一种消失模铸造工艺的制作方法
【专利摘要】一种消失模铸造工艺，依次包括如下步骤：步骤a：模型制作；步骤b：将与铸件尺寸形状相似的模型粘结组合成模型簇，刷涂耐火层并烘干；步骤c：将烘干后的模型簇埋在砂箱中，震实并盖上塑料布；步骤d：在负压作用下浇铸成形；步骤e：在浇铸完毕后，揭开塑料布，在与步骤c的相同的负压下继续抽取真空数分钟至铸件表面硬化后，充分冷却，翻箱取件。本工艺优点为，铸件的组织结构改变，晶粒变得细小，铸件的机械性能增强，化学成份更合格，铸件涂料层剥壳脱落更彻底。
【专利说明】一种消失模铸造工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种铸造工艺，特别是一种真空消失模的铸造工艺。
【背景技术】
[0002]传统砂型铸造流程，要经过制造模型、制造芯盒、芯骨准备、浇注口准备、配砂准备、芯砂准备、砂箱准备、涂料准备、制芯造型、合箱、浇注、清砂、打磨浇口、清铲飞边等一系列的工艺过程，才能出铸件。这种工艺步骤比较复杂，由于工艺中型芯组合会造成误差，取芯后还要处理毛刺和飞边，增加了机械处理的程序，而且时有出现废品，另外，清砂、打磨多造成环境的污染。
[0003]消失模铸造工艺已经是一门成熟的工艺技术，传统的消失模铸造工艺是将与铸件尺寸形状相似的泡沫模型粘结组合成模型簇，刷涂耐火层并烘干后，埋在干石英砂箱中，经过振实，盖上塑料布，在负压作用下浇铸成形，浇铸完毕，在塑料布不动的情况下，降低真空度并继续抽真空数分钟至铸件表面硬化成形后停止吸真空(该抽取真空的具体时间由铸件情况决定，目的是为了使铸件表面硬化成形)，揭开塑料布，充分冷却完毕后，翻箱取件。传统的消失模铸造工艺认为:为了保证不塌箱，必须在塑料布不动的前提下降低真空度抽取真空数分钟，这是传统消失模铸造工艺存在的误区；传统消失模铸造工艺浇铸后的铸件内部存在较大的应力，传统工艺为了解决铸件内部存在应力答得特点，采用的方法是，在铸造工艺完成后进行单独的失效处理；还有传统工艺中由于铸件表面冷却的速度较慢，消失模气化后的部分残余碳元素易由外向内渗入铸件，导致铸件化学成份改变，铸件的微观结构改变，性能改变，从而造成铸件不符合要求。
【发明内容】
[0004]为了解决上述技术存在浇铸完毕立即揭开塑料布会造成塌箱的技术偏见，问题，本发明提供一种消失模铸造工艺，具有不塌箱的有益效果。
[0005]本发明是通过如下技术方案实现的:
一种消失模铸造工艺，依次包括如下步骤:
步骤a:模型制作；
步骤b:将与铸件尺寸形状相似的模型粘结组合成模型簇，刷涂耐火层并烘干；
步骤c:将烘干后的模型簇埋在砂箱中，震实并盖上塑料布；
步骤d:在负压作用下浇铸成形；
步骤e:在浇铸完毕后，揭开塑料布，在与步骤c的相同的负压下继续抽取真空数分钟至铸件表面硬化后，充分冷却，翻箱取件。
[0006]所述步骤a模型制作的泡塑珠粒选用可发性聚苯乙烯树脂珠粒，选用的原始珠粒的粒径小于或等于铸件的最小壁厚的1/9?1/10。
[0007]预发泡所述可发性聚苯乙烯树脂珠粒:方法有三种:热水预发泡、蒸汽预发泡和真空预发泡。
[0008]预发泡后进行熟化:经预发泡的可发性聚苯乙烯树脂珠粒放置在干燥、通风的料仓中，除去珠粒表面的水分,熟化时间在8?48小时。
[0009]熟化后进行发泡成型:将预发泡且熟化的可发性聚苯乙烯树脂珠粒填充到金属模具的型腔内加热，使珠粒再次膨胀，填满珠粒间的空隙，并使珠粒间相互融合，形成平滑表面，即模型。
[0010]所述步骤c中，将带有抽气室的砂箱放在振动台上，并卡紧，底部放入底砂，砂床厚度在5(Tl00mm以上，振动紧实，型砂为无粘结剂、无填加物、不含水的干石英砂；放置EPS模型组，并培砂固定；加入干砂，同时施以振动X、Y、Z三个方向，时间为3(Γ60秒；砂箱表面用塑料薄膜密封，用真空泵将砂箱内抽成一定真空，靠大气压力与铸型内压力之差将砂粒粘结在一起，维持铸型浇铸过程不崩散。
