一种低压失蜡精密铸造系统的制作方法

本实用新型涉及一种铸造系统，特别涉及一种低压失蜡精密铸造系统，属于金属铸造技术领域。

背景技术：

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。

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。

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。

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。

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。⑸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。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种低压失蜡精密铸造系统，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。

为解决以上技术问题，本实用新型的一种低压失蜡精密铸造系统，包括位于低压铸造机中的保温炉，所述保温炉的液相空间插有升液管，所述保温炉的气相空间侧壁通过进气阀与压缩空气管连接，所述升液管的顶部伸出所述保温炉且位于所述低压铸造机的工作台中心孔中，所述低压铸造机的工作台上方固定有吊装钢板，所述吊装钢板的上方固定有造型钢板，所述造型钢板的上方固定有砂箱，所述砂箱的顶端覆盖有压紧钢板，所述压紧钢板上方压有压紧装置，所述砂箱的内腔中心设有组合型壳，所述组合型壳与所述升液管共轴线；所述组合型壳包括自上而下依次贯通的薄壁产品型壳、内浇口型壳、横浇道型壳和浇口杯型壳，所述浇口杯型壳的下端位于所述造型钢板的中心孔中且两者之间密封，所述浇口杯型壳的下端口与所述升液管的上端口密封对接；所述组合型壳的外周及所述薄壁产品型壳的内部空间填充有干砂。

相对于现有技术，本实用新型取得了以下有益效果：⑴增加了造型钢板，可以先将造型钢板放置在平整的地面上，将组合型壳置于造型钢板的中心孔中且浇口杯型壳朝下；由于造型钢板的中心孔比较小，便于实现与浇口杯型壳之间的密封与固定，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。⑶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。⑷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，从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；然后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0MPa，升液管及其上方的未凝固金属液流回保温炉中；接着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，落砂后切去多余部分即得到薄壁产品。⑸对于结构复杂的薄壁产品进行熔模精密铸造，本实用新型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。⑹本实用新型在进行低压浇注时，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。

作为本实用新型的改进，所述浇口杯型壳为上小下大的喇叭口，所述浇口杯型壳的上端口与横浇道型壳的中心相连接且相互贯通，所述横浇道型壳的各端头水平向外对称延伸，所述横浇道型壳的各端头上方分别与所述内浇口型壳的下端口连接并相互贯通，各所述内浇口型壳的上端口分别与所述薄壁产品型壳的下端面连接并相互贯通。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。

作为本实用新型的进一步改进，所述浇口杯型壳的下部外周与所述造型钢板的中心孔内壁之间填充有石棉绳，所述浇口杯型壳的上部外周覆盖有石棉垫，所述石棉垫的外周包覆有保温套，所述保温套由相对称的两半合围并拼接而成。石棉绳实现了浇口杯型壳下部与造型钢板中心孔之间的密封与定位，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；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。

作为本实用新型的进一步改进，所述保温套的外周覆盖有粘土砂，所述粘土砂的顶部填充在所述横浇道型壳的下方，所述粘土砂的底部填充在所述造型钢板的上方，所述粘土砂的外周填充有所述干砂。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。

作为本实用新型的进一步改进，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加大金属液泄漏风险，避免发生因金属液泄漏导致重大人身设备事故。

作为本实用新型的进一步改进，所述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；所述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。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。

作为本实用新型的进一步改进，所述薄壁产品型壳的上部侧壁上均匀设有透气微孔。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。

作为本实用新型的进一步改进，所述吊装钢板的顶面外缘对称设有吊装钢板吊环，所述造型钢板的顶面外缘对称设有造型钢板吊环。通过造型钢板吊环可以平稳地起吊造型钢板，通过吊装钢板吊环可以平稳地起到吊装钢板。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明，附图仅提供参考与说明用，非用以限制本实用新型。

