专利名称：一种冷硬砂型叠型铸造工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用二氧化碳气体制冷硬砂型并叠加成无箱的浇注系统铸造精细零件的方法。
在铸造工业中用二氧化碳气体来吹硬以水玻璃作粘结剂的砂型，来铸造比较精确的零件，已普遍采用了。特别是用腊模来铸造精密，复杂结构的零件，早已在铸造行业中应用了。但是由于腊模本身刚性等不足之处，它很难在大批量流水作业线上用于铸造各种重量尺寸规格的零件。因此，在生产线上常用刚度、硬度较大的，成型次数多的金属模或塑料模来代替腊模，以适应大批量生产的需要。
用金属模或塑料模冷硬砂型铸造工艺的方法一般包括以下几个步骤首先是模型准备和型砂制备步骤，作好模和型砂之后，接着是用模和型砂制作铸造零件所需要的砂型，也就是造型步骤，然后是起模步骤，再接着将起去模型的砂型通二氧化碳，使型砂中的水玻璃和二氧化碳发生反应使砂型硬化，即冷硬砂型步骤。冷硬砂型步骤，一般是在容器中进行的。最简单的容器是钟罩式容器，钟罩扣上砂型，再通入二氧化碳，二氧化碳在钟罩内与砂型中的水玻璃粘结剂产生化学反应而使砂型硬化。接着下一步是合型步骤，合型步骤是将带箱体的冷硬砂型合型成为所需的铸造浇注系统，再接着是将液态金属浇注到砂型组成的浇注系统中去，待金属冷却后清砂成为铸造零件。
上述现有的冷硬砂型铸造工艺其方法存在如下问题1)从模型来看，采用金属模型固然有良好的刚度和硬度，但是在制造模型时为了保证模型的形状和尺寸精度复制的一致性，往往需要较高的加工设备条件，常常在仿型铣床上加工，因此加工成本高，模型修整和修复困难。还有模型表面易贴连型砂，难保证靠模砂型设计精度的缺点。如果用一般材质的塑料作模型例如工程塑料，虽然易制造，成本低，能保证复制模的精度和一致性，但也有模表面易贴砂的问题。这样在使用上述材质作模型时不得不采用振动起模，降低了起模后砂型的尺寸精度，难以铸出精细铸件。
2)现有的在容器中通入二氧化碳的方法气体直接参与硬化反应的量少，因此硬化反应时间较长，至少需要几分钟或更长的时间才能完成整个型砂的硬化过程。
3)现有的冷硬砂型还有砂箱，合箱后组成的浇注系统，皆采用平面排列放置等待浇注。浇注时金属液体在系统腔内流动压力不大，填充能力较低，易产生缺陷，还有占地面积大，不能有效的利用空间等不足之处。
由于以上所述现有技术存在的不足之处，使得大批量流水作业上难以用一般的水玻璃作型砂粘结剂配合金属模和一般的塑料模的冷硬方法来铸造精细尺寸精度的铸件。特别是用来铸造大批量的冰箱压缩机上的铸件有很大的难度。例如从冰箱压缩机的六个主要零件来看它们的重量大小不一，大重量的机体每件达二千克重，小重量的活塞也只有六十克重;从尺寸精度上看支承板、连杆、伐板、活塞仅允许留磨削裕量。图纸标注公差一般在GB6414-86，GT3～5级范围，个别的超出GT3级。形位公差及错位公差要求也比较高。形位公差要求在尺寸公差范围之内，错位值也要求在5～6级。例如连杆铸件，其中两个圆径的中心距尺寸要求为35.2±0.1，错箱要求不能超过0.2毫米，除此之外对铸件的材质热处理的硬度和金相组织，以及要求加工面，非加工面不允许有铸造缺陷等诸方面都有质量要求。因此，用现有技术的工艺方法在大批量生产中既要成本低，又要成品率高是难以保证的。
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种新的冷硬砂型的铸造工艺方法，它不但模型制造成本低，有足够的刚度，硬度以及复制模型尺寸精度一致性好，而且容易修整、修复，所使用的型砂粘结剂不贴模，容易起模，采用先用二氧化碳冷硬砂型，然后起模型，采用无箱的冷硬砂型组成上下叠加的浇注系统，这种工艺方法能够达到铸造精细零件足够的质量要求。
本发明的目的可以通过以下措施来达到1)模型材质采用环氧树脂增强塑料。
2)型砂粘结剂采用市面上销售的上海机械制造工艺研究所产生的水玻璃类复合硅酸盐粘结剂-索罗西尔(SOLOSIL)433(以下简称433粘结剂)。
3)步骤中采用先冷硬砂型后起模的工艺顺序。造型步骤之后砂型连同模型在容器或相当于容器中通入1公斤至2公斤压力的二氧化碳气体在20～60秒的时间内即可使砂型冷硬成型，然后取出进入起模步骤。
4)起模步骤，采用的是使冷硬砂型与模型相对运动并且分离开的非振动的平滑移动起模法，完成起模。进一步去掉砂型护箱，成为独立的无箱冷硬砂型。
5)接着将无箱冷硬砂型合型，再把合型上下叠加组成浇注系统。
本发明的目的还可以通过以下措施来达到型砂制备步骤所用的原料是石英砂和按石英砂重量3.5～5%的433粘结剂最佳为4%。
附图
为本发明的冷硬砂型叠型铸造工艺流程方框图。
