CN105537526A

CN105537526A - 一种阻燃保温冒口的成型方法

Info

Publication number: CN105537526A
Application number: CN201510968076.8A
Authority: CN
Inventors: 杨庭彰
Original assignee: Harbin Futing Chuangfu Machinery Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Harbin Futing Chuangfu Machinery Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2015-12-23
Filing date: 2015-12-23
Publication date: 2016-05-04

Abstract

本发明涉及一种阻燃保温冒口的成型方法。该方法包括制作模板、制备具有阻燃效果的保温填料、将填料置于模板中得到冒口初型、拆模得到湿冒口以及烘烤成型得到阻燃保温冒口。本发明的方法解决了现有冒口存在保温不良、防止发热料的燃烧的问题，具有良好的阻燃效果和保温作用，延长了冒口内金属液的凝固时间，进而降低了铸件缩孔、缩松等铸造缺陷，提升了出品率。

Description

一种阻燃保温冒口的成型方法

技术领域

本发明属于铸造领域，具体涉及一种阻燃保温冒口的成型方法。

背景技术

在金属铸造中，一般会根据铸件的结构特点对铸件的较厚大的部位、热节点部位使用冒口，从而利用冒口中的金属液对铸件部位进行补缩。冒口是只为避免铸件出现缺陷而附加在铸件上方或侧面的补充部分。在铸型中，冒口的型腔是存贮液态金属的空腔，在铸件形成时补给金属，有防止缩孔、缩松、排气和集渣的作用，而冒口的主要作用是补缩。功能不同的冒口，其形式、大小和开设位置均不相同。

在排气管、涡轮壳等高镍、耐热钢等铸造产品的生产过程中，为保证铸造坯件的造型精度、提高金属液使用效率及自动化程度，近年来逐渐使用砂芯替代传统的手工造型。冒口的使用，也从保温状况一般的砂冒口、热冒口过渡到保温冒口、内发热冒口。但由于铸件形状及材质的不相同，需要冒口提供的发热保温时间是不同的。对于内发热冒口，现有的制作工艺是进行两次成型过程，第一次先制作成型发热块，然后放入冒口模具中再进行冒口成型，最终成产出嵌入式内发热冒口。但此种生产嵌入发热冒口的工艺容易造成发热料与保温材料结合不牢固，造成冒口本体的强度不一致，从而造成冒口在浇注过程中断裂的安全隐患。

此外，在冒口成型的过程中必须要提高其阻燃性，因为在铸造冒口时往往反应放出的大量热量不能迅速散发出去，致使反应的温度迅速升高又加剧了发热料的燃烧。结果，在冒口成品的表面出现孔洞或氧化皱皮，严重时会造成成品报废。因此，防止整个冒口成型过程中因为发热料的燃烧是提高冒口成品的关键技术之一。因此，研究新型的具有阻燃效果和保温作用的低成本冒口势在必行。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种阻燃保温冒口的成型方法，该方法解决了现有冒口存在保温不良、防止发热料的燃烧的问题，具有良好的阻燃效果和保温作用，延长了冒口内金属液的凝固时间，进而降低了铸件缩孔、缩松等铸造缺陷，提升了出品率。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是一种阻燃保温冒口的成型方法，其包括下列步骤：

1)根据冒口的外形要求制作内模、外模和填料模板：内模顶端封闭，与外模闭合后组成圆柱型腔体，所述腔体的高和内径与所述阻燃保温冒口的高和外径相同；填料模板的尺寸介于所述内模和外模的尺寸之间，填料模板的顶端开口，外模的顶端上开设有圆形的射砂口；

