專利名稱：一種利用石膏型澆注鋅鋁合金模具的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種合金模具的澆注成形方法，更具體的說(shuō)，本發(fā)明涉及一種利用石膏型澆注鋅鋁合金模具的方法。
背景技術(shù)：
石膏型鑄造是一種特種鑄造工藝，其是指將金屬熔液澆鑄到以石膏為基料制成的鑄型內(nèi)的一種鑄造方法。其具有可以鑄造表面精度高、形狀復(fù)雜的有色金屬鑄件，澆注后容易清理等優(yōu)點(diǎn)，常用于有色金屬的模具制造，采用翻模獲得石膏型的方法主要缺點(diǎn)是工藝過(guò)程復(fù)雜，需要制母模、翻制硅膠模，澆灌石膏型，獲得石膏型后再澆注金屬鑄件，且在翻模過(guò)程中存在精度損失。
石膏型以石膏混合料的漿體灌漿成型，漿體的流動(dòng)性很好，且又在真空下充填，其成型性能優(yōu)良。漿料在凝結(jié)過(guò)程中又有輕微的膨脹，復(fù)模性能優(yōu)異，鑄型精確、光潔，優(yōu)勢(shì)是非常明顯的。傳統(tǒng)模具的制造方法有很多，例如，數(shù)控銑加工、電火花加工、線切割加工、電解加工、電鑄加工、壓力加工和蝕刻技術(shù)等。但是由于這些技術(shù)復(fù)雜、耗時(shí)長(zhǎng)、并且費(fèi)用高進(jìn)而影響了新產(chǎn)品的開發(fā)進(jìn)度。而傳統(tǒng)的快速模具由于工藝粗糙、精度低、壽命短，很難完全滿足用戶的要求，而且傳統(tǒng)的快速模具也很難達(dá)到快速的要求。因此，應(yīng)用快速模具制造技術(shù)，在最終生產(chǎn)模具開模之前進(jìn)行產(chǎn)品的試驗(yàn)和小批量生產(chǎn)，可以有效地節(jié)約開發(fā)時(shí)間和費(fèi)用。本申請(qǐng)的發(fā)明人利用現(xiàn)有技術(shù)中的快速模具制造技術(shù)成功開發(fā)了一種利用石膏母型制備鋅鋁合金模具的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明記載了一種利用石膏型澆注鋅鋁合金模具的方法，其包括以下步驟I.石膏型模的制備A.石膏凹型模的制備石膏凹型模漿料的配方白水泥7_10wt%,娃藻土 l-3wt*%,羧甲基殼聚糖2-6wt*%,油酸2-6wt*%,多聚磷酸鈉0. 03wt%和余量的半水石膏；水固比=I : 2 2 : 3 ;把稱量好的石膏配方與水混合在真空中攪拌和灌漿；灌漿后10-30分鐘起模，空氣干燥20-30小時(shí)；B.石膏凸型模的制備石膏凸型模漿料的配方石英粉5_10wt%,娃藻土 l-3wt*%,羧甲基殼聚糖2-6wt*%,油酸2-6wt*%,多聚磷酸鈉0. 03wt%和余量的半水石膏；水固比=I : 2 2 : 3 ;把稱量好的石膏配方與水混合在真空中攪拌和灌漿；灌漿后10-30分鐘起模，空氣干燥20-30小時(shí)；自然干燥的石膏型模表面涂刷聚乙烯醇，施加耐高溫涂層；2.石膏型模的烘干與焙燒烘干溫度60-100°C，烘干時(shí)間15_25h ；焙燒溫度200-280°C，焙燒時(shí)間120-200min； 3.鋅鋁合金的澆注在真空或惰性氣體低壓下加熱并熔融所述的鋅鋁合金，加熱溫度為360-400°C ;將石膏型模置于帶有旋轉(zhuǎn)裝置的工作臺(tái)上，在真空或惰性氣氛中，將鋅鋁合金傾倒進(jìn)入石膏型模中；所述的鋅招合金的成分和組成分別為A1 55wt%> Zn 43. 4wt%> Si :1. 6wt% ;其中的澆注分為兩次澆注完成，第一次澆注溫度為430-450°C，當(dāng)液面高度升高至離石膏型凸模頂部約10-25mm處停止?jié)沧?；第二次澆注溫度?00_420°C，澆到預(yù)定的高度為止；其中，步驟⑵中的耐高溫涂層為包含TiC、SiC、SiN、BN等硬質(zhì)相的涂層。