CN102974762A - 真空消失模铸造工艺 - Google Patents

Abstract

一种消失模工艺，其工艺特征是：泡塑珠粒的选用、模型制作、经预发泡、预发泡，以使珠粒膨胀到一定尺寸；经熟化、发泡成型、模型组合成簇、模型涂层、振动造型、浇注置换，冷却清理冷却后，实型铸造落砂最为简单，将砂箱倾斜吊出铸件或直接从砂箱中吊出铸件均可，铸件与干砂自然分离，分离出的干砂处理后重复使用。该工艺无需取模、无分型面、无砂芯，因而铸件没有飞边、毛刺和拔模斜度，并减少了由于型芯组合而造成的尺寸误差，和传统砂型铸造方法相比，可以减少40%至50%的机械加工时间。

Description

真空消失模铸造工艺

技术领域

 本发明涉及一种铸造工艺，特别是一种真空消失模的铸造工艺。

背景技术

传统砂型铸造流程，要经过制造模型、制造芯盒、芯骨准备、浇注口准备、配砂准备、芯砂准备、砂箱准备、涂料准备、制芯造型、合箱、浇注、清砂、打磨浇口、清铲飞边等一系列的工艺过程，才能出铸件。这种工艺步骤比较复杂，由于工艺中型芯组合会造成误差，取芯后还要处理毛刺和飞边，增加了机械处理的程序，而且时有出现废品，另外，清砂、打磨多造成环境的污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以克服已有技术存在的缺陷的，可以简化工艺，提高效率和质量的真空消失模铸造工艺。

为实现本发明的目的，所采取的技术方案是：真空消失模铸造工艺，其工艺步骤特征在于：

（1）泡塑珠粒的选用

    选用可发性聚苯乙烯树脂珠粒，简称EPS，珠粒特点：半透明珠粒，预发泡倍数40~60，粒径为0.18~0.80亳米，选用的原始珠粒的粒径小于或等于铸件的最小壁厚的1/9 ~ 1/10；

（2）模型制作

预发泡：方法有三种：热水预发泡、蒸汽预发泡和真空预发泡；

熟化：经预发泡的EPS珠粒放置在干燥、通风的料仓中，除去珠粒表面的水分，熟化时间在8~48小时；

发泡成型：将预发泡且熟化的EPS珠粒填充到金属模具的型腔内加热，使珠粒再次膨胀，填满珠粒间的空隙，并使珠粒间相互融合，形成平滑表面，即模型；

（3）模型组合成簇

将自行加工好或外购的泡塑模型与浇冒口模型组合粘结在一起，形成模型簇，这种组合有时在涂料前进行，有时在涂层制备后埋箱造型时进行；

（4）模型涂层

实型铸造泡塑模型表面需涂一层一定厚度的涂料，形成铸型内壳，消失模铸造专用涂料,在涂料搅拌机内加水搅拌,使其得到合适的粘度，搅拌后的涂料放入容器内,用浸、刷、淋和喷的方法将模型组涂覆两遍，使涂层厚度为0.5 ~ 2mm，据铸件合金种类、结构形状及尺寸的大小不同选定，涂层在40~50℃下烘干；

（5）振动造型

包括如下工序：砂床制备——放置EPS模型——填砂——密封定型

砂床制备：将带有抽气室的砂箱放在振动台上，并卡紧，底部放入底砂，砂床厚度在50~100mm以上，振动紧实，型砂为无粘结剂、无填加物、不含水的干石英砂；

放置EPS模型：振实型砂后，放置EPS模型组，并培砂固定；

填砂：加入干砂，几种加砂方法，同时施以振动X、Y、Z三个方向，时

间为30~60秒；

密封定型：砂箱表面用塑料薄膜密封，用真空泵将砂箱内抽成一定真空，靠大气压力与铸型内压力之差将砂粒“粘结”在一起，维持铸型浇注过程不崩散；

（6）浇注置换

 EPS模型一般80℃左右软化，420~480℃时分解，分解产物有气体、液体及固体三部分，实型铸造浇注时，在液体金属的热作用下，EPS模型发生热解气化，产生大量气体，不断通过涂层型砂，向外排放，在铸型、模型及金属间隙内形成一定气压，液体金属不断地占据EPS模型位置，向前推进，发生液体金属与EPS模型的置换过程，置换的最终形成铸件；

