CN105750499A - 一种利用随形冷铁及强制对流对熔模铸件局部冷却的方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用随形冷铁及强制对流对熔模铸件局部冷却的方法，该方法包括如下步骤：先在铸件蜡模上制备面层型壳、过渡层型壳，以及背层型壳的前2‐4层；制备内含金属管的附属蜡模，贴合并粘附于铸件所需冷却部分对应的型壳外侧；进行后续背层制壳操作；进行脱蜡、焙烧操作后，在需要冷却的部位对应的型壳处获得内含金属管的附属型壳；在附属型壳内浇注进入低熔点高沸点金属液，冷却后获得内含金属管的随形冷铁；进行铸件浇注，金属管内通入流体进行对流冷却；回收随形冷铁及金属管。该方法操作简单，不明显增加生产周期，可灵活调整随形冷铁的形状、大小，通入流体的种类和流量，实现对熔模精密铸件进行可控的强制冷却。

Description

一种利用随形冷铁及强制对流对熔模铸件局部冷却的方法
技术领域
本发明涉及熔模铸造制壳领域，具体涉及一种利用随形冷铁及强制对流对熔模铸件局部冷却的方法。
背景技术
熔模铸造为热壳浇注，型壳温度高，凝固过程温度场梯度不明显难以形成顺序凝固。铸件上某些厚大部位，其体积与散热表面积的比值较大时，凝固时间长，会对其他部位进行补缩，其本身容易形成缩孔缩松缺陷。在熔模铸造的生产过程中，常采用冒口补缩的方式来防止缩孔、缩松缺陷的产生。但是对于某些熔模铸件，由于其结构的特殊性，某些部位无法设置冒口，或由于其材料的特殊性，冒口补缩效果不明显。
此时多采用冷铁局部强制冷却的方法。但在熔模铸造中，型壳需要高温焙烧并预热后进行热壳浇注，冷铁随型壳一同焙烧预热后，会产生大量氧化皮，与铸件接触后严重影响铸件质量，且冷铁已具有一定温度，冷却效果不明显。此外冷铁难以完美匹配热节处铸件外表面形状，不能完全贴合铸件。对于厚大部位，依靠冷铁单独导出的热量不足，难以实现足够的冷却效果。故冷铁的使用在熔模铸造中受到了较大的限制。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种利用随形冷铁及强制对流对熔模铸件局部冷却的方法，使其不仅解决熔模铸造中局部冷速过慢，易产生缩孔缩松的问题，且具有操作简单，灵活度高，不明显增加生产周期等特点。
为达到以上技术目的，本发明采用如下技术方案：
一种利用随形冷铁及强制对流对熔模铸件局部冷却的方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：
1)在铸件蜡模上制备面层型壳、过渡层型壳以及背层型壳的前2至4层；
2)在金属管外侧包覆蜡料形成附属蜡模，附属蜡模具有向上的凸起，使金属管两端口伸出蜡料之外；
3)将包覆有金属管的附属蜡模贴合并粘附于铸件所需冷却部分对应的型壳外侧；
4)继续进行制壳及封浆操作，在附属蜡模凸起的上端不制壳；每层制壳操作后，在型壳与金属管连接处采用莫来石粉和水玻璃的混合浆料进行密封；使金属管两端口伸出型壳之外；
5)进行脱蜡、焙烧操作，在主体型壳外侧获得内含金属管的附属型腔；
6)在附属型腔中浇入低熔点高沸点金属液，冷却后获得内含金属管的随形冷铁；
7)在型壳预热后及铸件完全凝固前，在金属管内通入流体，对熔模铸件局部进行冷却；
8)脱壳后回收随形冷铁与金属管，实现对熔模铸件局部冷却。
优选地，上述技术方案中，所述金属管材质采用铜管，形状采用空心圆柱形，金属管两端伸出蜡料长度均为10～15cm；更优选地，金属管两端口伸出型壳长度均为7～15cm。
优选地，所述混合浆料中莫来石粉与水玻璃的粉液比为5～6，莫来石粉的目数为150至200目。
优选地，步骤6)中所述的低熔点高沸点金属采用锡或锡基合金。
优选地，所述的流体采用空气或水，通入时间点为浇注后，通入时长为浇注后至金属液完全凝固，通入量采用0.001至60m3/min。
本发明具有以下优点及突出性的而技术效果：①制壳层数不变，脱蜡，浇注等工序不变，操作简单，不明显增加生产周期；②随形冷铁对应的附属蜡模可以方便地加工出不同形状，可以完全贴合需冷却部位对应的型壳，可方便控制冷铁大小和冷铁覆盖面积，金属管形状可根据型壳形状进行弯曲，以实现更好的贴合；③采用锡或锡基合金作为冷铁材料，导热性好，沸点高，无毒无害，锡不和造型材料反应，可回收利用；④采用铜管水冷或通风冷却，带出热量高，冷却效果好。
附图说明
图1是本发明包覆有金属管的附属蜡模示意图。
图2是本发明将包覆有金属管的附属蜡模随形制备进入主体型壳的示意图。
图3是本发明型壳脱蜡，焙烧并浇注获得随形冷铁后的结构示意图。
图4是本发明浇注铸件后进行水冷示意图。
其中：1-金属管；2-附属蜡模的向上凸起；3-附属蜡模；4-铸件蜡模；5-第3层背层与之前的型壳；6-第4层背层及之后的型壳；7-主体型腔；8-整体型壳；9-附属型腔；10-金属液；11-随形冷铁；12导管；13-水泵。
具体实施方式
下面结合附图和实施实例对本发明进一步说明。
本发明提供的一种利用随形冷铁及强制对流对熔模铸件局部冷却的方法，该方法具体包括如下步骤：
1)在铸件蜡模4上制备面层型壳、过渡层型壳以及背层型壳的前2至4层；
2)在金属管1外侧包覆蜡料形成附属蜡模3，附属蜡模具有向上的凸起2，使金属管两端口伸出蜡料之外；如图1所示，在金属管1中部包覆上蜡料制备出附属蜡模3，金属管可采用铜管，金属管的形状可采用空心圆柱。对附属蜡模的外形进行加工，加工方法可采用热变形或手工切削，使之与需要冷却部位对应型壳的外形相同。金属管的两个端口伸出附属蜡模之外，伸出部分各长10到15cm，更优选为7到15cm；附属蜡模上端具有一个向上的凸起2，这个凸起在脱蜡、焙烧过后会成为浇注随形冷铁的浇口。重复上述步骤，制备包含有空心金属管的附属蜡模若干。附属蜡模可在型壳任意需要的部分使用，同一个型壳可以含有多个附属蜡模结构，脱蜡焙烧后可获得多个随形冷铁。
如图2所示，按照传统工艺制备型壳至背层第3层完成，此时型壳已经具有了一定的强度，将图1中制备好的包覆有金属管的随形蜡模贴合粘附在需要冷却部位对应的型壳外侧。粘附完毕后进行后续背层型壳的制壳操作，将包覆有金属管的附属蜡模制备在第3和第4层背层型壳之间。需要注意的是，第4层背层型壳及之后的每层制壳操完成后，使用莫来石粉与水玻璃的混合浆料对金属管和型壳的交界处进行密封操作，混合浆料分液比可采用5至6，莫来石粉目数可采用150至200目。型壳完全干燥后进行脱蜡操作，脱蜡操作完成后，铸件蜡模4融化排出形成铸件主体型腔7，包覆有铜管的附属蜡模3融化排出后形成随形冷铁附属型腔9，该附属型腔内含贯穿的金属管1。型壳焙烧后，在附属型腔内浇注进入低熔点高沸点金属液，可采用锡或锡基合金，冷却后形成随形冷铁11，该随形冷铁内含贯穿铜管1。
如图3所示，在主体型壳内进行铸件浇注，浇注后可通过导管12，使用水泵13在金属管1中通水或空气进行循环冷却，通入时间点为浇注后，通入时长为浇注后至金属液完全凝固，通入量可以根据铸件各部分冷却速率的需要进行调整，一般为0.001至60m3/min。随形冷铁与型壳结合紧密，且锡或锡基合金导热性良好，能迅速将逐渐热量吸收，同时采用循环水冷措施及时将随形冷铁中的热量导出，从而对熔模精密铸件局部进行有效的冷却，降低局部出现缩孔缩松的概率。最后在脱壳操作后回收锡合金块和金属管。

