CN111922287A - 一种开放式导流法消失模铸造工艺 - Google Patents

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Abstract

一种开放式导流法消失模铸造工艺，属于消失模铸造技术领域，本发明主要解决现有消失模工艺生产铸钢零件时易发生增碳、碳偏析、皮下气孔和型腔进砂等技术问题。本发明的技术方案为：一种开放式导流法消失模铸造工艺，包括以下步骤：1)制造消失模零件泡沫模型；2)制备EPS泡沫切片；3)粘贴EPS泡沫切片：4)浸涂耐火材料；5)EPS泡沫切片的处理；6)装箱造型；7)熔炼浇铸；8)型砂回收；9)铸件清理；10)热处理。本发明具有可有效消除工艺缺陷、工艺简单易操作等优点。

Description

一种开放式导流法消失模铸造工艺
技术领域
本发明属于消失模铸造技术领域，具体涉及的是一种开放式导流法消失模铸造工艺。
背景技术
消失模铸造技术是将与铸件尺寸形状相同的发泡塑料模型粘结组合成模型簇，刷涂耐火涂层并烘干后，埋在干宝珠砂(石英砂)中振动造型，在一定条件下浇注液体金属，使模型气化并占据模型位置，凝固冷却后形成所需铸件的方法。与传统的铸造技术相比，由于采用极易气化的泡沫塑料制作模型，无需取模与制作模芯、无分型面，因而无飞边毛刺，该工艺过程完全摒弃了传统工艺工序复杂、工作过程污染物排放量大、工人劳动强度高的不利因素，实现的是一种工序简单，效率高，近无公害的清洁生产。
传统的消失模铸造工艺浇铸过程中，泡沫实型气化产生的气体，是靠耐火涂料层的微孔排出的，对涂料层的透气性要求非常苛刻，所以消失模工艺生产铸钢零件时易发生增碳、碳偏析、皮下气孔和夹渣等消失模铸造工艺特有的缺陷，采用消失模工艺铸造工艺，批量生产铸钢行星架等高品质加工零件，以及工艺难度较大的铸钢零件成功案例极为稀少。
发明内容
本发明的目的在于克服现有消失模工艺技术的缺点，提供一种开放式导流法消失模铸造工艺，解决现有消失模工艺生产铸钢零件时易发生增碳、碳偏析、皮下气孔和型腔进砂等技术问题。为了解决上述问题，本发明的技术方案为：一种开放式导流法消失模铸造工艺，包括以下步骤：
1)制造消失模零件泡沫模型：将苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯共聚料加入预发泡机中进行预发泡，然后根据零件造型在成型模具中发泡成型，制造出符合图纸技术要求的零件模型；
2)制备EPS泡沫切片：切割EPS泡沫，制得长度为40～50mm、宽度为25～30mm、厚度为4～7mm的EPS泡沫切片；
3)粘贴EPS泡沫切片：在消失模零件泡沫模型上与消失模零件易发生局表面缺陷位置相对应位置处粘贴EPS泡沫切片：
4)浸涂耐火材料：将粘贴好EPS泡沫切片的消失模零件泡沫模型外壁浸涂耐火材料涂料，然后放入55℃环境中烘干6小时；
5)EPS泡沫切片的处理：将步骤4)中制得的模型上的EPS泡沫切片高度方向切去10mm，露出内部泡沫层，制成带开放式导流窗口的消失模零件泡沫模型；
6)装箱造型：将带开放式导流窗口的消失模零件泡沫模型放入沙箱中进行装箱造型；其中，型砂采用40目宝珠沙，底沙厚度大于200mm，沙箱四周与模型保持大于150mm的间距，模型与模型之间保持间距大于100mm，振实三次，然后压尼龙薄膜、上大于100mm的顶沙，最后安装浇口杯以备浇铸；
7)熔炼浇铸：使用感应式中频电炉熔炼合金结构钢钢水，按中频感应电炉炼钢的常规方式脱氧处理钢水，铝做终脱氧，终脱氧后铝残留含量规范值为0.05-0.07％，并加入0.2％的稀土元素做变质处理及辅助脱氧，出炉后钢水原地静置沉淀3分钟，迫使钢水中的悬浮渣上浮，然后转运浇铸；浇铸后在-0.045～-0.055MPa的压力下保压6分钟，冷却时间大于60分钟后出箱；
8)型砂回收；
9)铸件清理；
10)热处理。。
进一步，步骤4)中所述耐火材料涂料涂层厚度为1.2～1.5mm。
本发明采用了上述技术方案，在消失模泡沫零件模型表面安装EPS切片，EPS切片的长度、宽度、间距可依据零部件灵活调整,厚度为(铸钢)6±1、(铸铁)5±1，EPS切片的设置位置重点是加工面、探伤位置、零件顶部以及拐角处。与现有技术相比，本发明具有可有效消除工艺缺陷、工艺简单易操作等优点。
附图说明
图1为行星减速机消失模零件泡沫模型示意图；
图2为图1粘贴EPS泡沫切片后的结构示意图；
图3为开放式导流法消失模铸造工艺浇铸过程中泡沫模型气化过程其意图，图中1为金属液，2为泡沫气体，3为泡沫液体，4为泡沫模型，5为耐火涂料层；
图4为开放式导流法消失模铸造工艺浇铸过程中泡沫模型的压力场示意图，型腔内为相对正压力，型腔外为相对负压力。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。
如图1至图4所示的一种开放式导流法消失模铸造工艺，包括以下步骤：
1)制造消失模零件泡沫模型：将苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯共聚料加入预发泡机中进行预发泡，然后根据零件造型在成型模具中发泡成型，制造出符合图纸技术要求的零件模型；
2)制备EPS泡沫切片：切割EPS泡沫，长度为40～50mm、宽度为25～30mm、厚度为4～7mm的EPS泡沫切片；
3)粘贴EPS泡沫切片：在消失模零件泡沫模型上与消失模零件易发生局表面缺陷位置相对应位置处粘贴EPS泡沫切片：
4)浸涂耐火材料：将粘贴好EPS泡沫切片的消失模零件泡沫模型外壁浸涂耐火材料涂料，然后放入55℃环境中烘干6小时；
5)EPS泡沫切片的处理：将步骤4)中制得的模型上的EPS泡沫切片高度方向切去10mm，露出内部泡沫层，制成带开放式导流窗口的消失模零件泡沫模型；
6)装箱造型：将带开放式导流窗口的消失模零件泡沫模型放入沙箱中进行装箱造型；其中，型砂采用40目宝珠沙，底沙厚度大于200mm，沙箱四周与模型保持大于150mm的间距，模型与模型之间保持间距大于100mm，振实三次，然后压尼龙薄膜、上大于100mm的顶沙，最后安装浇口杯以备浇铸；
7)熔炼浇铸：使用感应式中频电炉熔炼合金结构钢钢水，按中频感应电炉炼钢的常规方式脱氧处理钢水，铝做终脱氧，终脱氧后铝残留含量规范值为0.05-0.07％，并加入0.2％的稀土元素做变质处理及辅助脱氧，出炉后钢水原地静置沉淀3分钟，迫使钢水中的悬浮渣上浮，然后转运浇铸；浇铸后在-0.045～-0.055MPa的压力下保压6分钟，冷却时间大于60分钟后出箱；
8)型砂回收；
9)铸件清理；
10)热处理。
进一步，步骤4)中所述耐火材料涂料涂层厚度为1.2～1.5mm。。
本发明的工作过程及原理：
当钢水进入泡沫模型(STMMA实型)时，泡沫模型随即开始气化，理论上是金属液前沿为苯、苯乙烯、乙烷和乙炔等气体，然后为苯、苯乙烯、乙烷和乙炔等共聚混合物液体。在真空负压的作用下，泡沫模型以涂料层为界限，在型腔内外形成了一个压力场，型腔内为相对正压力，型腔外为相对负压力，是这个压力场维持着浇铸过程中型腔的完整不变形状(不溃型)。
设置的开放式导流窗口在压力场的作用下，型腔内的气体、液体残渣等，能顺利的排出型腔，而型腔外的型砂因压力场的限制不会流入型腔。

