本发明涉及精密铸造
技术领域：
，特别涉及一种熔模精密铸造壳体的加工工艺。
背景技术：
：熔模精密铸造又称“失蜡铸造”，通常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，然后进行浇注，而获得铸件的一种方法，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”可用熔模铸造法生产的合金种类有碳素钢、合金钢、耐热合金、不锈钢、精密合金、永磁合金、轴承合金、铜合金、铝合金、钛合金和球墨铸铁等。熔模铸件的形状一般都比较复杂，铸件上可铸出孔的最小直径可达0.5mm，铸件的最小壁厚为0.3mm，在生产中可将一些原来由几个零件组合而成的部件，通过改变零件的结构，设计成为整体零件而直接由熔模铸造铸出，以节省加工工时和金属材料的消耗，使零件结构更为合理。熔模铸造工艺过程较复杂，且不易控制，使用和消耗的材料较贵，故它适用于生产形状复杂、精度要求高、或很难进行其它加工的小型零件，如涡轮发动机的叶片等。公开号为102019353a的中国专利公开了一种复杂薄壁件的精密铸造成型方法，包括以下步骤：1)蜡模模具制造；2)压制蜡模；3)浇注系统设计及制作；4)组型：采用液体蜡将第2)步压制的蜡模及第3)步压制的浇口杯、十字形横浇道、直浇道)及内浇口进行粘结，形成整体；5)挂砂；6)模壳焙烧：在箱式电阻炉中焙烧模壳，焙烧完成后取出模壳清理内腔残留物；7)熔炼及浇注；8)铸件清理；9)热处理后制得复杂薄壁件成品。该方法采用直接铸造的方式，获得接近所要求几何尺寸的核反应堆管座，经过本方法后只需少量机械加工即可完成管座制造，使其制造成本显著降低。在上述的加工步骤中在挂砂后直接在箱式电阻炉内进行模壳焙烧，焙烧的过程中蜡料流制成接欧股强度高的型壳，但是直接焙烧往往会存在生产出的型壳的强度低，浇注时容易出现跑火的现象，从而造成铸件报废的现象，造成损失。技术实现要素：针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种熔模精密铸造壳体的加工工艺，通过该工艺生产出的型壳强度稳定，精度较高。本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种熔模精密铸造壳体的加工工艺，其特征是：包括有如下的制备工艺，步骤1射蜡：射蜡机将蜡料注入模箱形成铸件模型，射蜡结束脱模，将铸件模型置于水中冷却；步骤2组树：用电烙铁片将铸件模型与浇口棒融化粘合；步骤3制壳：a、铸件模型放入硅熔胶中预湿，b、铸件模型表面涂覆面层浆料，沾面层砂、面层干燥；c、干燥后的铸件模型放入硅熔胶中预湿，d、干燥后的铸件模型涂覆背层浆料，砂粉浸润表面，晾干；e、重复b操作3～4次，制成型壳；步骤4脱蜡：型壳在170℃下蒸汽加热，脱出蜡料；步骤5烧结成型：步骤4中的脱蜡后的型壳在烧结炉中1000-1100℃下烧结1h；步骤6熔炼浇注：将重熔不锈钢成品铸锭，熔化后将钢液倒入浇包中进行铸件浇注，浇注前将模壳预热以备浇注；步骤7震壳：应用震壳机除去铸件毛坯表面的铸件模型；步骤8抛丸：平整表面；步骤9切割：将毛坯从浇口棒上切下；步骤10表面处理。