專利名稱：消失模精密復合鑄造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鑄造方法，特別是涉及一種消失模精密復合鑄造方法。
二背景技術：
傳統(tǒng)熔模鑄造又稱失蠟鑄造，鑄造產品往往比較精密、復雜，接近于零件 最后形狀，可不加工或很少加工就可直接使用，是一種近凈成形的先進工藝。 其工藝流程一般為制作模具壓制瑢模、取出瑢模組合模組、將模組浸入涂料 桶上涂料、撒砂、型殼干燥，重復上涂料、撒砂和干燥數次，形成一定厚度的 型殼，脫除型殼中的蠟，然后進行型殼焙燒、澆注金屬液、脫殼和清理。該工 藝由于需要制作金屬模具，所以適合一些較大批量的產品生產?？墒窃趯嶋H生 產中有些產品訂單很少，比如10件以內，這樣的話，產品價格還沒有生產所用 模具的價格費用高。如果采用其它鑄造工藝制作，比如消失模鑄造，雖然可以 手工制作模型，不用制作金屬模具，可是在澆注過程中由于不是空腔重力澆注， 產品內部質量肯定不如精密鑄造，特別是鑄鋼件，而且外觀質量也達不到精密 鑄造產品的表面質量。
申請?zhí)枮?00810140165.3的申請公開了一種不銹鋼、碳鋼精密鑄造面層型 殼的制造方法，生產步驟為(l)配制耐火涂料，(2)面層型殼的制備，(3)面層型 殼的干燥。該方法粘結層采用80 100目'的莫來砂，降低了生產成本；在耐火 涂料的配制中，硅膠液中配入了適量的潤濕劑和消泡劑，并使用了鋯英粉，所 以改變了型殼的性能，使型殼透氣性良好；由于耐火涂料的流速控制為38 45s， 因此鑄件面粗糙度數值低。該方法中的型殼屬于傳統(tǒng)的精密鑄造方法，鑄造時 仍需使用金屬模具制作蠟模，然后利用制殼澆注方法進行澆注。
三
發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是克服現(xiàn)有鑄造方法的缺點，提供一種不需制
4作金屬模具、生產成本低、而鑄造產品質量高的消失模精密復合鑄造方法。 本發(fā)明的技術方案
一種消失模精密復合鑄造方法，包括以下步驟，
(1) 使用聚苯乙烯泡沫塑料做成模型，組合澆注系統(tǒng)；
(2) 模型表面涂刷表面修復劑；
(3) 制作型殼，包括表面層型殼的制作、過渡層型殼的制作和背層型殼的 制作
將模型置于預濕劑中2 3秒后，撈出，然后浸入放有表面層涂料的容器中， 旋轉模型，使模型均勻附上涂料，取出，撒上鋯英砂，干燥4 6h，制得表面層 型殼；然后按與表面層型殼相同的制作方法浸涂過渡層涂料，撒砂，干燥8~12h; 過渡層用砂為莫來石砂和高鋁砂，然后再經上涂料、撒砂、干燥，如此重復3-8 次，制得過渡層型殼；再按與表面層型殼相同的制作方法浸涂背層涂料、撒砂、 干燥，制作型殼背層，背層用砂為高鋁砂，干燥12 16h，制得背層型殼；最后 用背層涂料封漿，再干燥14 18h;
(4) 將制得的型殼在溫度950-105(TC時進行焙燒，并在此溫度下保溫 30-60min;
(5) 將金屬液澆入型殼中即形成鑄件。 所述表面修復劑為石蠟或其他市售產品。
