CN103286262A - 一种环保型消失模铸造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环保型消失模铸造工艺，包括制作模型、模型涂覆、消泡缩容、振动造型、浇铸、冷却清理等步骤。所述制作模型步骤为：设计制作一残渣冒口模型，并将发泡模、浇铸口模型和残渣冒口模型组合粘结在一起，形成模型簇；所述模型涂覆步骤为：用浸、刷、淋和喷的方法将耐火涂料涂覆在模型簇的表面，使涂层干燥成壳；所述消泡缩容步骤为：把带有壳的模型簇放入加热炉，加热使模型簇消泡缩容，再采用牵引或吸力的方法将已消泡缩容的残模取出。本发明具有操作简单、铸件质量好、不污染环境等优点。

Description

一种环保型消失模铸造工艺

技术领域

本发明涉及一种铸造工艺，尤其涉及一种环保型消失模铸造工艺。

背景技术

消失模铸造，又称实型铸造，通常是用泡沫塑料(EPs、STMMA或EPMMA)高分子材料制作成为与生产铸造的零件结构、尺寸完全一样的实型模具，经过浸涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中经三维振动造型，浇铸造型砂箱在负压状态下浇入熔化的金属液，使高分子材料模型受热气化抽出，进而被液体金属取代冷却凝固后形成的一次性成型铸造新工艺生产铸件的新型铸造方法。

与传统铸造技术相比，消失模铸造技术具有以下优势：1、铸件质量好，成本低；2、精度高、表面光洁、节省机加；3、内部缺陷大大减少，铸件组织致密；4、可实现大规模、大批量生产；5、适用于人工操作与自动化流水线生产运行控制；6、可以大大改善铸造生产线的生产条件、降低劳动强度、减少能源消耗。

但是，现有这种先进的消失模铸造工艺也存在以下缺点：1、消失模铸造法，也称为泡沫塑料实型铸造法，其是将由合成树脂发泡体制作的模型埋设在型砂中，直接用作砂型的工艺。该工艺通过注入的熔液来热分解合成树脂发泡体，但产生含有碳黑(煤烟子)的大量的热分解气体，产生异臭等，污染环境；2、由于大量气体存在，易产生铸造缺陷，如气孔；3、铸件含有泡沫残渣，降低铸件质量。

发明内容

本发明为了解决现在技术存在的不足，提出一种环保型消失模铸造工艺，这种新工艺具有操作简单、铸件质量好、不污染环境等优点。

本发明是通过以下方案予以实现的：一种环保型消失模铸造工艺，包括制作模型、模型涂覆、消泡缩容、振动造型、浇铸、冷却清理等步骤，其特征在于：

所述制作模型步骤为：设计制作一残渣冒口模型，并将发泡模、浇铸口模型和残渣冒口模型组合粘结在一起，形成模型簇。

所述模型涂覆步骤为：用浸、刷、淋和喷的方法将耐火涂料涂覆在模型簇的表面，涂层厚度为1～2mm，在40～50℃下烘干，使涂层干燥成壳。

所述消泡缩容步骤为：把带有壳的模型簇放入加热炉，加热到300～310℃，保温以使模型簇消泡缩容，再采用牵引或吸力的方法，将已消泡缩容的残模从残渣冒口中取出。

与现有的消失模铸造工艺相比较，本发明具有以下显著特点：本发明打破了消失模铸造传统工艺中发泡模在浇注过程中气化消失的工艺过程，让发泡模消泡缩容，以达到不排放污染气体之目的，并可回收或循环使用，具有绿色节能环保的显著特点；同时，消泡缩容的工艺过程没有或只有很少量的气体存在，显著减少了诸如气孔等铸造缺陷；而且，发泡模消泡缩容也减少了铸件表面的碳含量，避免铸造过程中增碳的技术障碍，打破了传统消失模铸造仅用于铸铁、铝合金铸造生产的限制，扩大了消失模铸造应用合金的范围，例如合金钢铸造领域；综上，本发明使消失模技术在我国得到更加广泛的应用，拓展了其巨大的市场前景。

