一种“失蜡法”金属/合金铸造工艺的制作方法

本发明属于机械制造工艺，尤其是涉及一种铸造生产工艺。

背景技术：

金属铸造生产工艺分为翻砂铸造、精密铸造和失蜡法铸造工艺，其中，对于产品强度、精度和孔隙率要求不高的产品常用翻砂铸造，而失蜡法铸造是一种很古老的青铜器铸造工艺，翻砂铸造工艺采用的是上模、下模和中模三部分组成，上模、下模和中模四角都有插销，有的模具还设有定位销，工人操作时，翻砂工艺如下：

1、将下模填充砂子，开动震动装置，震严实，工作台有震动装置；

2、将中模压紧在下模上，采用定位销将中模和下模定位；

3、放入上模，并插进插销，将上模放进砂子，震严实；

4、拔出插销，将上模取出，并将上模翻转，暂时放在工作台上；

5、取出中模；

6、将上模放在下模上面，插入插销，定位；预留注料口；

7、将铁水，铝水或者其他金属液体注入注料口，冷却，取出产品。

翻砂是一种劳动强度很大的体力活，主要体现在第4布取出上模和第6步放入上模到下模这两步，由于砂芯强度非常有限，操作用力过重就会造成砂芯垮塌，垮塌轻微的会造成铸造出来的产品有缺陷，垮塌严重的只能再次翻砂，而上模加砂芯通常在15~25kg，如此重量的上模取出、放入还得小心轻放，加之翻砂需要和滚烫的金属液体打交道，出汗严重，对工人的体力要求很高，此外，翻砂的砂子为了不垮塌，都是加过水的，加水过少，砂子粘性很差，容易垮塌，加水过多，则类似于利用水给产品热处理，对于部分合金或者铸铁而言，可能造成局部特别是产品的边角处硬度很高，造成产品硬软不一致，在批量生产中，难以达到硬度要求，尺寸控制也成问题，硬度偏高的让刀严重，部分产品硬度太高的，后期无法加工，只能报废，还有，翻砂工艺为了方便脱模，中模设计有锥度，锥度对于后期加工也有不利影响，翻砂工艺也只适合于产品结构相对简单或者后期不需要加工的复杂产品，后期不需要加工的复杂产品还需要满足脱模要求，翻砂工艺，其产品加工预留量都很大，方便后期加工，加之报废率高，所以，翻砂工艺不节能，是高能耗产业。

而“失蜡法”铸造是采用蜂蜡，利用雕刻工人将蜂蜡雕刻成产品的外形，然后利用砂子覆盖蜂蜡，将熔化的青铜水注入蜂蜡，蜂蜡燃烧，这样，得到和蜂蜡外形大致相似的青铜器，然后工人进行后期处理。

技术实现要素：

技术问题的由来：翻砂工艺工人劳动强度高，翻砂出的产品加工预留量大，产品精度很低，不需要锥度的产品有锥度，导致后期加工有难度，砂芯加水没有控制好，会造成产品硬软不一，部分过硬产品只能报废，或者后期加工时尺寸控制困难，难以加工复杂产品，而“失蜡法”铸造利用蜂蜡显然是不现实的。

技术方案：一种“失蜡法”金属/合金铸造工艺，其特征是：“失蜡法”金属/合金铸造工艺由以下5个步骤组成：

1）、将低密度聚乙烯利用发泡剂发泡，并利用塑胶加工机械加工成产品的形状，作为“失蜡法”用模具，所述的低密度聚乙烯包括ldpe和lldpe；

2）、利用珍珠棉复合，将购买或者加工的珍珠棉采用化学胶水或浆糊粘贴，利用人工加工成产品的形状，在其外表面利用胶水或者浆糊贴上复印纸或者新闻纸或其他薄纸片，为了表述方便，记为覆纸模；

3）、利用冰箱或者冷柜，冰箱或者冷柜冷藏室采用冷藏模具，将冷藏模具内腔室表面刷一层脱模剂，将第1步获得的模具放入冷藏模具内腔室，加水制冷，所述的脱模剂是机油、汽油加防冻剂，防冻剂是乙二醇或丙三醇；要求冷冻成冰块状，所述的内腔室是指冷藏模具中空部分，其中空形状为铸造后的产品外形，为了表述方便，记为冷冻模；

4）、将砂芯室放入3~5cm的砂子后，震严实，取出覆纸模或者冷冻模，放入砂模中，加入砂子，震严实，预留注料口和出气口，出气口出气方向不能面向操作者；

5）、倒入熔化后的金属液体到注料口，待冷却后取出产品，

所述的砂模分为圆形砂模和方形砂模，圆形砂模由前后左右四块木质或者铁质挡板组成，圆形砂模由圆筒形物体组成，圆形砂模和方形砂模其上下两面都没有挡板，前后左右四块挡板或者圆筒形成的中间部分就是砂芯室，在挡板上有出气口的弯折管安装座（3）出气口的弯折管安装座（3）用来安装弯折管，完整管是金属弯折管，弯折管一端弯折到覆纸模或者冷冻模表面，出口方向不能对着操作工人或者电气设备。