通过上述技术方案，步骤1中，通过射蜡机将蜡料注入模箱中能够形成铸件模型，铸件模型是用来形成耐火型壳中型腔的模型，具有高尺寸精度和高表面光洁度；经过沾浆、沾砂后能够形成较高强度的耐火型壳；对铸件模型和面层型壳充分干燥后，将模组放在硅胶熔液中浸一浸，然后在进行下一步的操作，预湿的目的是在面层上增加硅熔胶的质量，从而加大面层的高温强度，防止因面层缺陷而产生中诸多铸件表面缺陷；从型壳中取出蜡模以形成铸型空腔。必须进行脱蜡，而脱出的蜡也可以回收利用，同时采用蒸汽进行脱蜡，能够避免壳体膨胀造成的精度降低的效果；烧结成型能够除去壳体中的水分、残蜡及其他杂质，而且通过焙烧能够使得型壳的强度增高，型腔更为干净；为提高合金的充型能力，防止浇不足和冷隔缺陷，要在型壳从焙烧炉中取出后，在高温下进行浇注，此时金属在型壳中冷却较慢，能在流动性较高的情况下充填铸型，故铸件能很好的复制型腔的形状，提高了铸件的精度；而铸件形成之后通过震壳机就能够出去表面的型壳，除去型壳后就能够显露出铸件的形状，然后对铸件进行表面平整，将铸件毛坯从浇口棒上切下进行表面处理。本发明进一步设置为：步骤1中蜡料包括有如下重量份数的组分：10～40份的硅熔胶，30～45份石蜡，5～10份的聚二甲基硅氧烷，5～10份的微晶蜡，15～20份的硬脂酸，5～10份二甲基硬酯铅盐和5～10份硬酯酸钠。通过上述技术方案，硅熔胶为纳米级的二氧化硅颗粒在水中或熔剂中的分散液，用于薄壳精密铸造，可使壳型强度大、铸造光洁度高，粗糙度小，尺寸精度高；石蜡是从石油里提炼出来的固体结晶产品，它由多种碳氢化合物，主要是正烷烃组成，还含有异构烷烃、环烷烃及少量的芳香烃，石蜡化学性质较稳定，不易与碱类、无机酸类及卤族元素起作用，石蜡遇热熔化；聚二甲基硅氧烷具有耐热性，耐寒性，粘度随温度变化小，防水性，表面张力小，具有生理惰性、良好的化学稳定性，而且还具有顺滑性，在脱模的时候能够减少模箱与铸件模型的粘结性，提高铸件模型的精度；微晶蜡和石蜡一样，都是从石油里提炼出来的，其区别在于石蜡来自石油蒸馏出来的馏分，而微晶蜡则是从石油蒸馏后留下的渣油中分离出来的，微晶蜡的硬度小，柔韧性很好，受力后容易变形，不易碎裂；硬酯酸主要作为表面活性剂的基础原料而得到广泛应用，精密铸造中作蜡模，一方面能够增加硬度，另一方面能够增加润滑，其脱模的作用，而且能够增加石蜡的硬度，二甲基硬酯铅盐硬质酸钠具有优良的润滑性，加工性能好，与二甲基硬酯铅盐和硬脂酸并用于硬制品中，可提高凝胶化速度。本发明进一步设置为：步骤1中的蜡料的温度为70～100℃。通过上述技术方案，蜡料的温度设置为70～100℃，能够保持蜡料处于熔融的状态，有效避免温度过低发生凝结。本发明进一步设置为：步骤3中的面层浆料包括有如下重量份数的组份，1～2份脱脂剂，10～40份硅熔胶，10～40份的锆英砂，10～20份水玻璃，10～15份硅酸乙酯，1～2份白炭黑。通过上述技术方案，脱脂剂的加入能够将酯基水解掉，使得油垢易于脱离金属表面；硅熔胶为纳米级的二氧化硅颗粒在水中或熔剂中的分散液，用于薄壳精密铸造，可使壳型强度大、铸造光洁度高，粗糙度小，尺寸精度高，锆英砂是一种以锆的硅酸盐(zrsio4)为主要组成的矿物，极耐高温，其熔点达2750，并耐酸腐蚀，较其他普通耐熔材料有较强的化学稳定性，具有较低的热膨胀性、较高的导热性，则在脱蜡的时候不易发生涨裂；水玻璃粘结力强、强度较高，耐酸性、耐热性好，加入面层浆料中能够增强面层浆料的强度；硅酸乙酯的加入能够使得型壳的表面强度增加，则在铸造铸件时型壳轻度高不易发生形变，这还能够保证铸件产品的精度，而且和硅溶胶的复合作用能够降低制壳的生产周期；白炭黑的加入也能够使得面层浆料的强度增加，型壳强度高，生产的铸件精度高。