2范围内的渗透率。压实型砂136在上述范围内的渗透率使得能够控制低合金钢铸件尺寸的完整性以及从泡沫模型104移除气化产物的速率。压实型砂136在铸造过程期间向泡沫模型104提供结构稳定性。此夕卜，所述实施例的压实型砂136自然干燥并且不含有用于粘合和支撑泡沫模型104的粘合剂或添加剂。
[0024]图2是示出一种使用根据图1的示例性实施例的模具124来制造低合金钢铸件152的方法140的示意性流程图。
[0025]方法140包括步骤142:通过浇口杯128、浇道130和冒口 132将熔融金属144浇注到模具124中。熔融金属144可在高温下存储，之后从浇桶143浇注至模具124。熔融金属144包括具有碳含量在约0.1%至约0.4%范围内的低合金钢。在一个实施例中，熔融金属144具有在约2900至约3100华氏摄氏度范围内的温度。此外，熔融金属144以约0.04至约0.8kg/sec/cm2的速率给送。恪融金属144在上述范围内的给送速率使得能够从模具124完全移除泡沫模型104，并且还不懈地从泡沫模型104移除气化产物148。熔融金属144在上述范围内的温度实现泡沫模型104的完全蒸发。
[0026]在一个实施例中，在约3000至约3100华氏摄氏度的温度范围内的熔化金属144以约0.1至约0.8kg/sec/cm2范围内的速率给送到泡沫模型104的空腔146中。在这种实施例中，泡沫模型104包括具有体积密度在约16至约28kg/m3范围内的聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯共聚物材料。在另一个实施例中，在约2950至约3000华氏摄氏度温度范围内的熔化金属144以约0.1至约0.3kg/sec/cm2范围内的速率给送到泡沫模型104的空腔146中。在这种实施例中，泡沫模型104包括具有体积密度在约14至约20kg/m3范围内的聚苯乙烯材料。在又一个实施例中，在约2900至约2950华氏摄氏度温度范围内的熔化金属144以约0.04至约0.2kg/sec/cm2范围内的速率给送到泡沫模型104的空腔146中。在这种实施例中，泡沫模型104包括具有体积密度在约13至约18kg/m3范围内的聚甲基丙烯酸甲酯材料。
[0027]熔融金属144使泡沫模型104蒸发并且形成气化产物148。气化产物148穿过可渗透的耐熔涂层112和多个排气口 108a、108b来移除。可渗透的耐熔涂层112还防止熔融金属144与压实型砂136的反应，以便避免形成型砂灼伤部分。方法140进一步包括步骤150:从模具124移除低合金钢铸件152。在步骤154，获得具有在约0.1%至约0.4%范围内的碳含量并且具有泡沫模型104的形状的低合金钢铸件152。所述低合金钢铸件进一步具有在约0.12%至约0.16%范围内的碳增量、小于1%的表面缺陷(例如，型砂灼伤)和小于O的气体截留。
[0028]图3的A是使用常规铸造工艺制造的合金钢铸件162的透视图。合金钢铸件162具有形成在合金钢铸件162的表面166上的多个型砂灼伤部分164。型砂灼伤部分164形成的原因在于铸造过程期间熔融金属与生型砂的反应以及气泡的生成。
[0029]图3的B是根据图1和图2的示例性实施例制造的低合金钢铸件152的透视图。低合金钢铸件152具有形成在低合金钢152的表面176上的相对较少的型砂灼伤部分174。此外，低合金钢铸件152不具有气泡、砂芯破损和硫增量。
[0030]本说明书论述的示例性消失模铸造工艺由于消除拔模斜度、分模线和具有尺寸公差的能力而提供所需机械加工尺寸。利用无粘合干砂减少气体的生成以及与具有碳含量在约0.1%至约0.4%范围内的熔融金属的反应，从而形成在铸件内具有相对减少的型砂灼伤部分和截留气体的铸件。泡沫材料的类型、熔融金属浇注到模具中所处的流速和温度导致泡沫模型从模具的完全移除，从而带来具有降低的碳含量或增量的铸件的形成。
【主权项】
1.一种方法，所述方法包括: 获得模具，所述模具包括设置有可渗透的耐熔涂层、设置在砂铸模内的泡沫模型，以及设置在所述泡沫模型与所述砂铸模之间的压实型砂； 将包括具有约0.1%至约0.4%碳含量的低合金钢的熔融金属浇注到所述模具中，以使所述泡沫模型蒸发，并且使气化产物穿过所述可渗透的耐熔涂层移除，以便形成低合金钢铸件；以及 从所述模具移除所述低合金钢铸件。
2.如权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括: 形成具有空腔的所述泡沫模型； 制备具有预定义流变性的可渗透的耐熔涂层材料； 将所述可渗透的耐熔涂层材料涂覆在所述泡沫模型上，以便在所述泡沫模型上形成所述可渗透的耐熔涂层；以及 将所述泡沫模型设置在所述砂铸模内，并且将非粘合型砂填充在所述泡沫模型与所述砂铸模之间并压实所述非粘合型砂，以便形成所述压实型砂来支撑所述泡沫模型。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述泡沫模型包括具有体积密度在约13至约28kg/Hl3范围内的泡沫材料。