[0011]所述步骤e:冷却清理冷却后，将砂箱倾斜吊出铸件或直接从砂箱中吊出铸件均可，铸件与干砂自然分离。
[0012]还包括单独进行失效处理的f步骤。
[0013]有益效果:
第一，本发明克服了现有技术的偏见而发明一种新的工艺，在揭开塑料布后保持浇铸时的真空度继续抽取真空，能够使砂箱不塌箱。
[0014]第二，在抽取真空的作用下，大量冷空气进入砂箱，砂箱内铸件的表面温度骤降，但铸件内部稳定温度基本不变。数分钟后停止抽真空，内部热量通过热传导向外扩散，这个过程相当于对铸件进行了一次失效处理，消除了铸件内的残余应力，铸件的组织结构改变，铸件的机械性能增强。这样可以省掉传统工艺的单独进行失效处理的工序，但同时达到传统工艺进行时效处理后的性能，其工艺简单、节约了生产成本；当然也可以继续时效处理，进一步增强铸件的机械性能。
[0015]第三，由于消失模涂料层和铸件的收缩率不同，通过骤冷和热传导的变化使得涂料层和铸件之间形成一次撞击，而使他们之间产生间隙，翻箱后涂料层很容易剥离。
【具体实施方式】
[0016]下面结合实施例对本发明作进一步的介绍:
一种消失模铸造工艺，依次包括如下步骤:
步骤a:模型制作；
步骤b:将与铸件尺寸形状相似的模型粘结组合成模型簇，刷涂耐火层并烘干；
步骤c:将烘干后的模型簇埋在砂箱中，震实并盖上塑料布；
步骤d:在负压作用下浇铸成形；
步骤e:在浇铸完毕后，揭开塑料布，在与步骤c的相同的负压下继续抽取真空数分钟至铸件表面硬化后，充分冷却，翻箱取件。
[0017]1、泡塑珠粒的选用
消失模铸造专用的泡沫珠粒有三种。选用可发性聚苯乙烯树脂珠粒(简称EPS);珠粒特点:半透明珠粒，预发泡倍数40飞0，粒径为0.1f0.80亳米，一般选用的原始珠粒的粒径小于或等于铸件的最小壁厚的1/9?1/10。
[0018]2、模型制作 ①预发泡
EPS珠粒在加入模具前，要先进行预发泡，以使珠粒膨胀到一定尺寸。预发泡过程决定了模型的密度、尺寸稳定性及精度，是关键环节之一。适用于EPS珠粒予发泡的方法有三种:热水预发泡、蒸汽预发泡和真空预发泡。真空预发泡的珠粒发泡率高，珠粒干燥，应用较多。
[0019]②熟化
经预发泡的EPS珠粒放置在干燥、通风的料仓中一定时间。以便使珠粒泡孔内外界压力平衡，使珠粒具有弹性和再膨胀能力，除去珠粒表面的水分。熟化时间在8?48小时。
[0020]③发泡成型
将预发泡且熟化的EPS珠粒填充到金属模具的型腔内，加热，使珠粒再次膨胀，填满珠粒间的空隙，并使珠粒间相互融合，形成平滑表面，即模型。出模前必须进行冷却，使模型降温至软化温度以下，模型硬化定形后，才能出模。出模后还应有模型干燥及尺寸稳定的时间。设备有蒸缸及自动成形的成型机两种。
[0021](3)模型组合成簇
将自行加工好或外购的泡塑模型与浇冒口模型组合粘结在一起，形成模型簇，这种组合有时在涂料前进行，有时在涂层制备后埋箱造型时进行。是消失模实型铸造不可缺少的一道工序。目前使用的粘结材料:橡胶乳液、树脂溶剂和热熔胶及胶带纸。
[0022](4)模型涂层
实型铸造泡塑模型表面必需涂一层一定厚度的涂料，形成铸型内壳。其涂层的作用是为了提高EPS模型的强度和刚度，提高模型表面抗型砂冲刷能力，防止加砂过程中模型表面破损及振动造型及负压定型时模型的变形，确保铸件的尺寸精度。外购的消失模铸造专用涂料，在涂料搅拌机内加水搅拌，使其得到合适的粘度。搅拌后的涂料放入容器内，用浸、刷、淋和喷的方法将模型组涂覆。一般涂两遍，使涂层厚度为0.5?2mm。据铸件合金种类、结构形状及尺寸大小不同选定。涂层在4(T50°C下烘干。
[0023](5)振动造型
其工序包括如下工序:砂床制备一放置EPS模型一填砂一密封定型 ①砂床制备
将带有抽气室的砂箱放在振动台上，并卡紧。底部放入一定厚度的底砂(一般砂床厚度在5(Tl00mm以上)，振动紧实。型砂为无粘结剂、无填加物、不含水的干石英砂。黑色金属温度高，可选用较粗的砂，铝合金采用较细砂子。型砂经处理后要反复使用。砂箱为单面开口、设有抽气室或抽气管、起吊或行走机构的砂箱。