本发明进一步设置为：步骤3中的面层砂和砂粉均选择莫来砂。通过上述技术方案，为硅酸铝质耐火材料，一般应用在不锈钢精密铸造工艺中，耐火度1750度左右，浇注的铸件，易脱壳、不变形、不易缩尺、光洁度好、成品率高。本发明进一步设置为：步骤3中的背层浆料包括如下重量份数的组份，10～40份的硅熔胶，10～20份的莫来粉，1～2份聚四氟乙烯纤维。通过上述技术方案，硅熔胶为纳米级的二氧化硅颗粒在水中或熔剂中的分散液，用于薄壳精密铸造，可使壳型强度大、铸造光洁度高，粗糙度小，尺寸精度高；莫来粉是由莫来石生料经过高温焙烧、破碎、筛分、雷蒙、除铁等机加工工艺而制成具有铝高、含铁低、硬度高、热膨胀系数小、耐火度高、热化学性能稳定等优良的莫来石系列砂、粉，主要用于熔膜铸造、石膏填料v法造型与真空吸铸的造型材料，及大、中、小型铸钢、铸铜件、炉衬的耐火材料，还用于制造水玻璃、耐火制品、混凝土材料等；聚四氟乙烯纤维在其分子结构中，氟原子体积较氢原子大，氟碳键的结合力也强，起了保护整个碳-碳主链的作用，使聚四氟乙烯纤维化学稳定性极好，耐腐蚀性优于其他合成纤维品种；纤维表面有蜡感，摩擦系数小；实际使用温度120～180℃；还具有较好的耐气候性和抗挠曲性；同时还能够增强型壳的结构强度；白炭黑的加入也能够使得面层浆料的强度增加，型壳强度高，生产的铸件精度高。本发明进一步设置为：步骤3中a步骤预湿的时间为2～5s。。通过上述技术方案，预湿2～5s能够充分的使得型壳表面的缺陷处也涂覆硅熔胶，使得型壳表面光滑。本发明进一步设置为：步骤3中涂覆面层浆料和背层浆料时铸件模型与浆面呈40～45度，并用气枪吹去表面气泡。通过上述技术方案，角度的存在能够使得型壳上的沟槽、拐角、字码、图案、通孔、盲孔均能敷上浆料，然后用气枪吹去表面的气泡，同时不停的转动模组，使多余的浆料滴除，形成完整均匀涂层。本发明进一步设置为：步骤4中蒸汽加压压力为0.4～0.7mpa。通过上述技术方案，蒸汽加热的压力设置在该范围内，能够使得在脱蜡过程中压力能够将型壳压紧，防止型壳内的蜡料脱落造成的型壳的张开。本发明进一步设置为：步骤6中型壳预热至600～700℃。通过上述技术方案，先对型壳预热，型壳保持足够高的温度，能够防止其发生在加入钢液时发生涨裂。综上所述，本发明对比于现有技术的有益效果为：1、射蜡步骤中生产出来的铸件模型具有较好的轻度，而且易于从型膜上脱模，生成的铸件模型精度高；2、制壳步骤中生产出来的型壳结构强度高，厚度足够，型壳表面平整，光滑，精度高；3、使用的材料经济，加工成的铸件成品率高。具体实施方式以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。