Claims (2)

1.一种开放式导流法消失模铸造工艺，其特征在于：包括以下步骤：
1)制造消失模零件泡沫模型：将苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯共聚料加入预发泡机中进行预发泡，然后根据零件造型在成型模具中发泡成型，制造出符合图纸技术要求的零件模型；
2)制备EPS泡沫切片：切割EPS泡沫，制得长度为40～50mm、宽度为25～30mm、厚度为4～7mm的EPS泡沫切片；
3)粘贴EPS泡沫切片：在消失模零件泡沫模型上与消失模零件易发生局表面缺陷位置相对应位置处粘贴EPS泡沫切片：
4)浸涂耐火材料：将粘贴好EPS泡沫切片的消失模零件泡沫模型外壁浸涂耐火材料涂料，然后放入55℃环境中烘干6小时；
5)EPS泡沫切片的处理：将步骤4)中制得的模型上的EPS泡沫切片高度方向切去10mm，露出内部泡沫层，制成带开放式导流窗口的消失模零件泡沫模型；
6)装箱造型：将带开放式导流窗口的消失模零件泡沫模型放入沙箱中进行装箱造型；其中，型砂采用40目宝珠沙，底沙厚度大于200mm，沙箱四周与模型保持大于150mm的间距，模型与模型之间保持间距大于100mm，振实三次，然后压尼龙薄膜、上大于100mm的顶沙，最后安装浇口杯以备浇铸；
7)熔炼浇铸：使用感应式中频电炉熔炼合金结构钢钢水，按中频感应电炉炼钢的常规方式脱氧处理钢水，铝做终脱氧，终脱氧后铝残留含量规范值为0.05-0.07％，并加入0.2％的稀土元素做变质处理及辅助脱氧，出炉后钢水原地静置沉淀3分钟，迫使钢水中的悬浮渣上浮，然后转运浇铸；浇铸后在-0.045～-0.055MPa的压力下保压6分钟，冷却时间大于60分钟后出箱；
8)型砂回收；
9)铸件清理；
10)热处理。
2.根据权利要求1所述的一种开放式导流法消失模铸造工艺，其特征在于：步骤4)中所述耐火材料涂料涂层厚度为1.2～1.5mm。
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