2)制备具有阻燃效果的保温填料：

a.按质量份数分别称取20-30份的硅藻土、5-10份的聚苯酯球、12-15份的镁砂粉、15-20份的石英砂、10-15份的硅酸铝纤维、15-20份的改性镁铝合金粉、8-10份的氧化铁粉、2-5份的硝酸钠、1-2份的萤石粉、2-5份的水玻璃、2-3份的磷酸铝、3-5份的赤泥和3-5份的阻燃剂，该阻燃剂为十二烷基磺酸钠和硼酸组合物的混合物，其重量比为1∶1；其中在所述聚苯酯球的表面上喷涂有涂层，所述涂层为铝硅酸盐和有机液体形成的组合物，两者的重量比为4∶1，所述机液体为硅油和二醇醚的混合物，其重量比为2∶1，使用间歇预膨胀器将直径为1.2-1.5mm的基本规则的聚苯酯小球预膨胀至密度为10kg/m3，预膨胀压力为0.25巴，预膨胀之后得到直径为3-4mm的聚苯酯球，然后使用铝硅酸盐和有机液体形成的组合物对其进行喷涂，之后将喷涂有铝硅酸盐和有机液体形成的组合物的聚苯酯球转移至密封铸模中，该铸模设有多个规律的间隔芯孔，通过该间隔芯孔可将空气流的蒸汽施加在该聚苯酯球上，使其表面最终形成涂层；其中所述的改性镁铝合金粉在电阻熔炼炉中制备，将对制备使用的固态块体材料镁、铝、Al-Sr合金进行预切制成块，块体尺寸为镁块、铝块：50×50×60mm，Al-Sr合金：10×10×10mm，然后将所述镁块和铝块放入熔炼炉后开启熔炼炉，使其由室温升至750℃±5℃，使镁块、铝块熔化，升温速度为9℃/min，之后恒温、保温15-20分钟；加入Al-Sr合金块，并均匀撒入熔炼剂，在750℃±5℃温度下，恒温、保温、静置15-20分钟，使其熔化成改性镁铝合金熔液；之后冷却成合金件，将冷却后的合金件进行切制，进一步粉碎成改性镁铝合金粉；所述镁块、铝块和Al-Sr合金块的重量比为100∶10∶1；其中所述硼酸组合物为硼酸晶体、氟硼酸铵、氟硼酸钾、氟化铵和硫磺，其重量比为4∶2∶1∶1∶2，所述硼酸晶体、氟硼酸铵、氟硼酸钾、氟化铵和硫磺按配比称重后混合均匀，放入不锈钢球磨罐中，对球磨罐作抽真空处理，真空度小于6Pa，然后充入惰性保护气体，抽真空-充气过程重复三次，以排净球磨罐可能存在的空气；将抽真空的密闭球磨罐放入球磨机，进行球磨3-5小时；球磨结束后取出球磨罐并取出粉末，其粒度为150-250目，最后放入干燥箱干燥，即得；

b.对碾轮混砂机进行预处理，即，将混砂机清理干净，调试碾轮距碾盘30-40mm，然后固定好；预处理完毕后将上述步骤a中称取的硅藻土、镁砂粉、上述步骤a中称取量50％的水玻璃、称取量50％的赤泥和称取量40％的木质素置于碾轮混砂机中，混制2-3分钟，再加入步骤a中称取的石英砂、硅酸铝纤维、改性镁铝合金粉、氧化铁粉、硝酸钠和萤石粉，混制1-2分钟，最后加入剩余的赤泥、木质素、水玻璃、磷酸铝和阻燃剂，混制2-3分钟，获得湿填料；

3)将填料模板套住冒口的内模，从填料模板的开口顶端通过制芯机射入第一部分的湿填料，所述的第一部分的填料的量为步骤2)中制备的具有阻燃效果的保温填料的量的40％；

4)利用刮板将被内模顶面多余的填料刮平，并用压板向下挤压填料，将其压实，然后静置2-3小时；取下填料模板，并换上外模，从外模的顶端上开设的圆形射砂口通过制芯机射入剩余部分的具有阻燃效果的保温填料，然后静置2-3小时，得到冒口初型；

5)对冒口脱模获取湿冒口：先撤出内模，使内模下移，此时冒口初型在其与外模的内壁之间的摩擦作用下，而保持在外模中；然后在外模和冒口初型的下方横向引入加热托板，使加热托板托住外模和填料；微移外模，外模上移5-8mm，使冒口初型与外模脱离接触；接着下移加热托板，将冒口初型从外模中完全移出，得到湿冒口；