一种熔模精密铸造壳体的加工工艺实施例1步骤1射蜡：射蜡机将70℃的蜡料注入模箱形成铸件模型，射蜡结束脱模，将铸件模型置于水中冷却；其中蜡料包括有如下重量分数的组分，10份的硅熔胶，30份石蜡，5份的聚二甲基硅氧烷，5份的微晶蜡，15份的硬脂酸，5份二甲基硬酯铅盐和5份硬酯酸钠；步骤2组树：用电烙铁片将铸件模型与浇口棒融化粘合；步骤3制壳：a、铸件模型放入硅熔胶中预湿，b、铸件模型表面涂覆面层浆料，沾面层砂莫来砂、面层干燥，其中面层浆料包括有如下重量分数的组分，1份脱脂剂，10份硅熔胶，10份的锆英砂，10份水玻璃，10份硅酸乙酯，1份白炭黑；c、干燥后的铸件模型放入硅熔胶中预湿；d、干燥后的铸件模型涂覆背层浆料，莫来砂砂粉浸润表面，晾干，其中背层浆料包括如下重量分数的组份，10份的硅熔胶，10份的莫来粉，1份聚四氟乙烯纤维；e、重复b操作4次，制成型壳；步骤4脱蜡：型壳在170℃，0.4mpa压力下蒸汽加热，脱出蜡料；步骤5烧结成型：步骤4中的脱蜡后的型壳在烧结炉中1000℃下烧结1h；步骤6熔炼浇注：将重熔不锈钢成品铸锭，熔化后将钢液倒入浇包中进行铸件浇注，浇注前将模壳预热至600℃以备浇注；步骤7震壳：应用震壳机除去铸件毛坯表面的铸件模型；步骤8抛丸：平整表面；步骤9切割：将毛坯从浇口棒上切下；步骤10表面处理。实施例2步骤1射蜡：射蜡机将80℃的蜡料注入模箱形成铸件模型，射蜡结束脱模，将铸件模型置于水中冷却；其中蜡料包括有如下重量分数的组分，20份的硅熔胶，33份石蜡，6份的聚二甲基硅氧烷，6份的微晶蜡，16份的硬脂酸，6份二甲基硬酯铅盐和7份硬酯酸钠；步骤2组树：用电烙铁片将铸件模型与浇口棒融化粘合；步骤3制壳：a、铸件模型放入硅熔胶中预湿，b、铸件模型表面涂覆面层浆料，沾面层砂莫来砂、面层干燥，其中面层浆料包括有如下重量分数的组分，2份脱脂剂，20份硅熔胶，20份的锆英砂，12份水玻璃，11份硅酸乙酯，2份白炭黑；c、干燥后的铸件模型放入硅熔胶中预湿；d、干燥后的铸件模型涂覆背层浆料，莫来砂砂粉浸润表面，晾干，其中背层浆料包括如下重量分数的组份，20份的硅熔胶，12份的莫来粉，2份聚四氟乙烯纤维；e、重复b操作4次，制成型壳；步骤4脱蜡：型壳在170℃，0.5mpa压力下蒸汽加热，脱出蜡料；步骤5烧结成型：步骤4中的脱蜡后的型壳在烧结炉中1020℃下烧结1h；步骤6熔炼浇注：将重熔不锈钢成品铸锭，熔化后将钢液倒入浇包中进行铸件浇注，浇注前将模壳预热至620℃以备浇注；步骤7震壳：应用震壳机除去铸件毛坯表面的铸件模型；步骤8抛丸：平整表面；步骤9切割：将毛坯从浇口棒上切下；步骤10表面处理。实施例3步骤1射蜡：射蜡机将80℃的蜡料注入模箱形成铸件模型，射蜡结束脱模，将铸件模型置于水中冷却；其中蜡料包括有如下重量分数的组分，25份的硅熔胶，37份石蜡，7.5份的聚二甲基硅氧烷，7.5份的微晶蜡，17.5份的硬脂酸，7.5份二甲基硬酯铅盐和9份硬酯酸钠；步骤2组树：用电烙铁片将铸件模型与浇口棒融化粘合；步骤3制壳：a、铸件模型放入硅熔胶中预湿，b、铸件模型表面涂覆面层浆料，沾面层砂莫来砂、面层干燥，其中面层浆料包括有如下重量分数的组分，1份脱脂剂，25份硅熔胶，25份的锆英砂，15份水玻璃，13份硅酸乙酯，1份白炭黑；c、干燥后的铸件模型放入硅熔胶中预湿；d、干燥后的铸件模型涂覆背层浆料，莫来砂砂粉浸润表面，晾干，其中背层浆料包括如下重量分数的组份，25份的硅熔胶，15份的莫来粉，1份聚四氟乙烯纤维；e、重复b操作4次，制成型壳；步骤4脱蜡：型壳在170℃，0.6mpa压力下蒸汽加热，脱出蜡料；步骤5烧结成型：步骤4中的脱蜡后的型壳在烧结炉中1060℃下烧结1h；步骤6熔炼浇注：将重熔不锈钢成品铸锭，熔化后将钢液倒入浇包中进行铸件浇注，浇注前将模壳预热至650℃以备浇注；步骤7震壳：应用震壳机除去铸件毛坯表面的铸件模型；步骤8抛丸：平整表面；步骤9切割：将毛坯从浇口棒上切下；步骤10表面处理。