4.如权利要求2所述的方法，其中所述泡沫模型包括具有表面密度在约13至约50kg/m3范围内的泡沫材料。
5.如权利要求2所述的方法，其中所述泡沫模型包括泡沫材料，所述泡沫材料包括聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、以及聚苯乙烯与聚甲基丙烯酸甲酯共聚物材料中的至少一种。
6.如权利要求2所述的方法，其中所述可渗透的耐熔涂层包括无机粘合剂以及包括氧化铝和锆石中至少一种的背面粘合材料。
7.如权利要求2所述的方法，其中所述可渗透的耐熔涂层具有在约10至约100μ m2范围内的渗透率。
8.如权利要求2所述的方法，其中所述可渗透的耐熔涂层具有在约2000至约24000 μ m3范围内的渗透量。
9.如权利要求2所述的方法，其中所述涂覆包括通过浸涂或流涂工艺在所述泡沫模型上形成所述可渗透的耐熔涂层。
10.如权利要求2所述的方法，其中所述设置进一步包括在所述泡沫模型中并且穿过设置在所述砂铸模中的所述非粘合型砂形成多个排气口。
11.如权利要求2所述的方法，其中所述压实型砂具有在约100至约2000μ m2范围内的渗透率。
12.如权利要求1所述的方法，其中所述浇注包括以约0.1至约0.8kg/sec/cm2范围内的速率将所述熔融金属给送到所述泡沫模型的空腔中，其中所述泡沫模型包括具有在约16至约28kg/m3范围内的体积密度的聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯共聚物材料。
13.如权利要求1所述的方法，其中所述浇注包括以约0.1至约0.3kg/sec/cm2范围内的速率将所述熔融金属给送到所述泡沫模型的空腔中，其中所述泡沫模型包括具有在约14至约20kg/m3范围内的体积密度的聚苯乙稀材料。
14.如权利要求1所述的方法，其中所述浇注包括以约0.04至约0.2kg/sec/cm2范围内的速率将所述熔融金属给送到所述泡沫模型的空腔中，其中所述泡沫模型包括具有在约13至约18kg/m3范围内的体积密度的聚甲基丙烯酸甲酯材料。
15.如权利要求1所述的方法，其中所述浇注包括将具有约2900至约3100华氏摄氏度温度范围的所述熔融金属给送到所述泡沫模型的空腔中。
16.一种系统，所述系统包括: 填充有压实型砂的砂铸模；其中所述压实型砂具有在约100至约1000 μ m2范围内的渗透率； 具有空腔的泡沫模型，所述泡沫模型设置在所述砂铸模中，以使得所述压实型砂设置在所述泡沫模型与所述砂铸模之间，其中所述泡沫模型具有在约13至约28kg/m3范围内的体积密度以及在约13至约35kg/m3范围内的表面密度；以及 涂覆在所述泡沫模型上的可渗透的耐熔涂层；其中所述可渗透的耐熔涂层具有在约10至约100 μ HI2范围内的渗透率以及在约2000至约24000 μ m 3范围内的渗透量。
17.如权利要求16所述的系统，其中所述泡沫模型包括泡沫材料，所述泡沫材料包括聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、以及聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯共聚物材料中的至少一种。
18.如权利要求16所述的系统，其中所述可渗透的耐熔涂层包括无机粘合剂以及包括氧化铝和锆石中至少一种的背面粘合材料。
19.如权利要求16所述的系统，所述系统进一步包括多个排气口，所述多个排气口在所述泡沫模型中并且穿过设置在所述砂铸模中的所述非粘合型砂而形成。
20.一种低合金钢铸件，所述低合金钢铸件包括: 在约0.1%至约0.4%范围内的碳含量； 在约0.12%至约0.16%范围内的碳增量； 小于I%的表面缺陷；以及 小于O的气体截留。
【专利摘要】本发明公开一种使用模具来铸造低合金钢的方法。所述方法包括获得具有设置在砂铸模内的泡沫模型的所述模具。所述获得的泡沫模型涂布有可渗透的耐熔涂层并且设置在压实型砂与所述砂铸模之间。所述方法进一步包括将包括具有约0.1％至约0.4％碳含量的低合金钢的熔融金属浇注到所述模具中，以便使所述泡沫模型蒸发并且使气化产物穿过所述可渗透的耐熔涂层移除，以形成低合金钢铸件。此外，所述方法包括从所述模具移除所述低合金钢铸件。
【IPC分类】C22C38-00, B22C7-02, B22C9-04
【公开号】CN104646628
【申请号】CN201410646205
【发明人】赵 Q., R. 哈亚施 S., V. 穆尔 B., T. 佩尔索 D., D. 阿内特 M., 朴埈永
【申请人】通用电气公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2014年11月14日
【公告号】DE102014116222A1, US20150139850