专利名称：覆膜砂多叠铸造工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及铸造工艺技术领域，特别涉及一种覆膜砂多叠铸造工艺，特别适用于 结构复杂而表面铸造成形，且要求光洁、光滑，精度高的汽车、机械行业零配件制造。
背景技术：
覆膜砂铸造工艺，也称“壳型铸造工艺”或“加热硬化工艺”。它的特点是首先采 用覆膜砂作为材料，使用金属热芯盒模具制造壳型；壳型内设的型腔，形状与铸件相同，尺 寸为铸件尺寸根据材质收缩比率设计缩放尺寸余量；然后将铁水等高温液态材料注入型腔 内，冷却凝固后获得铸件。现有技术制作壳型和壳芯时使用的覆膜砂表面的粘接膜为潜硬化剂。潜硬化 剂在常温下不起作用或作用甚微。潜硬化剂在铸造工艺要求的200°C -290°C温度环境 中，粘接膜迅速熔解交联反应并硬化。制作壳型和壳芯时，用催射法将覆膜砂送入温度在 200°C-29(TC之间的模具内(具体的温度根据模具大小、厚薄确定)。覆膜砂跟热模具或芯 盒接触，使覆膜砂表面的粘接膜熔解交联反应，相互粘连，硬化后成型，开模取出即可得到 预期的壳型和壳芯。此时的壳型，是一种内型。它承受不住液态材料的高温和胀力，还需按壳型的外型 尺寸，在壳型外部制造一潮模砂型模用人工或机械造出潮模砂上下二型箱，把壳型组合放 入并合箱，上下型箱与壳型间留有浇道和出气孔。潮模砂型模的作用是利用它的重力与耐 高温时间差，压住、挡住壳型，使熔炼液态材料注入时不会胀、抬或外流，保证铸件质量。也就是说，现有的覆膜砂铸造工艺一次铸造需制作二付模具、二道造型环节，人 工、机械劳作繁重。由于受人工或机械工作面和高温液态材料流径冷却的时间限制，只能 造单层型，而且不能过多扩展单层面积。这样就制约了一次浇注铸件的数量，一型箱一次浇 注一般只能造4-10个小件铸件。由于浇道、浇口、补缩冒口必须连接到每个铸件，铸件重 量约占总重量的30%。以单件铸件重量0. 2kg为例，一个男工人强劳力一天八小时能生产 800-1000件铸件。按每工人120元/八小时计算，平均每件铸件人工成本约为0. 15元。
发明内容
本发明的目的在于提供一种覆膜砂多叠铸造工艺，在确保铸件质量的前提下，大 大提高铸造工艺生产效率。本发明覆膜砂多叠铸造工艺，依次包括以下步骤a 根据铸件图纸制作覆膜砂壳型单元。所述壳型单元中部设有垂直贯穿所述覆膜 砂壳型单元的直浇道；铸件型腔分布于所述直浇道四周，并通过横浇道与其连通。所述壳型 单元的上表面的直浇道周围及下表面的直浇道周围可以分别设有尺寸相互啮合的凹槽或 者凸台，使壳型单元堆叠时紧密连接以防止高温的液态材料渗漏；或者壳型单元垂直堆叠 时使用粘性材料粘连连接，以防止高温的液态材料渗漏。所述壳型单元由上模和下模两个 模型合模而成，并于热炽部位增厚砂型壁。所述壳型单元的底部设有盛液槽与下层壳型单