有益效果：“失蜡法”铸造工艺是将蜂蜡用低密度聚乙烯代替产生的金属/合金铸造工艺，这样的铸造工艺没有脱模要求，减轻了工人的劳动强度，不要求锥度的产品没有锥度，更加适用尺寸标准不是很严格的复杂构件和大型构件，一次性能够铸造出远超现有翻砂模具的加工能力，其产品精度超过现有的翻砂工艺生产出来的产品，由于其砂芯没有喷水，因此，产品硬度能够保持一致，方便后续加工。

附图说明

附图1是“失蜡法”金属/合金铸造工艺的砂模；

附图2是翻砂铸造工艺的上模、下模和中模的结构示意图；

附图3是翻砂铸造工艺的上模、下模和中模的结构示意图；

附图4是示例的产品结构示意图。

图中，1是操作工人站立的砂模面，2是砂芯室，3是出气口的弯折管安装座，4是上模，41是定位孔，5是中模，51是手柄，6是下模，7是插销。

具体实施方式

申请人结合示例的产品和附图说明本申请的翻砂铸造工艺的原理和过程，

申请人以附图4所述的圆形装饰件说明，附图4是该工件的剖面图，要求翻砂后车削加工，材料为灰铸铁，在现有的铸造工艺中，是使用夹板作为中模，然后将产品分成两部分，一部分在夹板的上面，一部分在夹板的下面，上下两部分组成完整的产品，翻砂时，下模填充砂子后，利用中模按压出下部分的形状，然后利用上模获得上面的形状，将中模取出之后，砂芯获得的空间就是产品的形状，利用金属液体填充砂芯获得的空间，最终获得产品，而在失蜡法铸造工艺中，是利用蜂蜡，利用技术工人雕琢出产品的形状，然后将蜂蜡利用砂子掩埋，注入液体金属，由于蜂蜡在高温下燃烧，可以获得较高的产品精度和复杂的形状，能够铸造出花纹，比较一下二者工艺就会发现，在翻砂工艺中，上模无论是人工操作还是机械操作，其砂芯的强度都是加工的瓶颈，产品越大，砂芯垮塌的可能性越高，而且，人工操作时，工人的体力条件也决定翻砂工艺无法生产大型件，在翻砂工艺中，由于将产品分成了上下两部分，那么，中模加工时，上下两部分截面很难做到完成重合，而“失蜡法”工艺，直接利用车床加工模具，其精度是翻砂模具难以达到的，翻砂工艺，模具需要经过拆卸，组装，在这些步骤中，也对产品精度形成不利影响，产品没有锥度，拆模就成问题，而有锥度的零件在三爪卡盘，四爪卡盘加工时，同心度很差。

本申请采用砂模，砂模前后左右有木质或铁质挡板，上下方没有挡板，砂模的后方有出气口的弯折管安装座用来安装弯折管，弯折管的出口不能面向操作工人这一方，木质或铁质挡板围住的中间空置区域就是砂芯室，砂芯室用来填充砂子，在操作工人站立的砂模面的对面有出气口的弯折管安装座，用来安装弯折管。

在冷冻模的设计方面，没有全部采用冰块，是因为冰块过多，对铸造工艺有不利影响，冰块化成水，同样会和铸铁发生热处理，造成产品硬软不一，部分产品硬度过高后，难以加工，因此，冷冻模的内芯采用发泡的低密度聚乙烯，外部利用冰块，只要控制冷藏模具的形状，就能获得较高的精度，但是，其加工精度无法和精密铸造相比，只能是翻砂工艺的替代工艺，其精度比翻砂工艺要高，为什么没有采用泡沫或者海绵作为冷冻模的内芯，泡沫的强度能够达到设计要求，但是市场上常见泡沫或者海绵燃烧后的产物对人体有害，海绵中有升华硫，燃烧时会产生亚硫酸和硫酸，常用的聚苯乙烯泡沫燃烧后也是有毒的，采用低密度聚乙烯发泡，低密度聚乙烯是食品级原材料，燃烧后毒性小，而且低密度聚乙烯成本低廉，珍珠棉发泡采用的发泡剂为液化石油气或者天然气，成本也不高，并且珍珠棉内部不会进水，这样，冷冻之后，只有外表一层冰块层，减少了砂芯中的含水量，当冰块遇到炙热的金属液体，部分冰块会直接汽化，这样，进一步减少了砂芯中的含水量，防止水分进入砂芯后对产品的不利影响。

在覆纸模的设计中，覆纸模是采用人工制造的，因此，其精度难以和冷冻模相比，但是，对于一些简单的几何形状，例如圆、直条状，比方说机床床身的轨道，滑板，由于珍珠棉容易加工，利用形状规则的导板，能够加工尺寸相对标准的零件，在其外表面利用薄纸覆盖，由于薄纸面积大，防止砂子进入珍珠棉，这样，加工后的零件不会产生麻子窝，从而提高产品的光洁度，特别是尺寸要求不严的外表面，利用薄纸覆盖后，后期打磨，刷漆工艺能够节省不少的人力。