CN103350195A - 聚碳型芯材料用于熔模铸造长孔与窄槽类产品的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种聚碳型芯材料用于熔模铸造长孔与窄槽类产品的生产方法。其技术方案是首先，制作聚碳型芯模具，然后进行固化，固化后将压制好的聚碳型芯进行表面修整，去除合模线、注料口，蜡模压制并进行修整后进行组树；再次是制壳操作，制壳操作时聚碳型芯保留多个排气口，进行涂挂，脱蜡后进行焙烧，聚碳型芯与型壳充分焙烧，与型壳同步焙烧以缩短焙烧时间及充分排出焙烧时产生的气体，铸后空冷至300℃以下清理。有益效果是：通过简单地机械振动可以清除90%以上的耐火材料，且型芯呈粉末状脱落，喷砂后表面洁净，无残留的材质，极大的节省了生产周期，去除的碱爆或碱煮操作。与原有技术相比，生产周期大幅缩短，制壳时间缩短了一倍，产品的质量也有明显的提升。

Description

聚碳型芯材料用于熔模铸造长孔与窄槽类产品的生产方法

技术领域

本发明涉及一种熔模铸造工艺，特别涉及一种聚碳型芯材料用于熔模铸造长孔与窄槽类产品的生产方法。

背景技术

    长孔、窄槽类铸件是熔模铸造生产中常见结构之一，由于长孔、窄槽内不易上涂料和撒砂，孔槽内跑火、缩松类缺陷经常出现。目前对于此类产品采用的方式通常是浸浆法、长孔内插木条法、型壳局部保温法、陶瓷型芯、自硬型芯法。浸浆法可用于小的孔槽类产品，在制壳二层后使用膏状耐火粉料填充空、槽，然后干燥一段时间后再涂挂下一层。操作时间长，且对操作工有较高的技能要求，填充不实会造成跑火缺陷。陶瓷型芯法和自硬型芯法在一定程度是上解决了此问题。但是自硬型芯法对制壳工序操作工的技能要求高，且操作不方便，需要严格控制干燥时间，防止自硬型芯材料固化过程中体积膨胀导致的型壳胀裂。陶瓷型芯法在去除型芯时需要采用碱爆或碱煮的方式，这种方式危险性大，且效率低，制作的产品跑火、缩松问题仍存在。长孔内插木条法、型壳局部保温法只能在孔径超过8，槽宽比大于1.2以上才能使用。

综上所述，采用现在的工艺制作带有长孔、窄槽类铸件存在几点缺陷：一是质量无法保证，对操作工的技能要求较高，二是制壳周期长，三是难以清理或清理效率低。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种聚碳型芯材料用于熔模铸造长孔与窄槽类产品的生产方法，其操作简单，在压制蜡模时放置聚碳型芯，而不是在制壳时放置，且制壳时间大幅缩短，浇注后的产品清理简单、快捷，对产品生产过程要求低、清壳方便、快捷，能有效的提高产品质量，对产品表面质量保障性更强。

其技术方案是包括以下步骤：

首先，根据产品形状制作聚碳型芯模具，聚碳型芯材料为80%石膏粉+10%棉麻纤维、+10%聚氯乙烯树脂构成，棉麻纤维、聚氯乙烯树脂高温焙烧时烧损，可以提高聚碳型芯的透气性，模具材料一般选用40Cr钢或T10钢制作，精度要求高时可以使用W360T系列材质，使用注塑机将液态的聚碳型芯材料注入聚碳型芯模具，形成聚碳型芯；

然后使用塑化剂进行固化，一般固化时间为2-3H，固化后将压制好的聚碳型芯进行表面修整，去除合模线、注料口，蜡模压制并进行修整后进行组树；

再次是制壳操作，制壳操作时聚碳型芯保留多个排气口，将聚碳型芯作为产品的一部分进行涂挂，脱蜡后进行焙烧，聚碳型芯与型壳充分焙烧，焙烧温度≥900℃，把聚碳型芯残蜡烧掉，焙烧时间需30-90分钟，与型壳同步焙烧以缩短焙烧时间及充分排出焙烧时产生的气体，铸后空冷至300℃以下清理。

上述最后的步骤中，如果产品浇铸后长时间没有进行清理，因聚碳型芯与空气作用生成较强硬的物质，此时不易清除；或者是浇铸后的产品沾水和进行了酸腐蚀，聚碳型芯与水和酸接触后会形成坚硬的钙化物，难以清除；为了脱除聚碳型芯应进行后处理工艺：把铸件重新加热至900℃，保温30-60分钟，再按铸后清理工艺即可。