（7）冷却清理

　　冷却后，将砂箱倾斜吊出铸件或直接从砂箱中吊出铸件均可，铸件与干砂自然分离。

 本发明的有益效果是：消失模铸造是一种近无余量、精确成型的新工艺，该工艺无需取模、无分型面、无砂芯，因而铸件没有飞边、毛刺和拔模斜度，并减少了由于型芯组合而造成的尺寸误差，和传统砂型铸造方法相比，可以减少40%至50%的机械加工间；铸件精度高，可以通过泡沫塑料模片组合铸造出高度复杂的铸件；无传统铸造中的砂芯，因此不会出现传统砂型铸造中因砂芯尺寸不准或下芯位置不准确造成铸件壁厚不均；清洁生产 型砂中无化学粘结剂,低温下泡沫塑料对环境无害,旧砂回收率95%以上；降低投资和生产成本、减轻铸件毛坯的重量、机械加工余量小，因此，消失模铸造技术符合铸造发展的总趋势,有着广泛的发展前景。

下面结合实施例对本发明做进一步说明。 

具体实施方式

本发明的工艺采用真空消失铸造，其步骤如下：

（1）泡塑珠粒的选用

   消失模铸造专用的泡沫珠粒有三种。

选用可发性聚苯乙烯树脂珠粒（简称EPS）；

珠粒特点：半透明珠粒，预发泡倍数40~60，粒径为0.18~0.80亳米，一般选用的原始珠粒的粒径小于或等于铸件的最小壁厚的1/9 ~ 1/10。

（2）模型制作

①预发泡

EPS珠粒在加入模具前，要先进行预发泡，以使珠粒膨胀到一定尺寸。

预发泡过程决定了模型的密度、尺寸稳定性及精度，是关键环节之一。适用于EPS珠粒予发泡的方法有三种：热水预发泡、蒸汽预发泡和真空预发泡。真空预发泡的珠粒发泡率高，珠粒干燥，应用较多。

②熟化

经预发泡的EPS珠粒放置在干燥、通风的料仓中一定时间。以便使珠粒

泡孔内外界压力平衡，使珠粒具有弹性和再膨胀能力，除去珠粒表面的水分。熟化时间在8~48小时。

③发泡成型

将预发泡且熟化的EPS珠粒填充到金属模具的型腔内，加热，使珠粒再

次膨胀，填满珠粒间的空隙，并使珠粒间相互融合，形成平滑表面，即模型。出模前必须进行冷却，使模型降温至软化温度以下，模型硬化定形后，才能出模。出模后还应有模型干燥及尺寸稳定的时间。设备有蒸缸及自动成形的成型机两种。

（3）模型组合成簇

将自行加工好或外购的泡塑模型与浇冒口模型组合粘结在一起，形成模型簇，这种组合有时在涂料前进行，有时在涂层制备后埋箱造型时进行。是消失模实型铸造不可缺少的一道工序。

目前使用的粘结材料：橡胶乳液、树脂溶剂和热熔胶及胶带纸。

（4）模型涂层

实型铸造泡塑模型表面必需涂一层一定厚度的涂料，形成铸型内壳。其

涂层的作用是为了提高EPS模型的强度和刚度，提高模型表面抗型砂冲刷能力，防止加砂过程中模型表面破损及振动造型及负压定型时模型的变形，确保铸件的尺寸精度。外购的消失模铸造专用涂料,在涂料搅拌机内加水搅拌,使其得到合适的粘度。搅拌后的涂料放入容器内,用浸、刷、淋和喷的方法将模型组涂覆。一般涂两遍，使涂层厚度为0.5 ~ 2mm。据铸件合金种类、结构形状及尺寸大小不同选定。涂层在40~50℃下烘干。

（5）振动造型

其工序包括如下工序：砂床制备——放置EPS模型——填砂——密封

定型

①砂床制备

将带有抽气室的砂箱放在振动台上，并卡紧。底部放入一定厚度的底砂

（一般砂床厚度在50~100mm以上），振动紧实。型砂为无粘结剂、无填加物、不含水的干石英砂。黑色金属温度高，可选用较粗的砂，铝合金采用较细砂子。型砂经处理后要反复使用。砂箱为单面开口、设有抽气室或抽气管、起吊或行走机构的砂箱。