实施例4步骤1射蜡：射蜡机将95℃的蜡料注入模箱形成铸件模型，射蜡结束脱模，将铸件模型置于水中冷却；其中蜡料包括有如下重量分数的组分，30份的硅熔胶，40份石蜡，9份的聚二甲基硅氧烷，9份的微晶蜡，19份的硬脂酸，9份二甲基硬酯铅盐和10份硬酯酸钠；步骤2组树：用电烙铁片将铸件模型与浇口棒融化粘合；步骤3制壳：a、铸件模型放入硅熔胶中预湿，b、铸件模型表面涂覆面层浆料，沾面层砂莫来砂、面层干燥，其中面层浆料包括有如下重量分数的组分，2份脱脂剂，30份硅熔胶，30份的锆英砂，18份水玻璃，14份硅酸乙酯，2份白炭黑；c、干燥后的铸件模型放入硅熔胶中预湿；d、干燥后的铸件模型涂覆背层浆料，莫来砂砂粉浸润表面，晾干，其中背层浆料包括如下重量分数的组份，30份的硅熔胶，18份的莫来粉，2份聚四氟乙烯纤维；e、重复b操作4次，制成型壳；步骤4脱蜡：型壳在170℃，0.4mpa压力下蒸汽加热，脱出蜡料；步骤5烧结成型：步骤4中的脱蜡后的型壳在烧结炉中1080℃下烧结1h；步骤6熔炼浇注：将重熔不锈钢成品铸锭，熔化后将钢液倒入浇包中进行铸件浇注，浇注前将模壳预热至670℃以备浇注；步骤7震壳：应用震壳机除去铸件毛坯表面的铸件模型；步骤8抛丸：平整表面；步骤9切割：将毛坯从浇口棒上切下；步骤10表面处理。实施例5步骤1射蜡：射蜡机将100℃的蜡料注入模箱形成铸件模型，射蜡结束脱模，将铸件模型置于水中冷却；其中蜡料包括有如下重量分数的组分，40份的硅熔胶，45份石蜡，10份的聚二甲基硅氧烷，10份的微晶蜡，20份的硬脂酸，10份二甲基硬酯铅盐和11份硬酯酸钠；步骤2组树：用电烙铁片将铸件模型与浇口棒融化粘合；步骤3制壳：a、铸件模型放入硅熔胶中预湿，b、铸件模型表面涂覆面层浆料，沾面层砂莫来砂、面层干燥，其中面层浆料包括有如下重量分数的组分，1份脱脂剂，40份硅熔胶，40份的锆英砂，20份水玻璃，15份硅酸乙酯，1份白炭黑；c、干燥后的铸件模型放入硅熔胶中预湿；d、干燥后的铸件模型涂覆背层浆料，莫来砂砂粉浸润表面，晾干，其中背层浆料包括如下重量分数的组份，40份的硅熔胶，20份的莫来粉，1份聚四氟乙烯纤维；e、重复b操作4次，制成型壳；步骤4脱蜡：型壳在170℃，0.7mpa压力下蒸汽加热，脱出蜡料；步骤5烧结成型：步骤4中的脱蜡后的型壳在烧结炉中1100℃下烧结1h；步骤6熔炼浇注：将重熔不锈钢成品铸锭，熔化后将钢液倒入浇包中进行铸件浇注，浇注前将模壳预热至700℃以备浇注；步骤7震壳：应用震壳机除去铸件毛坯表面的铸件模型；步骤8抛丸：平整表面；步骤9切割：将毛坯从浇口棒上切下；步骤10表面处理。实验检测铸件模型检验标准和方法外观检测，目测，组树后的蜡树上不能有飞边，毛刺，不能多肉缺肉，不能有裂纹，字迹清晰，不能有断字，蜡树上不能有蜡屑，不能有气泡，流纹深度不超过0.1mm，内部麻坑直径不大于0.5mm，外部每平方厘米内直径0.3以上麻坑不多于1处；尺寸形位公差；参照gb/t6414-1999进行检测。