CN104399891A - 一种熔模精密制壳工艺与负压造型技术相结合的铸造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种熔模精密制壳工艺与负压造型技术相结合的铸造方法，包括：制造蜡模、蜡模组装、蜡制模组表面涂敷涂料、烘干、型壳脱蜡回收、型壳低温焙烧、型壳装箱造型和负压浇注步骤。本发明简化了型壳制做工艺，降低了型壳制做成本以及废物排放量，釆用型壳低温焙烧，大大减少了能源消耗，且以负压进行浇注解决了型壳强度的不足问题。
Description
技术领域
本发明属于熔模铸造技术领域，具体涉及一种熔模精密制壳工艺与负压造型技术相结合的铸造方法。
背景技术
熔模铸造通常是指在易熔材料制成模样，在模样表面包覆若干层耐火材料制成型壳，再将模样熔化排出型壳，从而获得无分型面的铸型，经高温焙烧后即可填砂浇注。由于模样广泛采用蜡质材料来制造，故常将熔模铸造称为“失蜡铸造”。可用熔模铸造法生产的合金种类有碳素钢、合金钢、耐热合金、不锈钢、精密合金、永磁合金、轴承合金、铜合金、铝合金、钛合金和球墨铸铁等。
型壳焙烧是熔模铸造的主要工序之一，型壳焙烧的主要目的有：除去型壳中的水分、残余蜡料、盐分等挥发物，使型壳在浇注时具有良好透气性；使粘结剂、耐火材料等物质之间进行热物理化学反应，改变物相的组成与显微组织；建立高温强度，减少液态合金与型壳的温差，提高充型能力。精密铸造行业最常见的精铸型壳焙烧炉是箱式电阻炉，焙烧温度在800-1200℃之间，焙烧时间需25-60分钟，由于温度高，型壳焙烧时能耗大，生产效率低。
另外，传统熔模精密铸造一般采用热型重力方式来浇注金属液，即型壳从焙烧炉中取出后，在红热状态下进行浇注。这种浇注方式虽然能提高金属液在型壳中的流动性，保证铸件能很好地复制型腔形状，得到高精度的铸件，但是，金属液在热型中的凝固速度较慢，会使铸件产生晶粒粗大，机械性能降低等缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种型壳制作工艺简化、型壳焙烧低，型壳强度达到使用要求的熔模精密铸造方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种熔模精密制壳工艺与负压造型技术相结合的铸造方法，包括如下步骤：
1）、制造蜡模
将熔融的石蜡注入铝制模具中，冷却后得到精密蜡模；
2）、蜡模组装
采用焊接法或机械组装法将形成铸件的蜡模与形成浇冒口***的蜡模连接在一起构成模组；
3）、蜡制模组表面涂敷涂料、烘干
将步骤2）的模组置于涂料中浸渍，使涂料均匀地覆盖在模组表面上，逐层涂敷，逐层烘干；涂敷涂料后撒干砂进行加固，总厚度控制在2～4mm；
4）、型壳脱蜡回收
涂层完全干燥形成高强度型壳后，采用热水或蒸汽加热的方法将构成模样的固态蜡变成液态流出形成空腔型壳；
5）、型壳低温焙烧
将型壳在100～600℃的温度下进行焙烧，去除型壳中的水分、残余蜡料及其它可挥发性杂质，使型壳干净；
6）、型壳装箱造型
将经过焙烧并凉至室温的型壳置于可抽真空的特制砂箱中，填入无任何添加剂的干燥型砂，经振动台微振紧实后，用手刮平顶部并用塑料薄膜密封；
7）、负压浇注
在砂箱保持负压度为-0.025～-0.045Mpa的前提下，向型壳内浇注金属液，凝固后就得到与型壳几何形状相同的精密铸件。
与传统熔模精密铸造的型壳在浇注之前一般要在800-1200℃高温下进行长时间焙烧不同，本发明步骤5）型壳的焙烧温度较低，进一步优选为200～400℃。
本发明步骤7）釆用负压浇注方法，弥补了型壳强度的不足问题，砂箱的负压优选为-0.03～-0.04Mpa。
与传统熔模精密铸造的型壳一般要涂敷7遍以上的涂料、型壳总厚度一般大于8mm不同，本发明步骤2）的涂料是用粉状耐火材料与粘结剂组成的糊状混合物，且只需涂敷3-4层涂料，型壳总厚度也控制在2～4mm。
在上述技术方案的基础上，步骤6）干燥型砂的粒径为20～40目。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明简化了传统熔模精密铸造的型壳制做。传统熔模精密铸造的型壳一般要涂敷7遍以上的涂料，型壳总厚度一般大于8mm，而本发明只需涂敷3-4层涂料，型壳总厚度控制在3mm左右，因此，型壳制做成本以及废物排放都会大大减少。
2、取消了传统熔模精密铸造型壳的高温焙烧工序。传统熔模精密铸造的型壳在浇注之前一般要在800-1200℃高温下进行长时间焙烧，而本发明对型壳强度要求较低，只需在100～600℃的温度下行低温焙烧即可，这样就大大减少了能源消耗。