[0024]②放置EPS模型
振实后，其上据工艺要求放置EPS模型组，并培砂固定。
[0025]③填砂
加入干砂(几种加砂方法)，同时施以振动(Χ、γ、ζ三个方向)，时间一般为3(Γ60秒，使型砂充满模型的各个部位，且使型砂的堆积密度增加。
[0026]④密封定型
砂箱表面用塑料薄膜密封，用真空泵将砂箱内抽成一定真空，靠大气压力与铸型内压力之差将砂粒“粘结”在一起，维持铸型浇注过程不崩散，称之为“负压定型。较为常用。
[0027](6)浇注置换
EPS模型一般80°C左右软化，42(T480°C时分解。分解产物有气体、液体及固体三部分。热分解温度不同，三者含量不同。实型铸造浇注时，在液体金属的热作用下，EPS模型发生热解气化，产生大量气体，不断通过涂层型砂，向外排放，在铸型、模型及金属间隙内形成一定气压，液体金属不断地占据EPS模型位置，向前推进，发生液体金属与EPS模型的置换过程。置换的最终结果是形成铸件。浇注操作过程采用慢决——慢。并保持连续浇注，防止浇注过程断流。浇后铸型真空维持3飞分钟后停泵。浇注温度比砂型铸造的温度高 3(T50°C。
[0028](7)冷却清理
冷却后，实型铸造落砂最为简单，将砂箱倾斜吊出铸件或直接从砂箱中吊出铸件均可，铸件与干砂自然分离。分离出的干砂处理后重复使用。
[0029]进一步优选的，还包括单独进行失效处理的f步骤。
【权利要求】
1.一种消失模铸造工艺，其特征在于，依次包括如下步骤: 步骤a:模型制作； 步骤b:将与铸件尺寸形状相似的模型粘结组合成模型簇，刷涂耐火层并烘干； 步骤c:将烘干后的模型簇埋在砂箱中，震实并盖上塑料布； 步骤d:在负压作用下浇铸成形； 步骤e:在浇铸完毕后，揭开塑料布，在与步骤c的相同的负压下继续抽取真空数分钟至铸件表面硬化后，充分冷却，翻箱取件。
2.根据权利要求1所述的消失模铸造工艺，其特征在于，所述步骤a模型制作的泡塑珠粒选用可发性聚苯乙烯树脂珠粒，选用的原始珠粒的粒径小于或等于铸件的最小壁厚的1/9 ?1/10 。
3.根据权利要求2所述的消失模铸造工艺，其特征在于，预发泡所述可发性聚苯乙烯树脂珠粒:方法有三种:热水预发泡、蒸汽预发泡和真空预发泡。
4.根据权利要求3所述的消失模铸造工艺，其特征在于，预发泡后进行熟化:经预发泡的可发性聚苯乙烯树脂珠粒放置在干燥、通风的料仓中，除去珠粒表面的水分，熟化时间在8?48小时。
5.根据权利要求4所述的消失模铸造工艺，其特征在于，熟化后进行发泡成型:将预发泡且熟化的可发性聚苯乙烯树脂珠粒填充到金属模具的型腔内加热，使珠粒再次膨胀，填满珠粒间的空隙，并使珠粒间相互融合，形成平滑表面，即模型。
6.根据权利要求1所述的消失模铸造工艺，其特征在于，所述步骤c中，将带有抽气室的砂箱放在振动台上，并卡紧，底部放入底砂，砂床厚度在5(Tl00mm以上，振动紧实，型砂为无粘结剂、无填加物、不含水的干石英砂；放置EPS模型组，并培砂固定；加入干砂，同时施以振动X、Y、Z三个方向，时间为3(Γ60秒；砂箱表面用塑料薄膜密封，用真空泵将砂箱内抽成一定真空，靠大气压力与铸型内压力之差将砂粒粘结在一起，维持铸型浇铸过程不崩散。
7.根据权利要求1所述的消失模铸造工艺，其特征在于，所述步骤e:冷却清理冷却后，将砂箱倾斜吊出铸件或直接从砂箱中吊出铸件均可，铸件与干砂自然分离。
8.根据权利要求f7所述的消失模铸造工艺，其特征在于，还包括单独进行失效处理的f步骤。
【文档编号】B22C9/04GK104190868SQ201410496681
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月25日 优先权日:2014年9月25日
【发明者】陈凌, 王琰, 任琪, 程晓 申请人:无锡康柏斯机械科技有限公司