制壳检验标准与方法制壳强度：现场统计：脱蜡裂纹修补完好，炮火，漏壳现象不超过2％；制壳层间强度：内漏现象不超过3％。表1实施例1-5的实验检测结果测试项目实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5外观检测合格合格合格合格合格尺寸形位公差合格合格合格合格合格制壳强度优良优良优良优良优良制壳层间强度优良优良优良优良优良通过分析表中的实验结果，发现实施例1-5的实验结果均符合标准所规定的条件，所以通过该生产工艺生产出来的铸件具有较高的成品率。其中选择实施例3作为对比例1-5的参照。对比例1对比例1与实施例3的区别在于步骤3中的面层浆料中不含有水玻璃，其他均与实施例3保持一致。对比例2对比例2与实施例3的区别在于步骤3中的面层浆料中不含有硅酸乙酯，其他均与实施例3保持一致。对比例3对比例3与实施例3的区别在于步骤1中的蜡料中不含有白炭黑，其他均与实施例3保持一致。对比例4对比例4与实施例3的区别在于步骤1中的蜡料中同时不含有水玻璃和硅酸乙酯，其他均与实施例3保持一致。对比例5对比例5与实施例3的区别在于步骤1中的蜡料中同时不含有水玻璃、硅酸乙酯和白炭黑，其他均与实施例3保持一致。按照实施例1～5的检测方法，对对比例1-5进行检测。表2对比例1-5的实验检测结果测试项目对比例1对比例2对比例3对比例4对比例5实施例3外观检测粗糙粗糙粗糙粗糙粗糙合格尺寸形位公差合格合格合格小大合格制壳强度合格较差较差较差差优良制壳层间强度合格较差较差较差差优良对比实施例3与对比例1的实验结果，发现当面层浆料的组分中不含有水玻璃且其他条件不发生改变时，材料的强度方面行为发现明显的强度的降低，但是材料的外观方面变的比较粗糙，则说明在材料中不含有水玻璃时对材料的外观会产生一定的影响；对比对比例2与实施例3，发现当面层浆料的组分中不含有硅酸乙酯且其他条件不发生改变时，材料的强度发生了改变，则说明硅酸乙酯会对材料的强度产生一定的影响；对比对比例3与实施例3，发现当面层浆料的组分中不含有白炭黑且其他条件不发生改变时，材料的结构强度发生了改变，则说明白炭黑度型壳的结构强度也会产生一定的影响；再对比对比例4与实施例3，在组分中同时不含有水玻璃和硅酸乙酯，其他均与实施例3保持一致时，材料的结构强度，外观，材料的公差均存在较大的差别，在说明水玻璃和硅酸乙酯之间相互作用时，能够使得材料的精度、强度和外观性能得到较大的提升，所以申请人能够合理推测，水玻璃和硅酸乙酯分子间存在交联反应能使得材料的结构强度得以提升；最后对比对比例5与实施例3，在组分中不含有水玻璃、硅酸乙酯和白炭黑，其他均与实施例3保持一致时，材料的各项性能均发生明显的变化，材质的性能比较差，而在组分中不含有水玻璃和硅酸乙酯时材料的偏差还较小，而在组分中不含有水玻璃和硅酸乙酯和白炭黑时，材料的偏差就会比较大，则说明白炭黑的存在能够进一步的增强材料的强度，精度高，申请人能够合理的推测出，在组分中水玻璃和硅酸乙酯发生交联时，白炭黑的能够进一部的促进交联反应的发生，而且一般白炭黑在制备时常用水玻璃和硅酸乙酯做为硅源，所以在组分中加入的白炭黑能够使得组分中成分向生成白炭黑的方向进行，则白炭含量增加就能够进一步的增加型壳的强度。以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。当前第1页12