所述表面層涂料組成為10kg硅溶膠、36 40kg鋯英粉、潤濕劑16ml、消 泡劑12ml，密度為2.7 2.8g/cm3，涂-4粘度為36~38s;所述過渡層涂料組成為 10kg硅溶膠、17-19 kg莫來石粉，密度為1.82 1.85g/cm3;涂-4粘度為28~30s; 所述背層涂料組成為10kg硅溶膠、14 15kg莫來石粉，密度為1.81~1.83 g/cm3; 涂-4粘度為18 24s。
所述鋯英粉的粒度為320目，莫來石粉的粒度為200目；所述潤濕劑為十 二烷基磺酸鈉或脂肪醇聚氧乙烯醚；所述消泡劑為二甲基硅油消泡劑。
所述硅溶膠中Si02重量百分含量為30%;所述預濕劑為25%的硅溶膠。所述表面層型殼中鋯英砂的粒度為100-120目，所述過渡層用砂中莫來石 砂的粒度為30-60目、16-30目兩種，高鋁砂的粒度為10-20目，撒沙時先用細 沙，再用粗砂，所述背層高鋁砂的粒度為8-10目。
所述表面層型殼干燥是在溫度22 25X:、濕度為50~70%無風條件下進行； 所述過渡層型殼干燥是在溫度22 25"C、濕度為40~60%條件下進行；所述背層 型殼和用背層涂料封槳后的干燥是在溫度22~25°C、濕度為40~60%、風速為 6~8m/s條件下進行。
本發(fā)明的積極有益效果 (1)本發(fā)明的消失模精密復合鑄造工藝，打破了傳統(tǒng)精密鑄造中使用金屬 模具制作蠟模，然后制殼澆注的習慣。本發(fā)明方法通過將傳統(tǒng)消失模鑄造和精 密鑄造巧妙地結合，克服了消失模鑄造的缺點a.傳統(tǒng)消失模鑄造需要在抽真空 狀態(tài)下澆鑄，模型氣化過程中產生的氣體來不及抽走，造成產品中易形成氣孔 等缺陷；b.傳統(tǒng)消失模鑄造中澆注金屬液的同時也是泡沫氣化的過程，鑄件容易 產生增碳現(xiàn)象，材料成分往往達不到要求，所以只能澆注一些含碳量較高的產 品；本發(fā)明方法能克服上述缺陷，同時本發(fā)明的方法將型殼焙燒后，利用重力 澆注，由于是熱殼澆注，所以鋼水溫度可以比消失模鑄造時低30-50'C，可避免 出現(xiàn)縮孔或縮松缺陷，產品質量可達到精密鑄造的產品質量標準。
(2)本發(fā)明具有消失模鑄造和精密鑄造的優(yōu)點，不需要傳統(tǒng)精密鑄造制作 金屬模具，節(jié)省了大量加工時間，生產成本大大降低，同時可保證鑄造產品的 質量。在目前市場競爭異常激烈的情況下，誰能夠在最短的時間把樣品或產品 交給客戶，誰就占了市場先機。采用消失模精密復合鑄造方法在開發(fā)新產品和 為客戶提供樣品的過程中，由于不需要制作金屬模具，節(jié)省了大量的時間，為 公司開發(fā)新市場提供了很好的幫助。
具體實施例方式
實施例一消失模精密復合鑄造方法， (1)使用聚苯乙烯泡沫塑料做成模型
聚苯乙烯泡沬塑料系蜂窩狀閉孔結構，密度選 0.015-0.025g/cmS范圍內的低密度產品，使用該泡沫利用線切割平臺做成和產品相同的模型；并組合澆注 系統(tǒng)。
(2) 模型表面涂刷表面修復劑