上述的塑化剂采用聚氯乙烯树脂。

本发明的有益效果是：与使用陶瓷型芯和自硬型芯相比，聚碳型芯可以制作复杂形状、长孔、深槽类产品的型芯，且制作成本低，表面质量高，最高可达到Ra1.6,在清理时，通过简单地机械振动可以清除90%以上的耐火材料，且型芯呈粉末状脱落，喷砂后表面洁净，无残留的材质，极大的节省了生产周期，去除的碱爆或碱煮操作。与原有技术相比，生产周期大幅缩短，制壳时间缩短了一倍，产品的质量也有明显的提升，本发明与现有技术对比，有显著的进步。

具体实施方式

   首先根据产品形状制作聚碳型芯模具，由于聚碳型芯材料一般为80%石膏粉+10%棉麻纤维+10%聚氯乙烯树脂的增塑剂构成，棉麻纤维、聚氯乙烯树脂高温焙烧时烧损，可以提高聚碳型芯的透气性。但是石膏的熔点低，流动性差，需要使用大功率的注塑机，所以模具材料一般选用40Cr钢或T10钢制作，精度要求高时可以使用W360T系列材质。使用注塑机将液态的聚碳型芯材料注入聚碳型芯模具，形成聚碳型芯。然后使用塑化剂，如聚氯乙烯树脂或其它本领域技术人员所熟知的化学试剂进行固化，一般固化时间为2-3H。固化后将压制好的聚碳型芯进行表面修整，去除合模线、注料口。在使用时视产品结构决定何时放置，产品结构复杂的，需要在压蜡时放入型芯，简单产品可以在压制蜡模后放置。蜡模压制并进行修整（去除蜡模的合模线、油纹、流纹等缺陷，型芯与蜡件交界处不需额外处理）后进行组树，组树与浇口设计时要充分考虑金属液对芯子的冲击，以尽量减少对芯子的冲击力与浮力为原则。然后是制壳操作，制壳操作时芯子尽量多留排气口，将聚碳型芯视为产品的一部分进行正常涂挂，脱蜡后进行焙烧， 芯子与型壳一定要充分焙烧，焙烧温度≥900℃才能把芯子残蜡烧掉，焙烧时间需30-90分钟（根据芯子的尺寸大小、实际焙烧温度、排气口的数量和大小而定），与型壳同步焙烧以缩短焙烧时间及充分排出焙烧时产生的气体。 铸后空冷至300℃以下才能清理，芯子在300℃以上还具有一定的塑性，不易振出。如果在室温下振，芯子已变得很松脆，容易清理。

      如果产品浇铸后长时间没有进行清理（一般5天以上），因芯子与空气作用生成较强硬的物质，此时不易清除。还有一种情况是浇铸后的产品沾水和进行了酸腐蚀，芯子与水和酸接触后会形成坚硬的钙化物，难以清除。为了脱除芯子应进行后处理工艺：把铸件重新加热至900℃，保温30-60分钟（视铸件大小而定），再按铸后清理工艺即可。

与使用陶瓷型芯和自硬型芯相比，聚碳型芯可以制作复杂形状、长孔、深槽类产品的型芯，且制作成本低，表面质量高，最高可达到Ra1.6,在清理时只需简单的震壳即可将型芯材料完全脱出,不需要其它操作。

下面结合实例对本发明做进一步的说明：

一种轮船上使用的锁具，产品上有□12x12x75深的槽，在未使用聚碳型芯之前，制壳操作时，需要在二层后使用80%锆粉+20%硅溶胶和的锆泥堵住一侧的孔，然后向槽内填充锆砂，填实后用锆泥将另一侧开口堵死，干燥24小时后再涂挂下一层。由于内部填充了锆砂，在焙烧时，需要将焙烧温度提高至1200℃，焙烧90分钟。通过机械振动和喷砂操作，表面的耐火材料不能完全清楚，需要再进行碱爆或碱煮操作，然后再喷砂次才能清除残留的耐火材料。由于反复清理耐火材料，导致铸件变形，需要进行整形矫正。使用聚碳型芯后，在蜡模压制时，将聚碳型芯放置在模具内，然后压制蜡模，型芯与蜡料结合无缝隙，制壳操作时，干燥时间每层12小时即可。浇注完成的产品，通过简单地机械振动可以清除90%以上的耐火材料，且型芯呈粉末状脱落，喷砂后表面洁净，无残留的材质，极大的节省了生产周期，去除的碱爆或碱煮操作。