其中，步驟(2)中的施加方法包括涂、刷、浸、氣相沉積或噴涂；優(yōu)選采用噴涂工藝，噴涂可以選擇電弧噴涂、等離子噴涂、爆炸噴涂等方法。其中，步驟(3)中的加熱工藝為真空感應(yīng)熔融、感應(yīng)線圈加熱等方法。其中，步驟(3)中工作臺(tái)的轉(zhuǎn)速為10_200r/min。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)(I)與傳統(tǒng)的澆注工藝相比，本發(fā)明方法生產(chǎn)的澆注合金模具的表面光滑、質(zhì)量聞。(2)利用該方法可以制造各種模具型腔，例如注塑模具型腔、注射模具型腔、沖壓模具型腔體等，其可以完全消除氣孔等缺陷。(3)成本低廉，采用本申請(qǐng)的方法制備的合金模具其成本只有傳統(tǒng)機(jī)械加工模具的1/3-1/5 ;制造周期只有前者的1/4-1/5。


圖I為本發(fā)明的離心澆鑄過(guò)程的示意圖。
具體實(shí)施例以下將通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做出進(jìn)一步的說(shuō)明。申請(qǐng)人需要強(qiáng)調(diào)的是，以下實(shí)施例僅僅是為了詳細(xì)說(shuō)明發(fā)明的內(nèi)容的需要，而不能認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。本發(fā)明要求保護(hù)的范圍，以權(quán)利要求書所限定的技術(shù)方案為準(zhǔn)。實(shí)施例II.石膏型模的制備A.石膏凹型模的制備石膏凹型模漿料的配方白水泥8wt 娃藻土 2wt%,羧甲基殼聚糖5wt 油酸3wt 多聚磷酸鈉0. 03wt%和余量的半水石膏；水固比=1:2;把稱量好的石膏配方與水混合在真空中攪拌和灌漿；灌漿后20分鐘起模，空氣干燥25小時(shí)；
B.石膏凸型模的制備
石膏凸型模漿料的配方石英粉8wt%，硅藻土 2wt%，羧甲基殼聚糖5wt%，油酸3wt%，多聚磷酸鈉0. 03wt%和余量的半水石膏；水固比=1:2;把稱量好的石膏配方與水混合在真空中攪拌和灌漿；灌漿后20分鐘起模，空氣干燥25小時(shí)；自然干燥的石膏型模表面涂刷聚乙烯醇，電弧噴涂納米碳化硅涂層；2.石膏型模的烘干與焙燒烘干溫度80°C，烘干時(shí)間20h ;焙燒溫度280°C，焙燒時(shí)間150min ；3.鋅鋁合金的澆注在低壓氮?dú)鈿夥障录訜岵⑷廴谒龅匿\鋁合金，采用真空感應(yīng)熔融的加熱方式，將溫度加熱到400°C，形成熔融的鋅鋁合金；將石膏型模置于帶有旋轉(zhuǎn)裝置的工作臺(tái)上，工作臺(tái)的轉(zhuǎn)速為100r/min,在氮?dú)鈿夥罩?，將鋅招合金傾倒進(jìn)入石膏型模中；所述的鋅招合金的成分和組成分別為A1 55wt%,Zn 43. 4wt%,Si 1.6wt% ;其中的澆注分為兩次澆注完成，第一次澆注溫度為450°C，當(dāng)液面高度升高至離石膏型凸模頂部約IOmm處停止?jié)沧?；第二次澆注溫度?20°C，澆到預(yù)定的高度為止；形成所述的鋅鋁合金模具。實(shí)施例2I.石膏型模的制備A.石膏凹型模的制備石膏凹型模漿料的配方白水泥7wt 娃藻土 3wt%,羧甲基殼聚糖4wt 油酸3wt 多聚磷酸鈉0. 03wt%和余量的半水石膏；水固比=1:2;把稱量好的石膏配方與水混合在真空中攪拌和灌漿；灌漿后20分鐘起模，空氣干燥25小時(shí)；B.石膏凸型模的制備石膏凸型模漿料的配方石英粉7wt%，硅藻土 3wt%，羧甲基殼聚糖4wt%，油酸3wt%，多聚磷酸鈉0. 