6)将步骤2)中得到的湿冒口送入烤炉，在200-250℃高温条件下烘烤30-40分钟，即成型得到阻燃保温冒口。

优选的，改性镁铝合金粉中镁块的纯度为99.9-99.95％，铝块的纯度为99.1-99.5％，熔炼剂为重量比分别为46％的MgCl₂、41％的NaCl、8％的KCl和5％的CaF₂的混合物，其加入量为改性镁铝合金中的镁块重量的10％。

在上述任一方案中优选的是，所述硅藻土的粒度为20-30目，所述石英砂的粒度为90-120目，且石英砂中二氧化硅的重量含量为96-97％，所述镁砂粉的粒度为120-180目。

在上述任一方案中优选的是，所述氧化铁粉的质量纯度为99.2-99.5％，所述水玻璃的模数为2.2-2.4，且密度为1.50-1.55g/cm³，所述赤泥的粒度为150-180目。

在上述任一方案中优选的是，有机液体的沸点为140-150℃，所述铝硅酸盐的Si∶Al摩尔比为1∶5。

在上述任一方案中优选的是，所述有机液体在25℃下的粘度为1000-1500mPa·s，聚苯酯球的密度为50-100kg/m³，包括涂层的泡沫聚合物的密度为150-180kg/m³。

在上述任一方案中优选的是，所述的改性镁铝合金粉的阻燃性以及力学性能的提高是以添加Al-Sr合金的形式完成的。

本发明的有益效果：

1.本发明的阻燃保温冒口的成型方法降低了能源消耗、成本降低；所制得的冒口内金属液凝固时间比传统发热保温冒口提高2倍以上，补缩率提高20％以上，具有良好的发热保温效果，完全满足生产要求。

2.本发明的方法补缩效果更好，能确保铸件质量，使阻燃保温冒口得机械强度有较大程度的提高，使得铸造时在冒口表面形成致密的保护膜，阻止了氧化的进行，防止了铸造时镁合金在铸型内的燃烧，有利于获得表面光洁、无氧化皱皮的冒口成品；且本发明从镁铝合金本身以及外部添加阻燃剂两方面来增加阻燃效果，这在现有技术中未有任何的记载，大大提高了该冒口的阻燃性能。

3.本发明制得的冒口保温性能好，冒口内金属残留量只有常用冒口的5％左右，提高了金属液的利用率，降低了成本，具有耐高温、保温性能强的优点。

4.本发明的成型方法不需要进行模具翻转，因此减少因模具翻转脱模而造成冒口的变形、开裂等缺陷，从而提高了冒口的成型质量。该成型方法既适用于手工造型，也适用于机器造型。采用该工艺生产，可大幅度降低工人的劳动强度，节省了等待时间，进而提高了工作效率；保证了发热料的定形、定量，提高了冒口本体的强度，保证了冒口在浇铸过程中的安全。

附图简要说明

图1是根据本发明的阻燃保温冒口的成型方法的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步说明。

实施例1

参见图1，一种阻燃保温冒口的成型方法，其包括下列步骤：

2)制备具有阻燃效果的保温填料：

改性镁铝合金粉中镁块的纯度为99.9-99.95％，铝块的纯度为99.1-99.5％，熔炼剂为重量比分别为46％的MgCl₂、41％的NaCl、8％的KCl和5％的CaF₂的混合物，其加入量为改性镁铝合金中的镁块重量的10％。