其具体的流程和工艺参数对比如下表所示：

1.未使用聚碳型芯材料的流程和工艺参数

(1)制壳参数

层数

浆料粘度（詹氏4#杯检测）

砂料目数

干燥时间（小时）

湿度（RH）

温度(℃)

风速（级）

面层

45±2S

100-120（锆砂）

8

65-75

25±2

无风

二层

34±3S

30-60（莫来砂）

10

55-35

25±2

微风

三层

34±3S

30-60（莫来砂）

18

55-35

25±2

微风

四层

34±3S

16-30（莫来砂）

18

55-35

25±2

微风

五层

12±1S

16-30（莫来砂）

24

55-35

25±2

7-9m/s

封浆

16

55-35

25±2

7-9m/s

填砂

80-120（锆砂）

6

55-35

25±2

7-9m/s

六层

12±1S

16-30（莫来砂）

12

55-35

25±2

7-9m/s

半层（封浆层）

12±1S

12

55-35

25±2

7-9m/s

制壳时间6天，产品合格率90%。

（2）焙烧与清理

焙烧温度提高至1200℃，焙烧90分钟。机械振动和喷砂操作，然后进行碱爆或碱煮清理耐火材料。

2.使用聚碳型芯后的流程

(1)制壳参数

层数

浆料粘度（詹氏4#杯检测）

砂料目数

干燥时间（小时）

湿度（RH）

温度(℃)

风速（级）

面层

45±2S

100-120（锆砂）

6

65-75

25±2

无风

二层

34±3S

30-60（莫来砂）

8

55-35

25±2

微风

三层

12±1S

16-30（莫来砂）

14

55-35

25±2

7-9m/s

四层

12±1S

16-30（莫来砂）

14

55-35

25±2

7-9m/s

五层

12±1S

16-30（莫来砂）

12

55-35

25±2

7-9m/s

半层（封浆层）

12±1S

12

55-35

25±2

7-9m/s

制壳时间3天，产品合格率95%。

（2）焙烧与清理

焙烧温度提高至1100℃，焙烧90分钟。机械振动和喷砂操作即可清除耐火材料。

由上述数据可知，本发明的工艺与原有技术相比，生产周期大幅缩短，制壳时间缩短了一倍，产品的质量也有明显的提升，本发明与现有技术对比，有显著的进步。

Claims (3)

1.一种聚碳型芯材料用于熔模铸造长孔与窄槽类产品的生产方法，其特征是包括以下步骤：

首先，根据产品形状制作聚碳型芯模具，聚碳型芯材料为80%石膏粉+10%棉麻纤维、+10%聚氯乙烯树脂构成，棉麻纤维、聚氯乙烯树脂高温焙烧时烧损，可以提高聚碳型芯的透气性，模具材料一般选用40Cr钢或T10钢制作，精度要求高时可以使用W360T系列材质，使用注塑机将液态的聚碳型芯材料注入聚碳型芯模具，形成聚碳型芯；

然后，使用塑化剂进行固化，一般固化时间为2-3H，固化后将压制好的聚碳型芯进行表面修整，去除合模线、注料口，蜡模压制并进行修整后进行组树；

再次，制壳操作，制壳操作时聚碳型芯保留多个排气口，将聚碳型芯作为产品的一部分进行涂挂，脱蜡后进行焙烧，聚碳型芯与型壳充分焙烧，焙烧温度≥900℃，将聚碳型芯残蜡烧掉，焙烧时间30-90分钟，与型壳同步焙烧以缩短焙烧时间及排出焙烧时产生的气体，铸后空冷至300℃以下清理。

2.根据权利要求1所述的聚碳型芯材料用于熔模铸造长孔与窄槽类产品的生产方法，其特征是：最后的步骤中，如果产品浇铸后长时间没有进行清理，因聚碳型芯与空气作用生成较强硬的物质，此时不易清除；或者是浇铸后的产品沾水和进行了酸腐蚀，聚碳型芯与水和酸接触后会形成坚硬的钙化物，难以清除；为了脱除聚碳型芯应进行后处理工艺：把铸件重新加热至900℃，保温30-60分钟，再按铸后清理工艺即可。

3.根据权利要求1所述的聚碳型芯材料用于熔模铸造长孔与窄槽类产品的生产方法，其特征是：所述的塑化剂采用聚氯乙烯树脂。