②放置EPS模型

振实后，其上据工艺要求放置EPS模型组，并培砂固定。

③填砂

加入干砂（几种加砂方法），同时施以振动（X、Y、Z三个方向），时

间一般为30~60秒，使型砂充满模型的各个部位，且使型砂的堆积密度增加。

④密封定型

砂箱表面用塑料薄膜密封，用真空泵将砂箱内抽成一定真空，靠大气压

力与铸型内压力之差将砂粒“粘结”在一起，维持铸型浇注过程不崩散，称之为“负压定型。较为常用。

（6）浇注置换

 EPS模型一般80℃左右软化，420~480℃时分解。分解产物有气体、液

体及固体三部分。热分解温度不同，三者含量不同。实型铸造浇注时，在液体金属的热作用下，EPS模型发生热解气化，产生大量气体，不断通过涂层型砂，向外排放，在铸型、模型及金属间隙内形成一定气压，液体金属不断地占据EPS模型位置，向前推进，发生液体金属与EPS模型的置换过程。置换的最终结果是形成铸件。浇注操作过程采用慢——快——慢。并保持连续浇注，防止浇注过程断流。浇后铸型真空维持3~5分钟后停泵。浇注温度比砂型铸造的温度高30~50℃。

（7）冷却清理

　　冷却后，实型铸造落砂最为简单，将砂箱倾斜吊出铸件或直接从砂箱中吊出铸件均可，铸件与干砂自然分离。分离出的干砂处理后重复使用。

Claims (1)

1.一种真空消失模铸造工艺，其工艺步骤特征在于：

（1）泡塑珠粒的选用

    选用可发性聚苯乙烯树脂珠粒，简称EPS，珠粒特点：半透明珠粒，预发泡倍数40~60，粒径为0.18~0.80亳米，选用的原始珠粒的粒径小于或等于铸件的最小壁厚的1/9 ~ 1/10；

（2）模型制作

预发泡：方法有三种：热水预发泡、蒸汽预发泡和真空预发泡；

熟化：经预发泡的EPS珠粒放置在干燥、通风的料仓中，除去珠粒表面的水分，熟化时间在8~48小时；

发泡成型：将预发泡且熟化的EPS珠粒填充到金属模具的型腔内加热，使珠粒再次膨胀，填满珠粒间的空隙，并使珠粒间相互融合，形成平滑表面，即模型；

（3）模型组合成簇

将自行加工好或外购的泡塑模型与浇冒口模型组合粘结在一起，形成模型簇，这种组合有时在涂料前进行，有时在涂层制备后埋箱造型时进行；

（4）模型涂层

实型铸造泡塑模型表面需涂一层一定厚度的涂料，形成铸型内壳，消失模铸造专用涂料,在涂料搅拌机内加水搅拌,使其得到合适的粘度，搅拌后的涂料放入容器内,用浸、刷、淋和喷的方法将模型组涂覆两遍，使涂层厚度为0.5 ~ 2mm，据铸件合金种类、结构形状及尺寸的大小不同选定，涂层在40~50℃下烘干；

（5）振动造型

包括如下工序：砂床制备——放置EPS模型——填砂——密封定型

砂床制备：将带有抽气室的砂箱放在振动台上，并卡紧，底部放入底砂，砂床厚度在50~100mm以上，振动紧实，型砂为无粘结剂、无填加物、不含水的干石英砂；

放置EPS模型：振实型砂后，放置EPS模型组，并培砂固定；

填砂：加入干砂，几种加砂方法，同时施以振动X、Y、Z三个方向，时

间为30~60秒；

密封定型：砂箱表面用塑料薄膜密封，用真空泵将砂箱内抽成一定真空，靠大气压力与铸型内压力之差将砂粒“粘结”在一起，维持铸型浇注过程不崩散；

（6）浇注置换

 EPS模型一般80℃左右软化，420~480℃时分解，分解产物有气体、液体及固体三部分，实型铸造浇注时，在液体金属的热作用下，EPS模型发生热解气化，产生大量气体，不断通过涂层型砂，向外排放，在铸型、模型及金属间隙内形成一定气压，液体金属不断地占据EPS模型位置，向前推进，发生液体金属与EPS模型的置换过程，置换的最终形成铸件；

（7）冷却清理

　　冷却后，将砂箱倾斜吊出铸件或直接从砂箱中吊出铸件均可，铸件与干砂自然分离。