3元的铸件型腔连通，用于高温的液态材料冷却过程中补缩。b 将至少两套所述壳型单元垂直堆叠于铁底板上，各壳型单元的直浇道垂直对 正。所述铁底板安装垫脚，用于调整铁底板至水平。c 在最上的壳型单元上面盖上铁盖板。所述铁盖板的中部设有浇口杯与壳型单元 的直浇道连通。所述铁盖板的与壳型单元接触面为凹弧面。所述浇口杯内壁嵌有型砂，以 防止高温的液态材料冷却后沾在其上。当浇口杯较高时，步骤b中可在铁底板上放置两幢 以上的壳型单元，每幢垂直堆叠至少两套壳型单元；浇口杯通过横向或斜向通道与每幢壳 型单元的直浇道连通。d 调整铁底板和铁盖板之间的连接元件，使铁底板和铁盖板将壳型单元压紧。所 述连接元件可以使用矩形铁框，此时，需在所述铁盖板的与矩形铁框接触面设有密集的横 向细小弄齿。e:从铁盖板的浇口杯浇注高温的液态材料，在重力作用下高温的液态材料充盈铸 件型腔、横浇道和直浇道。f 高温的液态材料凝固冷却后，即得铸件。本发明覆膜砂多叠铸造工艺，在壳型单元中部设有垂直贯穿所述覆膜砂壳型单元 的直浇道，铸件型腔分布于所述直浇道四周，并通过横浇道与其连通；并将多个壳型单元垂 直堆叠，各壳型单元的直浇道垂直对正。因此，从最顶一层壳型单元的直浇道浇注高温的液 态材料，在重力作用下即可充盈全部壳型单元的铸件型腔。本发明覆膜砂多叠铸造工艺一 次铸造只需制造一付模型，无需传统工艺的潮模砂型模，减轻了人工、机械的劳作。如此一 来，就大大的提高了铸造的生产效率。实验证明本发明工艺生产的铸件重量约占总重量的 70%，比传统覆膜砂多叠铸造工艺减少40%废料。以单件铸件重量0. 2kg为例，一个男工人 强劳力一天八小时按叠浇注50次，每叠幢生产60件铸件，一天能生产3000件铸件。按每 工人120元/八小时计算，平均每件铸件人工成本约为0. 04元，相比传统覆膜砂多叠铸造 工艺每件铸件节约劳力成本0. 11元。若在铁底板与铁盖板之间夹装两幢以上的壳型单元， 每幢包括至少两套以上的壳型单元，将可更大幅度地提高生产效率，降低制造成本。本发明覆膜砂多叠铸造工艺还通过在壳型单元的底部设有盛液槽与下层壳型单 元的铸件型腔连通，用于高温的液态材料冷却过程中补缩，确保铸件的质量；通过在壳型单 元上下表面设相互啮合的凹槽、凸台或者使用粘性材料粘连连接，以防止高温的液态材料 渗漏。如此一来，就确保了铸件的质量。另外，本发明覆膜砂多叠铸造工艺的覆膜砂壳型单元直接与大气接触(无潮模砂 型模包裹)，散热快。球墨铸铁化学元素里包含碳、硅、锰等多种熔化和结晶点各不相同的微 量元素。为保证微量元素在一定温度的有效时间里相溶，达到材质要求，就要在熔炼中掺入 各种球化剂，使部分化学元素的高温结晶点延迟，及部分化学元素的低温结晶点延长，实现 共溶。当化学元素共溶时需快速冷却，使它们相溶并结晶。因此本发明覆膜砂多叠铸造工 艺生产球墨铸铁铸件时，可以提高铸件的材质。金相显示本发明覆膜砂多叠铸造工艺生产 球墨铸铁铸件的球化率提高10%以上，石墨更球状而细小，分布更均勻。本发明覆膜砂多叠铸造工艺相对于传统的覆膜砂多叠铸造工艺具有明显的进步 意义，值得推广使用。
图1为实施例一覆膜砂多叠铸造工艺生产时的壳型单元组装结构示意图；图2为实施例二覆膜砂多叠铸造工艺生产时的壳型单元组装结构示意图。