图1为本实用新型低压失蜡精密铸造系统的结构示意图。

图2为图1中A部位的放大图。

图3为组合型壳的结构示意图。

图4为保温套合围前的立体图。

图5为保温套合围后的立体图。

图6为升液管的主视图。

图7为升液管法兰部位的装配图。

图8为浇口杯蜡模与横浇道蜡模的主视图。

图9为图8的俯视图。

图10为图8中沿B-B的剖视图。

图11为图10中覆盖横浇道堵头的示意图。

图12为浇口杯蜡模与横浇道蜡模的立体分解图。

图13为本实用新型铸造加工后的产品。

图中：1.低压铸造机；1a.低压铸造机工作台；2.保温炉；V1.进气阀；3.升液管；3a.升液管法兰；3b.凸圈；4.内密封垫；5.外密封垫；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

如图1至图3所示，本实用新型的低压失蜡精密铸造系统包括位于低压铸造机1中的保温炉2，保温炉2的液相空间插有升液管3，保温炉2的气相空间侧壁通过进气阀V1与压缩空气管连接，升液管3的顶部伸出保温炉2且位于低压铸造机工作台1a的中心孔中，低压铸造机的工作台上方固定有吊装钢板6，吊装钢板6的上方固定有造型钢板7，造型钢板7的上方固定有砂箱9，砂箱9的顶端覆盖有压紧钢板10，压紧钢板10上方压有压紧装置，砂箱9的内腔中心设有组合型壳8，组合型壳8与升液管3共轴线；组合型壳8包括自上而下依次贯通的薄壁产品型壳8a、内浇口型壳8b、横浇道型壳8c和浇口杯型壳8d，浇口杯型壳8d的下端位于造型钢板7的中心孔中且两者之间密封，浇口杯型壳8d的下端口与升液管3的上端口密封对接；组合型壳8的外周及薄壁产品型壳8a的内部空间填充有干砂9b。

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8b的下端口连接并相互贯通，各内浇口型壳8b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8d的下部外周与造型钢板7的中心孔内壁之间填充有石棉绳11。浇口杯型壳8d的上部外周覆盖有石棉垫12，石棉垫12的外周包覆有保温套13。

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8d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。

保温套13的外周覆盖有粘土砂9a，粘土砂9a的顶部填充在横浇道型壳8c的下方，粘土砂9a的底部填充在造型钢板7的上方，粘土砂9a的外周填充有干砂9b。

如图6、图7所示，升液管3的流道内径大于浇口杯型壳8d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。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。

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1a的定位槽中；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。造型钢板定位销7a可以实现造型钢板7与吊装钢板6之间的准确定位，吊装钢板定位柱6a可以实现吊装钢板6与低压铸造机工作台1a之间的准确定位，可以确保低压铸造机工作台1a、升液管3与组合型壳8之间共轴线，且吊装时校准快捷方便。

薄壁产品型壳8a的上部侧壁上均匀设有透气微孔8e。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8e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。

吊装钢板6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。

组合型壳8依次按如下步骤制造而成：⑴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14为上小下大的圆锥形，浇口杯蜡模14的上端与横浇道蜡模15的中心相连接，横浇道蜡模15的各端头水平向外对称延伸，横浇道蜡模15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。⑵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。⑶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。⑷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。⑸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。⑹按照步骤⑸同样的方法在组合蜡模外周继续依次形成第五、六层型壳。⑺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；⑻将上述包覆有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，得到空腔的组合型壳；⑼将脱完蜡的组合型壳放入焙烧炉中，用1050±10℃的高温焙烧1～1.2小时，然后冷却至500±10℃。

本实用新型低压失蜡精密铸造系统的工作过程依次包括如下步骤：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的浇口杯型壳8d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8d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8c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之上且使两者固定连接，造型钢板7的中心孔与吊装钢板的中心孔共轴线；⑸将吊装钢板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；⑹将保温炉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8d的下端口对接且两者之间实现密封；⑺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8d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8c、内浇口型壳8b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；⑻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0MPa，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。

以上所述仅为本实用新型之较佳可行实施例而已，非因此局限本实用新型的专利保护范围。除上述实施例外，本实用新型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，均落在本实用新型要求的保护范围内。