表面修復劑可以選用市場上銷售的消失模表面修復劑，也可選用石蠟。石 蠟要求熔點為56-64'C，灰分(質量分數)SO.03%,線收縮率0.6-1.5%。涂刷 目的主要是填補聚苯乙烯塑料泡沫模型表面珠粒之間的縫隙，以提高模型的表 面質量，進而提高鑄件的表面質量，涂刷后用鋼尺或刀片等工具刮平即可。
(3) 制作型殼，包括制作表面層型殼、過渡層型殼和背層型殼
a. 制作型殼之前需配制好耐火涂料，包括表面層涂料、過渡層涂料和背層涂料。
表面層涂料組成為10kg硅溶膠，36 40kg粒度為320目的鋯英粉、潤濕 劑16ml、消泡劑12ml，密度為2.7~2.8 g/cm3，涂-4粘度為36~38s;其中硅溶 膠中Si02重量百分含量為30。/。，以下硅溶膠未特別說明時，按此濃度；
所用潤濕劑為表面活性劑，如可用SDS(十二烷基磺酸鈉)或滲透劑EA(脂 肪醇聚氧乙烯醚)。
所用消泡劑為二甲基硅油消泡劑，是一種表面活性劑，以二甲基硅油為主 體，進行改性精制而成，其外觀為乳白色或淺黃色油狀液體，有效物質量分數 為100%，外加1%的水分散劑，PH值為6-8，不用稀釋可直接加入涂料中使用。 過渡層涂料組成為10kg硅溶膠、17 19kg粒度為200目的莫來石粉，密 度為1.82-1. 85 g/cm3;涂-4粘度為28 30s;
背層涂料組成為10kg硅溶膠、14 15kg莫來石粉，密度為1.81-1.83 g/cm3; 涂-4粘度為18~24s;
b. 型殼表面層、型殼過渡層和型殼背層的制作
型殼表面層將模型置于預濕劑中2~3秒后，撈出，然后浸入面層涂料桶 中，旋轉模型，使模型各個角落都能均勻地附上涂料，取出，懸掛在特定的架 子上，待模型上的涂料不滴不淌時，在表面層涂料上撒100-120目的鋯英砂， 在溫度22 25'C、濕度為50~70%、無風條件下干燥4~6h，制得型殼表面層；所述預濕劑為25%的硅溶膠；
型殼過渡層按同樣的方法上涂料、撒砂、干燥，制作型殼過渡層，過渡
層用砂為30 60目、16-30目的莫來石砂和10-20目的高鋁砂，先用細沙，后用 粗砂；在溫度22 25。C、濕度為40~60%條件下干燥8~12h;然后經上涂料、撒 砂、干燥，如此重復3-8次，制得過渡層型殼；
型殼背層按同樣方法經上涂料、撒砂、干燥，制作型殼背層，背層用砂
為8-10目高鋁砂，在溫度22 25t、濕度為40~60%、風速為6~8m/s條件下干 燥12 16h，制得型殼背層；
最后用背層涂料封漿，在溫度22 25'C、濕度為40 60%、風速為6~8m/s 條件下，干燥14 18h;
(4) 將型殼放入柴油爐中進行焙燒，燒去聚苯乙烯泡沫，形成空腔，焙燒 溫度為950-1050°C，保溫時間為30-60min;
(5) 將金屬液澆入型殼中即形成鑄件。 實施例二消失模精密復合鑄造方法
(1) 使用聚苯乙烯泡沫塑料做成模型，同實施例一；
(2) 模型表面涂刷表面修復劑，同實施例一；
(3) 制作型殼，包括制作表面層型殼、過渡層型殼和背層型殼
a.制作型殼之前需配制好耐火涂料，包括表面層涂料、過渡層涂料和背層涂料。