所述硅藻土的粒度为20-30目，所述石英砂的粒度为90-120目，且石英砂中二氧化硅的重量含量为96-97％，所述镁砂粉的粒度为120-180目。

所述氧化铁粉的质量纯度为99.2-99.5％，所述水玻璃的模数为2.2-2.4，且密度为1.50-1.55g/cm³，所述赤泥的粒度为150-180目。

有机液体的沸点为140-150℃，所述铝硅酸盐的Si∶Al摩尔比为1∶5。

所述有机液体在25℃下的粘度为1000-1500mPa·s，聚苯酯球的密度为50-100kg/m³，包括涂层的泡沫聚合物的密度为150-180kg/m³。

所述的改性镁铝合金粉的阻燃性以及力学性能的提高是以添加Al-Sr合金的形式完成的。最终获得的阻燃保温冒口的表面粗糙度为Ra10.5-11.5μm。

先将硅藻土、镁砂粉、水玻璃和磷酸铝粘结剂混制，为在硅藻土表面形成一层含有镁砂粉的耐火材料复合层，再加入石英砂等物料，石英砂作为膨胀蛭石颗粒间的填充材料及耐火骨架，从而达到一定高温强度的前提下，具有更好的保温效果。混合于石英砂和镁砂粉中的改性镁铝合金粉、氧化铁粉、硝酸钠构成发热剂，在萤石粉调节剂作用下可达到点火速度快，燃烧速度慢的优点，具有很好的发热效果。赤泥与水玻璃混合后，可自行发生脱水硬化，因此制作的发热保温冒口无需进炉烘干即可脱水，且强度满足要求。

本发明的阻燃保温冒口的成型方法降低了能源消耗、成本降低；所制得的冒口内金属液凝固时间比传统发热保温冒口提高2倍以上，补缩率提高20％以上，具有良好的发热保温效果，完全满足生产要求。本发明补缩效果更好，能确保铸件质量，使阻燃保温冒口得机械强度有较大程度的提高，使得铸造时在冒口表面形成致密的保护膜，阻止了氧化的进行，防止了铸造时镁合金在铸型内的燃烧，有利于获得表面光洁、无氧化皱皮的冒口成品；且本发明从镁铝合金本身以及外部添加阻燃剂两方面来增加阻燃效果，这在现有技术中未有任何的记载，大大提高了该冒口的阻燃性能。

本发明制得的冒口保温性能好，冒口内金属残留量只有常用冒口的5％左右，提高了金属液的利用率，降低了成本，具有耐高温、保温性能强的优点。此外，本发明的成型方法不需要进行模具翻转，因此减少因模具翻转脱模而造成冒口的变形、开裂等缺陷，从而提高了冒口的成型质量。该成型方法既适用于手工造型，也适用于机器造型。采用该工艺生产，可大幅度降低工人的劳动强度，节省了等待时间，进而提高了工作效率；保证了发热料的定形、定量，提高了冒口本体的强度，保证了冒口在浇铸过程中的安全。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种阻燃保温冒口的成型方法，其特征在于包括下列步骤：

2)制备具有阻燃效果的保温填料：

2.根据权利要求1所述的阻燃保温冒口的成型方法，其特征在于改性镁铝合金粉中镁块的纯度为99.9-99.95％，铝块的纯度为99.1-99.5％，熔炼剂为重量比分别为46％的MgCl₂、41％的NaCl、8％的KCl和5％的CaF₂的混合物，其加入量为改性镁铝合金中的镁块重量的10％。

3.根据权利要求1或2所述的阻燃保温冒口的成型方法，其特征在于所述硅藻土的粒度为20-30目，所述石英砂的粒度为90-120目，且石英砂中二氧化硅的重量含量为96-97％，所述镁砂粉的粒度为120-180目。

4.根据权利要求1-3所述的阻燃保温冒口的成型方法，其特征在于所述氧化铁粉的质量纯度为99.2-99.5％，所述水玻璃的模数为2.2-2.4，且密度为1.50-1.55g/cm³，所述赤泥的粒度为150-180目。

5.根据权利要求1-4所述的阻燃保温冒口的成型方法，其特征在于有机液体的沸点为140-150℃，所述铝硅酸盐的Si∶Al摩尔比为1∶5。

6.根据权利要求1-5所述的阻燃保温冒口的成型方法，其特征在于所述有机液体在25℃下的粘度为1000-1500mPa·s，聚苯酯球的密度为50-100kg/m³，包括涂层的泡沫聚合物的密度为150-180kg/m³。

7.根据权利要求1-6所述的阻燃保温冒口的成型方法，其特征在于所述的改性镁铝合金粉的阻燃性以及力学性能的提高是以添加Al-Sr合金的形式完成的。