密封垫均为石棉材质，初始厚度均为5_;步骤(6)中所述升液管上升后将所述内密封垫和外密封垫同时压缩至2_时，所述液压升降装置停止。9.根据权利要求2所述的低压熔模精密铸造工艺，其特征是，步骤①中组合蜡模制作完成后，在组合蜡模的顶部侧壁均匀插入数根牙签，在步骤⑷的的高温焙烧完成后，牙签消失在组合型壳的顶部形成多个透气微孔。10.根据权利要求2所述的低压熔模精密铸造工艺，其特征是，步骤①的组合蜡模中，所述浇口杯蜡模为空心的圆锥筒状，所述横浇道蜡模为空心的矩形截面，所述横浇道蜡模的各端头处覆盖有横浇道堵头并用电烙铁将接缝处焊接完整。
【文档编号】B22C21/06GK105945258SQ201610385633
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月3日
【发明人】眭怀明, 刘永长, 肖亮, 陈勇, 管思文
【申请人】扬州峰明金属制品有限公司