表面層涂料組成為10kg硅溶膠，36 40kg粒度為320目的鋯英粉、潤濕 劑16ml、消泡劑12ml，密度為2.7~2.8 g/cm3，涂-4粘度為36~38s;其中硅溶 膠中SiO2重量百分含量為30e/。，下同；
過渡層涂料組成為10kg硅溶膠、17 19kg粒度為200目的莫來石粉，密 度為1.82-1. 85 g/cm3;涂-4粘度為28~30s;
背層涂料組成為10kg硅溶膠、14~15kg莫來石粉，密度為1.81 1. 83 g/cm3; 涂-4粘度為18~24s;
b.型殼表面層、型殼過渡層和型殼背層的制作
8型殼表面層將模型置于預濕劑中2 3秒后，撈出，然后浸入面層涂料桶 中，旋轉模型，使模型各個角落都能均勻附上涂料，取出，懸掛在特定的架子 上，待模型上的涂料不滴不淌時，在表面層涂料上撒100目的鋯英砂，在溫度 22°C、濕度為50%無風條件下干燥4h，制得型殼表面層；所述預濕劑為25%的 硅溶膠；
型殼過渡層按同樣的方法上涂料、撒砂、干燥，制作型殼過渡層，過渡 層用砂為30~60目、16-30目的莫來石砂和10-20目的高鋁砂，在溫度22'C、濕 度為40%條件下干燥12h;然后再經上涂料、撒砂、干燥，如此重復5 8次，制 得過渡層型殼；
型殼背層按同樣的方法經上涂料、撒砂、干燥，制作型殼背層，背層用 砂為IO目的高鋁砂，在溫度22t:、濕度為40%、風速為6m/s條件下干燥16h; 制得型殼背層；
最后用背層涂料封漿，在溫度22"C、濕度為40%、風速為6m/s條件下干燥
18h;
(4) 將型殼放入柴油爐中進行焙燒，燒去聚苯乙烯泡沫，形成空腔，焙燒 溫度95(TC，保溫時間60min;
(5) 將金屬液澆入型殼中即形成鑄件。 實施例三消失模精密復合鑄造方法
(1) 使用聚苯乙烯泡沬塑料做成模型，同實施例一；
(2) 模型表面涂刷表面修復劑，同實施例一；
(3) 制作型殼，包括制作表面層型殼、過渡層型殼和背層型殼
a. 表面層涂料、過渡層涂料和背層涂料的組成，同實施例一；
b. 型殼表面層、型殼過渡層和型殼背層的制作
型殼表面層將模型置于預濕劑中2 3秒后，撈出，然后浸入面層涂料桶 中，旋轉模型，使模型各個角落都能均勻的附上涂料，取出，懸掛在特定的架 子上，待模型上的涂料不滴不淌時，在表面層涂料上撒120目的鋯英砂，在溫 度25。C、濕度為70%無風條件下干燥6h，制得型殼表面層；型殼過渡層按同樣的方法上涂料、撒砂、干燥，制作型殼過渡層，過渡
層用砂為60目、30目的莫來石砂和20目的高鋁砂，在溫度25。C、濕度為60% 條件下干燥12h;然后再經上涂料、撒砂、干燥，如此重復6 8次，制得過渡層 型殼；
型殼背層按同樣的方法經上涂料、撒砂、干燥，制作型殼背層，背層用 砂為10目的高鋁砂，在溫度25'C、濕度為60%、風速為8m/s條件下干燥16h; 制得型殼背層；
最后用背層涂料封漿，在溫度25"C、濕度為60%、風速為8m/s條件下干燥
18h;
(4) 將型殼放入柴油爐進行焙燒，燒去聚苯乙烯泡沫，形成空腔，焙燒溫 度1050°C，保溫時間30min;
(5) 將金屬液澆入型殼中即形成鑄件。 實施例四消失模精密復合鑄造方法.