Claims (6)

1.一种利用随形冷铁及强制对流对熔模铸件局部冷却的方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：
1)在铸件蜡模(4)上制备面层型壳、过渡层型壳以及背层型壳的前2至4层；
2)在金属管(1)外侧包覆蜡料形成附属蜡模(3)，附属蜡模具有向上的凸起(2)，使金属管两端口伸出蜡料之外；
3)将包覆有金属管的附属蜡模贴合并粘附于铸件所需冷却部分对应的型壳外侧；
4)继续进行制壳及封浆操作，在附属蜡模凸起的上端不制壳；每层制壳操作后，在型壳与金属管连接处采用莫来石粉和水玻璃的混合浆料进行密封；使金属管两端口伸出型壳之外；
5)进行脱蜡、焙烧操作，在主体型壳(7)外侧获得内含金属管的附属型腔(9)；
6)在附属型腔中浇入低熔点高沸点金属液，冷却后获得内含金属管的随形冷铁(11)；
7)在型壳预热后及铸件完全凝固前，在金属管内通入流体，对熔模铸件局部进行冷却；
8)脱壳后回收随形冷铁与金属管，实现对熔模铸件局部冷却。
2.按照权利要求1所述的一种利用随形冷铁及强制对流对熔模铸件局部冷却的方法，其特征在于：步骤2)中所述金属管材质采用铜管，形状采用空心圆柱形，金属管两端伸出蜡料长度均为10～15cm。
3.按照权利要求2所述的一种利用随形冷铁及强制对流对熔模铸件局部冷却的方法，其特征在于：步骤4)中金属管两端口伸出型壳长度均为7～15cm。
4.按照权利要求1、2或3所述的一种利用随形冷铁及强制对流对熔模铸件局部冷却的方法，其特征在于：所述混合浆料中莫来石粉与水玻璃的粉液比为5～6，莫来石粉的目数为150至200目。
5.按照权利要求1、2或3所述的一种利用随形冷铁及强制对流对熔模铸件局部冷却的方法，其特征在于：步骤6)中所述的低熔点高沸点金属采用锡或锡基合金。
6.按照权利要求1、2或3所述的一种利用随形冷铁及强制对流对熔模铸件局部冷却的方法，其特征在于：步骤7)中所述的流体采用空气或水，通入时间点为浇注后，通入时长为浇注后至金属液完全凝固，通入量采用0.001至60m3/min。
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