3、抛弃了热型浇注方式。传统熔模精密铸造一般采用热型重力方式来浇注金属液，这种浇注方式虽然能提高金属液在型壳中的流动性，保证铸件能很好地复制型腔形状，得到高精度的铸件，但是，金属液在热型中的凝固速度较慢，会使铸件产生晶粒粗大，机械性能降低等缺陷。本发明是在保持一定负压度的前提下，将金属液浇注到常温型壳中，因而可以避免热型浇注带来的力学性能降低的缺陷。由于抽真空可以通过型壳中的微小孔隙吸走型腔中的气体，使金属液能更好地充填型腔，因此本发明不会因为冷型浇注而出现浇不足等缺陷。
4、负压造型技术弥补了型壳强度的不足问题。由于本发明制做的是超薄型壳，强度较传统熔模铸造型壳低很多，无法直接承受金属液的压力。为此，本发明引入了负压造型技术，利用负压将紧紧包裹型壳的型砂“粘接”起来构成坚固的型壁，以此来抵抗金属液的压力。
具体实施方式
实施例1
一种熔模精密制壳铸造方法，包括如下步骤：
1）、制造蜡模
将熔融的石蜡注入铝制模具中，冷却后得到精密蜡模；
2）、蜡模组装
采用焊接法或机械组装法将形成铸件的蜡模与形成浇冒口***的蜡模连接在一起构成模组；
3）、蜡制模组表面涂敷涂料、烘干
将步骤2）的模组置于涂料中浸渍，选用粉状耐火材料与粘结剂组成的糊状混合物为涂料，均匀地覆盖在模组表面上共涂敷4层，逐层涂敷，逐层烘干；涂敷涂料后撒干砂进行加固，总厚度控制在3mm；
4）、型壳脱蜡回收
涂层完全干燥形成高强度型壳后，采用热水或蒸汽加热的方法将构成模样的固态蜡变成液态流出形成空腔型壳；
5）、型壳低温焙烧
将型壳在300℃的温度下进行焙烧，去除型壳中的水分、残余蜡料及其它可挥发性杂质，使型壳干净；
6）、型壳装箱造型
将经过焙烧并凉至室温的型壳置于可抽真空的特制砂箱中，填入无任何添加剂的干燥型砂，经振动台微振紧实后，用手刮平顶部并用塑料薄膜密封；
7）、负压浇注
在砂箱保持负压度为-0.035Mpa的前提下，向型壳内浇注铝合金金属液，凝固后就得到与型壳几何形状相同的精密铸件。
制得的精密铸件产品经保温、开箱后外观未发现任何肉眼可见缺陷，表面光滑，无鼓涨、无冷隔、卷皮、裂纹、夹砂等缺陷，经探伤检测，铸件表面和内部未发现超标缺陷及裂纹，热处理后，力学性能和组织性能等各项指标均达到和超过了设计要求。
实施例2
一种熔模精密制壳铸造方法，与实施例1相比较，步骤5）型壳低温焙烧温度在200℃，步骤7）负压浇注时砂箱保持负压度为-0.03Mpa，其它工艺参数不变，制得的精密铸件产品经探伤检测，铸件表面和内部未发现超标缺陷及裂纹，热处理后，力学性能和组织性能等各项指标均达到和超过了设计要求。
实施例3
一种熔模精密制壳铸造方法，与实施例1相比较，步骤5）型壳低温焙烧温度在400℃，步骤7）负压浇注时砂箱保持负压度为-0.45Mpa，其它工艺参数不变，制得的精密铸件产品经探伤检测，铸件表面和内部未发现超标缺陷及裂纹，热处理后，力学性能和组织性能等各项指标均达到和超过了设计要求。
尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，我们可以依据本发明的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种熔模精密制壳工艺与负压造型技术相结合的铸造方法，其特征在于包括如下步骤：
1）、制造蜡模
将熔融的石蜡注入铝制模具中，冷却后得到精密蜡模；
2）、蜡模组装
采用焊接法或机械组装法将形成铸件的蜡模与形成浇冒口***的蜡模连接在一起构成模组；
3）、蜡制模组表面涂敷涂料、烘干
将步骤2）的模组置于涂料中浸渍，使涂料均匀地覆盖在模组表面上，逐层涂敷，逐层烘干；涂敷涂料后撒干砂进行加固，总厚度控制在2～4mm；
4）、型壳脱蜡回收
涂层完全干燥形成高强度型壳后，采用热水或蒸汽加热的方法将构成模样的固态蜡变成液态流出形成空腔型壳；
5）、型壳低温焙烧
将型壳在100～600℃的温度下进行焙烧，去除型壳中的水分、残余蜡料及其它可挥发性杂质，使型壳干净；
6）、型壳装箱造型
将经过焙烧并凉至室温的型壳置于可抽真空的特制砂箱中，填入无任何添加剂的干燥型砂，经振动台微振紧实后，用手刮平顶部并用塑料薄膜密封；
7）、负压浇注
在砂箱保持负压度为-0.025～-0.045Mpa的前提下，向型壳内浇注金属液，凝固后就得到与型壳几何形状相同的精密铸件。
2.如权利要求1所述的一种熔模精密制壳工艺与负压造型技术相结合的铸造方法，其特征在于：所述步骤5）型壳的焙烧温度为200～400℃。
3. 如权利要求1所述的一种熔模精密制壳工艺与负压造型技术相结合的铸造方法，其特征在于：所述步骤7）砂箱的负压为-0.03～-0.04Mpa。
4. 如权利要求1所述的一种熔模精密制壳工艺与负压造型技术相结合的铸造方法，其特征在于：所述步骤2）的涂料是用粉状耐火材料与粘结剂组成的糊状混合物，共涂敷3-4层。
5. 如权利要求1所述的一种熔模精密制壳工艺与负压造型技术相结合的铸造方法，其特征在于：所述步骤6）干燥型砂的粒径为20～40目。
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