(1) 使用聚苯乙烯泡沫塑料做成模型，同實施例一；
(2) 模型表面涂刷表面修復劑，同實施例一；
(3) 制作型殼，包括制作表面層型殼、過渡層型殼和背層型殼
a. 耐火涂料，包括表面層涂料、過渡層涂料和背層涂料的組成，同實施例一;
b. 型殼表面層、型殼過渡層和型殼背層的制作-
型殼表面層將模型置于預濕劑中2 3秒后，撈出，然后浸入面層涂料桶 中，旋轉模型，使模型各個角落都能均勻的附上涂料，取出，懸掛在特定的架 子上，待模型上的涂料不滴不淌時，在表面層涂料上撒IIO目的鋯英砂，在溫 度23。C、濕度為60%無風條件下干燥5h，制得型殼表面層；
型殼過渡層按同樣方法上涂料、撒砂、干燥，制作型殼過渡層，過渡層 用砂為40目、20目的莫來石砂和15目的高鋁砂，在溫度24'C、濕度為50%條 件下干燥10h;然后再經上涂料、撒砂、干燥，如此重復6次，制得過渡層型殼;
型殼背層按同樣的方法經上涂料、撒砂、干燥，制作型殼背層，背層用
砂為8-10目的高鋁砂，在溫度24'C、濕度為50%、風速為6~8m/s條件下干燥14h;制得型殼背層；
最后用背層涂料封漿，在溫度24-C、濕度為50%、風速為6~8m/s條件下干 燥16h;
(4) 將型殼放入電爐中進行焙燒，燒去聚苯乙烯泡沫，形成空腔，焙燒溫 度100(TC，保溫時間40min。
(5) 將金屬液澆入型殼中即形成鑄件。 實施例五消失模精密復合鑄造方法-
(1) 使用聚苯乙烯泡沫塑料做成模型，同實施例一；
(2) 模型表面涂刷表面修復劑，同實施例一；
(3) 制作型殼，同實施例一；
(4) 將型殼放入電爐中進行焙燒，燒去聚苯乙烯泡沫，形成空腔，焙燒溫 度96(TC，保溫時間50min;
(5)將金屬液澆入型殼中即形成鑄件。
實施例六消失模精密復合鑄造方法
(1) 使用聚苯乙烯泡沫塑料做成模型，同實施例一；
(2) 模型表面涂刷表面修復劑，同實施例一；
(3) 制作型殼，同實施例一；
(4) 將型殼放入電爐中進行焙燒，燒去聚苯乙烯泡沫，形成空腔，焙燒溫 度102(TC，保溫時間35min;
(5)將金屬液澆入型殼中即形成鑄件。 實施例七消失模精密復合鑄造方法和其他方法的比較 最近我公司接到一批鏈輪訂單，鏈輪外徑#380，內徑#220，厚度250，圓 周共8個齒，材質為ZG28NiCrMo，數量只有三件。如果采用砂型鑄造，制作 木模費用為750元，而且產品表面質量較差；選用消失模鑄造，可以手工制作 模型，省去模具費用，但澆注時聚苯乙烯塑料泡沫氣化過程中容易產生氣孔和 增碳現(xiàn)象。若選用精密鑄造，僅金屬模具就需5000元左右，比產品費用還高。 經過論證，最后我們選用消失模精密復合鑄造方法生產，在最短的時間內為客戶提供了合格的產品，僅模具費用一項，我們就為客戶節(jié)省了 4250元。 具體工藝如下
(1) 使用聚苯乙烯泡沫在我公司的自制設備——線切割平臺上制作出鏈輪 模型，安裝澆注系統(tǒng)；
(2) 使用石蠟涂刷模型表面泡沫珠粒之間的縫隙，并用刀片刮平，使模型 表面光潔度達到較高水平；
(3) 采用本發(fā)明實施例一的方法制殼工藝制作型殼，共制8層；
(4) 將制成的型殼放入柴油爐進行焙燒，焙燒溫度IOI(TC，保溫時間45 分鐘，形成空腔的鏈輪型殼；
(5) 鋼水在中頻感應爐中熔化后開始澆注，澆注溫度1590°C，型殼溫度 850。C;
(6) 鑄件冷卻后去除澆注系統(tǒng)，進行清理、熱處理和加工等工序，生產出 最終成品。
1權利要求