下面将结合附图以及实施例对本发明作进一步详述首先在造型(3)步骤之前先把铸造模型和型砂制好。也就是模型准备(1)和型砂制备(2)步骤。模型准备(1)是根据铸造零件的图纸要求，用注塑机注塑出环氧树脂增强塑料材质的模型，由于是塑料模型，只要是首件模型合格复制多个能保证各模型尺寸、精度的一致性。由于采用环氧树脂增强塑料，模型配料修整、修复比较容易。型砂制备(2)所用的粘结剂433是上海机械制造工艺研究所引进的英国福塞克(FOSECO)公司专利生产的产品。将一定数目颗粒的石英砂和含有有机物的复合硅酸盐粘结剂433，混合搅拌均匀制成型砂备用。石英砂采用干燥的粒度为140/70的石英砂，加入按砂重3.5～5%，最佳为4%的433，经2分钟左右混碾均匀。下一步是造型(3)步骤。造型(3)步骤是把环氧树脂增强塑料模型装上与之定位配合的铝合金护框，然后将制备的型砂投入护框中模型之上，再用手工紧砂或射砂，然后将它们经输送架送进冷硬起模机平台上，进入下一步冷硬砂型(4)和起模步骤，此二步是在冷硬起模机上进行的。到位后冷硬起模机上面的硬化板落下，盖在护框上缘上、压紧。随后机内1～2公斤压力的二氧化碳气体通过硬化板上的均衡排孔导入护框和模型间的型砂中，经过20～60秒时间完成型砂冷硬固化，输气停止，上提硬化板，然后起模(5)。起模(5)步骤时控制冷硬起模机平台内藏有的四根顶杆，当顶杆平滑上移突出平台台面把护框和冷硬砂型顶出使之与模型分离，完成起模(5)步骤。随后去掉护框，即得到无箱的块状冷硬砂型或称型块，块状的冷硬砂型合型(6)组成浇注零件的型腔，多组合型叠加，即叠形，组成铸造浇注系统。叠型组成共用的连接浇口和冒口的直浇道，并且共用过滤器，孕育室等，这种系统大大简化了浇注系统。浇注(7)时液体金属从浇口进，冒口出的顺序是由浇口进入共用的直浇道，下注到系统底部冷硬砂型的横浇道，经过横浇道其间的过滤器、孕育室上注至连接冒口的直挠道，此直浇道连各层横浇口，液体金属自下而上通过各层横浇口注入各层合型零件型腔之中。当液体金属上升至冒口时，浇注(7)终止。待铸件冷却至200℃时进行清砂(8)。
本发明相比现有技术有以下优点1)本发明所使用的型砂粘结剂433，配合环氧树脂增强塑料模型使用，在冷硬成砂型之后不粘模，起模时比较容易，不用振动法分离模型和砂型，用平滑移动法起模保证砂型的尺寸精度要求，能保证铸件的精细质量要求。
2)所使用的叠型浇注系统，浇注时液压大，填充能力强，铸造精细尺寸的零件有保证，能承担精度高小型铸件的大量生产。
3)所使用的无箱冷硬叠型铸造系统简单，系统同功能的部分可以集中使用。共用直浇道，横浇道，还共用过滤器孕育室或球化室等，在降低了成本的同时也能保证质量。
4)砂型的刚度好、强度大，型块中铸件排列紧凑，内浇口短，铸型与浇口间无弹砂危险，因而型块面积小，铸件排列多、经济性好。
5)可实现先硬化砂型，后起模型而不丧失砂型精度的最佳选择。
6)使用环氧树脂增强塑料作模型，可用机器注塑模型，只要首件合格复制件即可达到尺寸，精度的一致性且尺寸稳定。使用中模型修整、修复容易。
7)冷硬砂型时间短、节省二氧化碳气体，而且可以在冷硬起模机上完成冷硬和起模两步骤。
8)工艺简单可靠，操作容易，设备投资省，无箱砂型可以移动工位叠加，占地面积小。
9)铸件合格率高达90%以上。
权利要求
1.一种冷硬砂型叠型铸造工艺，它主要包括模型准备(1)、型砂制备(2)、造型(3)、起模(5)、冷硬砂型(4)、合型(6)、浇注(7)、清砂(8)等步骤，其特征在于它采用环氧树脂增强塑料作材质的模型，型砂制备(2)所制得的型砂是用复合硅酸盐粘结剂433，其工艺顺序中在造型(3)步骤之后接着是冷硬砂型(4)，然后起模(5)，起模(5)之后用无箱冷硬砂型叠加成浇注系统。
2.根据权利要求1所述的铸造工艺，其特征在于冷硬砂型(4)步骤中所通入的二氧化碳气体压力为1～2公斤。
3.根据权利要求2所述的铸造工艺，其特征在于冷硬砂型(4)步骤中通入二氧化碳的时间为20～60秒。
4.根据权利要求1所述的铸造工艺，其特征在于型砂制备所用的原料是石英砂和按石英砂重量3.5～5%，最佳为4%的复合硅酸盐粘结剂433。
5.根据权利要求1所述的铸造工艺，其特征在于起模(5)步骤采用的是平滑移动起模方法，实现模型和冷硬砂型分离。
全文摘要
本发明涉及一种用二氧化碳气体冷硬砂型并叠加成无箱的浇注系统来铸造精细零件的方法。它采用复合硅酸盐433作粘结剂和环氧树脂增强塑料模型，造型之后先进行冷硬砂型，然后用平滑移动法起去模型。它具有硬化时间短，砂不贴模，工艺简单，其硬型叠加的浇注系统可以移动工位，铸件成本低，质量高等特点。
文档编号B22C7/04GK1074152SQ9210005
公开日1993年7月14日 申请日期1992年1月10日 优先权日1992年1月10日
发明者祝镜清 申请人:常州市压缩机配件厂, 华能科技发展公司