具体实施例方式以下结合附图及优选实施例进一步说明本发明技术方案实施例一本实施例覆膜砂多叠铸造工艺，依次包括以下步骤a 根据铸件图纸制作覆膜砂壳型单元。所述壳型单元中部设有垂直贯穿所述覆膜 砂壳型单元的直浇道；铸件型腔分布于所述直浇道四周，并通过横浇道与其连通。所述壳型 单元的上表面的直浇道周围及下表面的直浇道周围可以分别设有尺寸相互啮合的凹槽或 者凸台，使壳型单元堆叠时紧密连接以防止高温的液态材料渗漏。所述壳型单元由上模和 下模两个模型合模而成，并于热炽部位增厚砂型壁。所述壳型单元的底部设有盛液槽与下 层壳型单元的铸件型腔连通，用于高温的液态材料冷却过程中补缩。b:将三套所述壳型单元垂直堆叠于铁底板上，各壳型单元的直浇道垂直对正。所 述铁底板安装垫脚，用于调整铁底板至水平。c 在最上的壳型单元上面盖上铁盖板。所述铁盖板的中部设有浇口杯与壳型单元 的直浇道对正。所述铁盖板的与壳型单元接触面为凹弧面。所述浇口杯内壁嵌有型砂，以 防止高温的液态材料冷却后沾在其上。d 调整铁底板和铁盖板之间的连接元件，使铁底板和铁盖板将壳型单元压紧。所 述连接元件使用矩形铁框，此时，需在所述铁盖板的与矩形铁框接触面设有密集的横向细
小弄齿。e:从铁盖板的浇口杯浇注高温的液态材料，在重力作用下高温的液态材料充盈铸 件型腔、横浇道和直浇道。f 高温的液态材料凝固冷却后，即得铸件。如图1为本实施例覆膜砂多叠铸造工艺生产时的壳型单元组装结构示意图。三个 壳型单元的堆叠在铁底板003上，最上面用铁盖板001压住壳型单元2叠在壳型单元3上 面，壳型单元2下表面的凸台插入壳型单元3上表面的凹槽；壳型单元1叠在壳型单元2上 面，壳型单元1的下表面的凸台插入壳型单元2上表面的凹槽。所述铁底板003安装垫脚 004，用于调整铁底板003至水平。所述铁底板003与铁盖板001之间通过矩形铁框002扣 紧。为了确保矩形铁框002安装的稳固性，铁盖板001的与矩形铁框002接触面设有密集 的横向细小弄齿013。为了夹紧壳型单元，不会由于高温液态材料冲击而膨胀松散，铁盖板 001两翼011下倾斜。从铁盖板001的浇口杯012浇注高温的液态材料，充盈壳型单元的铸件型腔，冷却 凝固后，即得铸件。实施例二本实施例覆膜砂多叠铸造工艺，依次包括以下步骤a 根据铸件图纸制作覆膜砂壳型单元。所述壳型单元中部设有垂直贯穿所述覆膜 砂壳型单元的直浇道；铸件型腔分布于所述直浇道四周，并通过横浇道与其连通。所述壳型单元由上模和下模两个模型合模而成，并于热炽部位增厚砂型壁。所述壳型单元的底部设 有盛液槽与下层壳型单元的铸件型腔连通，用于高温的液态材料冷却过程中补缩。b:将六套所述壳型单元垂直堆叠成为一幢，共三幢壳型单元置于铁底板上。同一 幢的各壳型单元的直浇道垂直对正。所述壳型单元垂直堆叠时使用粘性材料粘连连接，以 防止高温的液态材料渗漏。所述铁底板安装垫脚，用于调整铁底板至水平。c 在最上的壳型单元上面盖上铁盖板。所述铁盖板的中部设有浇口杯与各幢壳 型单元的直浇道连通。所述铁盖板的与壳型单元接触面为凹弧面。所述浇口杯内壁嵌有型 砂，以防止高温的液态材料冷却后沾在其上。d 调整铁底板和铁盖板之间的连接元件，使铁底板和铁盖板将壳型单元压紧。所 述连接元件使用矩形铁框，此时，需在所述铁盖板的与矩形铁框接触面设有密集的横向细