具体实施方式

下面对本发明作进一步的详细描述。

一种环保型消失模铸造工艺，包括如下步骤：

     （1）模型制作：通常有两种情况：第一种，采用泡塑珠粒制作，经过预发泡一熟化一发泡成型一冷却出模；其中，消失模铸造专用的泡塑珠粒有三种：a．可发性聚苯乙烯树脂珠粒(简称EPS)；b．可发性甲基丙烯酸甲脂与苯乙烯共聚树脂珠粒(简称STMMA)；c．可发性聚甲基丙烯酸甲脂树脂珠粒(简称EPMMA)。常用可发性聚苯乙烯树脂珠粒(EPS)，用于铸造有色金属、灰铁及一般铸钢。珠粒特点：半透明珠粒，预发泡倍数40～60，粒径为0.18～0.80毫米(6种尺寸)，一股选用的原始珠粒的粒径小于或等于铸件最小壁厚的l/9～l/10。

以EPS为例，对模型制作工艺进行具体描述如下：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珠粒预发泡的方法有三种：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，填满珠粒问的空隙，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。

第二种情况，采用泡塑板材制作：泡塑板材一电阻丝切割一粘结一模型。对于简单模型，可利用电阻丝切割装置，将泡塑板材切割成所需的模型。对于复杂模型，首先用电阻丝切割装置，将模型分割成几个部分，然后进行粘，使之成为整体模型。

设计制作一残渣冒口模型，并将发泡模、浇铸口模型和残渣冒口模型组合粘结在一起，形成模型簇。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。

（2）模型涂覆：实型铸造泡塑模型表面必需涂一层一定厚度的耐火涂料，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耐火涂料，在涂料搅拌机内加水搅拌，使其得到合适的粘度。搅拌后的耐火涂料放入容器内，用浸、刷、淋和喷的方法将模型组涂覆。一股涂两遍，使涂层厚度为1～2mm。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℃下烘干成壳。

（3）消泡缩容：①生产简单形状铸件时，把带有壳的发泡模放入加热炉，加热到一定温度范围(消泡起始温度到发泡模热分解温度)，保温以使发泡模消泡缩容，并使消泡缩容的模自动流出壳体。②生产中等复杂铸件时，把带有壳的发泡模放入加热炉，加热到一定温度范围(消泡起始温度到发泡模热分解温度)，保温以使发泡模消泡缩容，采用外力吸出已消泡缩

容的残模。③生产复杂铸件时，把带有壳的模型簇放入加热炉，加热到300～310℃，保温以使模型簇消泡缩容，再采用牵引或吸力的方法，将已消泡缩容的残模从残渣冒口中取出。

（4）振动造型：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(一股砂型砂为无粘结剂、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放置已消泡缩容的模壳，振实后，根据工艺要求在砂床上放置已消泡缩容的模壳组，并培砂固定。③填砂：加入干砂，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”。

（5）浇注：浇注操作过程采用慢一陕一慢。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~C。

（6）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。

本发明工艺采用消泡缩容方法，使发泡模不在浇注过程中气化，从而达到绿色铸造的目的。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种环保型消失模铸造工艺，包括制作模型、模型涂覆、消泡缩容、振动造型、浇铸、冷却清理等步骤，其特征在于：所述制作模型步骤为：设计制作一残渣冒口模型，并将发泡模、浇铸口模型和残渣冒口模型组合粘结在一起，形成模型簇。

2.根据权利要求1所述的一种环保型消失模铸造工艺，其特征在于：所述模型涂覆步骤为：用浸、刷、淋和喷的方法将耐火涂料涂覆在模型簇的表面，涂层厚度为1～2mm，在40～50℃下烘干，使涂层干燥成壳。

3.根据权利要求1所述的一种环保型消失模铸造工艺，其特征在于：所述消泡缩容步骤为：把带有壳的模型簇放入加热炉，加热到300～310℃，保温以使模型簇消泡缩容，再采用牵引或吸力的方法，将已消泡缩容的残模从残渣冒口中取出。