1、一種消失模精密復合鑄造方法，其特征是該方法包括以下步驟，(1)使用聚苯乙烯泡沫塑料做成模型，組合澆注系統(tǒng)；(2)模型表面涂刷表面修復劑；(3)制作型殼，包括表面層型殼制作、過渡層型殼制作和背層型殼制作將模型置于預濕劑中2～3秒后，撈出，然后浸入放有表面層涂料的容器中，旋轉模型，使模型均勻附上涂料，取出，撒上鋯英砂，干燥4～6h，制得表面層型殼；然后按與表面層型殼相同的制作方法浸涂過渡層涂料，撒砂，干燥8～12h；過渡層用砂為莫來石砂和高鋁砂，然后再經上涂料、撒砂、干燥，如此重復3-8次，制得過渡層型殼；再按與表面層型殼相同的制作方法浸涂背層涂料、撒砂、干燥，制作型殼背層，背層用砂為高鋁砂，干燥12～16h，制得背層型殼；最后用背層涂料封漿，再干燥14～18h；(4)將制得的型殼在溫度950-1050℃時進行焙燒，并在此溫度下保溫30-60min；(5)將金屬液澆入型殼中即形成鑄件。
2、 根據權利要求1所述消失模精密復合鑄造方法，其特征是所述表面修復劑為石蠟或其他市售修復劑產品。
3、 根據權利要求1所述消失模精密復合鑄造方法，其特征是所述表面層涂料的組成為10kg硅溶膠、36 40kg鋯英粉、潤濕劑16ml、消泡劑12ml，密度為2.7-2.8 g/cm3，涂-4粘度為36~38s;所述過渡層涂料的組成為10kg硅溶膠、17 19kg莫來石粉，密度為1.82-1. 85 g/cm3;涂-4粘度為28~30s;所述背層涂料的組成為10kg硅溶膠、14 15kg莫來石粉，密度為1.81~1. 83 g/cm3;涂-4粘度為18~24s。
4、 根據權利要求3所述消失模精密復合鑄造方法，其特征是所述鋯英粉粒度為320目，莫來石粉粒度為200目；所述潤濕劑為十二烷基磺酸鈉或脂肪醇聚氧乙烯醚；所述消泡劑為二甲基硅油消泡劑。
5、 根據權利要求3所述消失模精密復合鑄造方法，其特征是所述硅溶膠中Si02重量百分含量為30%。
6、 根據權利要求1所述消失模精密復合鑄造方法，其特征是所述預濕劑為25%的硅溶膠。
7、 根據權利要求1所述消失模精密復合鑄造方法，其特征是所述表面層型殼中鋯英砂粒度為100-120目，所述過渡層用砂中莫來石砂的粒度為30-60目、16-30目兩種，高鋁砂的粒度為10-20目，撒沙時先用細沙，再用粗砂，所述背層高鋁砂粒度為8-10目。
8、 根據權利要求1所述消失模精密復合鑄造方法，其特征是所述表面層型殼干燥是在溫度22 25°C、濕度為50~70%無風條件下進行；所述過渡層型殼干燥是在溫度22 25'C、濕度為40~60%條件下進行；所述背層型殼和用背層涂料封漿后的干燥是在溫度22 25'C、濕度為40~60%、風速為6~8m/s條件下進行。
全文摘要
本發(fā)明公開一種消失模精密復合鑄造方法，先使用聚苯乙烯泡沫塑料做成模型，組合澆注系統(tǒng)；模型表面涂刷表面修復劑；制作型殼，包括表面層型殼、過渡層型殼和背層型殼將模型置于預濕劑中2～3秒撈出，然后浸入表面層涂料容器中，旋轉模型，使模型均勻附上涂料，撒上鋯英砂，干燥4～6h，制得表面層型殼；然后浸涂過渡層涂料，撒砂，干燥8～12h；用類似方法制作過渡層型殼和背層型殼；最后用背層涂料封漿，再干燥14～18h；在溫度950-1050℃時焙燒，并保溫30-60min；將金屬液澆入型殼中即形成鑄件。本發(fā)明方法不需要傳統(tǒng)精密鑄造制作金屬模具，節(jié)省加工時間，降低成本，同時可保證產品質量。
文檔編號B22C3/00GK101590513SQ20091006537
公開日2009年12月2日 申請日期2009年7月3日 優(yōu)先權日2009年7月3日
發(fā)明者姚萬林, 王海洋 申請人:鄭州神牛鑄造有限公司