小弄齿。e:从铁盖板的浇口杯浇注高温的液态材料，在重力作用下高温的液态材料充盈铸 件型腔、横浇道和直浇道。f 高温的液态材料凝固冷却后，即得铸件。如图2为本实施例覆膜砂多叠铸造工艺生产时的壳型单元组装结构示意图。三幢 壳型单元的堆叠在铁底板103上，最上面用铁盖板101压住。第一幢壳型单元11、第二幢壳 型单元12、第三幢壳型单元13分别由六个壳型单元垂直堆叠而成，堆叠时相邻壳型单元之 间使用粘性材料粘连连接。铁盖板101的浇口杯112与各幢壳型单元的直浇道连通。所述 铁底板103安装垫脚104，用于调整铁底板103至水平。所述铁底板103与铁盖板101之间 通过矩形铁框102扣紧。为了确保矩形铁框102安装的稳固性，铁盖板101的与矩形铁框 102接触面设有密集的横向细小弄齿113。为了夹紧壳型单元，不会由于高温液态材料冲击 而膨胀松散，铁盖板101两翼111下倾斜。从铁盖板101的浇口杯112浇注高温的液态材料，充盈壳型单元的铸件型腔，冷却 凝固后，即得铸件。
权利要求
覆膜砂多叠铸造工艺，依次包括以下步骤a根据铸件图纸制作覆膜砂壳型单元，所述壳型单元中部设有垂直贯穿所述覆膜砂壳型单元的直浇道；铸件型腔分布于所述直浇道四周，并通过横浇道与其连通；b将至少两套所述壳型单元垂直堆叠于铁底板上，各壳型单元的直浇道垂直对正；c在最上的壳型单元上面盖上铁盖板，所述铁盖板的中部设有浇口杯与壳型单元的直浇道连通；d调整铁底板和铁盖板之间的连接元件，使铁底板和铁盖板将壳型单元压紧；e从铁盖板的浇口杯浇注高温的液态材料，在重力作用下高温的液态材料充盈铸件型腔、横浇道和直浇道；f高温的液态材料凝固冷却后，即得铸件。
2.如权利要求1所述的覆膜砂多叠铸造工艺，其特征在于所述壳型单元的上表面的 直浇道周围及下表面的直浇道周围分别设有尺寸相互啮合的凹槽或者凸台，使壳型单元堆 叠时紧密连接以防止高温的液态材料渗漏。
3.如权利要求1所述的覆膜砂多叠铸造工艺，其特征在于所述壳型单元垂直堆叠时 使用粘性材料粘连连接，以防止高温的液态材料渗漏。
4.如权利要求1所述的覆膜砂多叠铸造工艺，其特征在于所述壳型单元由上模和下 模两个模型合模而成，并于热炽部位增厚砂型壁。
5.如权利要求1所述的覆膜砂多叠铸造工艺，其特征在于所述壳型单元的底部设有 盛液槽与下层壳型单元的铸件型腔连通，用于高温的液态材料冷却过程中补缩。
6.如权利要求1所述的覆膜砂多叠铸造工艺，其特征在于所述铁底板安装垫脚，用于 调整铁底板至水平。
7.如权利要求1所述的覆膜砂多叠铸造工艺，其特征在于所述铁盖板的与壳型单元 接触面为凹弧面。
8.如权利要求1所述的覆膜砂多叠铸造工艺，其特征在于所述浇口杯内壁嵌有型砂。
9.如权利要求1所述的覆膜砂多叠铸造工艺，其特征在于步骤d所述连接元件为矩 形铁框。
10.如权利要求9所述的覆膜砂多叠铸造工艺，其特征在于所述铁盖板的与矩形铁框 接触面设有密集的横向细小弄齿。
全文摘要
本发明涉及铸造工艺技术领域，特别涉及一种覆膜砂多叠铸造工艺根据铸件图纸制作覆膜砂壳型单元后，将至少两套所述壳型单元垂直堆叠于铁底板上，盖上铁盖板并用连接元件夹紧；然后从铁盖板的浇口杯浇注高温的液态材料，在重力作用下高温的液态材料充盈铸件型腔、横浇道和直浇道；高温的液态材料凝固冷却后，即得铸件。本发明工艺，在确保铸件质量的前提下，大大提高铸造工艺生产效率，降低了生产成本。
文档编号B22C9/20GK101879582SQ20101024242
公开日2010年11月10日 申请日期2010年8月2日 优先权日2010年8月2日
发明者孙盛, 陈伟达 申请人:宁波市艾宏球墨铸造有限公司