03wt%和余量的半水石膏；水固比=I : 2 ；把稱量好的石膏配方與水混合在真空中攪拌和灌漿；灌漿后20分鐘起模，空氣干燥25小時(shí)；自然干燥的石膏型模表面涂刷聚乙烯醇，電弧噴涂納米碳化硅涂層；2.石膏型模的烘干與焙燒烘干溫度75°C,烘干時(shí)間25h ；焙燒溫度250°C，焙燒時(shí)間200min ；3.鋅鋁合金的澆注在真空氣氛下加熱并熔融所述的鋅鋁合金，采用感應(yīng)線圈加熱的方式，將溫度加熱到380°C，形成熔融的鋅鋁合金；將石膏型模置于帶有旋轉(zhuǎn)裝置的工作臺(tái)上，工作臺(tái)的轉(zhuǎn)速為200r/min，在氮?dú)鈿夥罩?，將鋅鋁合金傾倒進(jìn)入石膏型模中；所述的鋅鋁合金的成分和組成分別為A1 55wt%, Zn 43. 4wt%, Si :1. 6wt% ;其中的澆注分為兩次澆注完成，第一次澆注溫度為430°C，當(dāng)液面高度升高至離石膏型凸模頂部約20mm處停止?jié)沧?；第二次澆注溫度?10°C，澆到預(yù)定的高度為止；形成所述的鋅鋁合金模具。實(shí)施例3I.石膏型模的制備A.石膏凹型模的制備石膏凹型模漿料的配方白水泥9wt 娃藻土 Iwt羧甲基殼聚糖3wt 油酸3wt 多聚磷酸鈉0. 03wt%和余量的半水石膏；水固比=1:2;把稱量好的石膏配方與水混合在真空中攪拌和灌漿；灌漿后20分鐘起模，空氣干 燥25小時(shí)；B.石膏凸型模的制備石膏凸型模漿料的配方石英粉9wt%，硅藻土 Iwt %，羧甲基殼聚糖3wt%，油酸3wt%，多聚磷酸鈉0. 03wt%和余量的半水石膏；水固比=I : 2 ；把稱量好的石膏配方與水混合在真空中攪拌和灌漿；灌漿后20分鐘起模，空氣干燥25小時(shí)；自然干燥的石膏型模表面涂刷聚乙烯醇，電弧噴涂納米碳化硅涂層；2.石膏型模的烘干與焙燒烘干溫度90°C，烘干時(shí)間18h ;焙燒溫度250°C，焙燒時(shí)間150min ；3.鋅鋁合金的澆注在真空氣氛下加熱并熔融所述的鋅鋁合金，采用真空感應(yīng)熔融的加熱方式，將溫度加熱到400°C，形成熔融的鋅鋁合金；將石膏型模置于帶有旋轉(zhuǎn)裝置的工作臺(tái)上，工作臺(tái)的轉(zhuǎn)速為150r/min,在氮?dú)鈿夥罩?，將鋅招合金傾倒進(jìn)入石膏型模中；所述的鋅招合金的成分和組成分別為A1 55wt%, Zn 43. 4wt%, Si 1.6wt% ;其中的澆注分為兩次澆注完成，第一次澆注溫度為450°C，當(dāng)液面高度升高至離石膏型凸模頂部約20mm處停止?jié)沧?；第二次澆注溫度?20°C，澆到預(yù)定的高度為止；形成所述的鋅鋁合金模具。實(shí)施例1-3澆鑄得到的鋅鋁合金模具的均勻性接近于鍛造材料，并且定向固化使?jié)茶T體的質(zhì)量很好，并且沒(méi)有澆鑄缺陷。
權(quán)利要求
1.ー種利用石膏型澆注鋅鋁合金模具的方法，其包括以下步驟 步驟I.石膏型模的制備 A.石膏凹型模的制備 石膏凹型模漿料的配方白水泥7-10被％，硅藻土 l-3wt%，羧甲基殼聚糖2-6wt%,油酸2-6wt%,多聚磷酸鈉0. 03wt%和余量的半水石膏；水固比=I : 2 2 3 ;把稱量好的石膏配方與水混合在真空中攪拌和灌漿；灌漿后10-30分鐘起模，空氣干燥20-30小時(shí)； B.石膏凸型模的制備 石膏凸型模漿料的配方石英粉5-10wt %，硅藻土 l_3wt %,羧甲基殼聚糖2-6wt%,油酸2-6wt%,多聚磷酸鈉0. 03wt%和余量的半水石膏；水固比=I : 2 2 3 ;把稱量好的石膏配方與水混合在真空中攪拌和灌漿；灌漿后10-30分鐘起模，空氣干燥20-30小時(shí)；自然干燥的石膏型模表面涂刷聚こ烯醇，施加耐高溫涂層； 步驟2.石膏型模的烘干與焙燒 將自然干燥的石膏凹型模和石膏凸型模進(jìn)行烘干和焙燒過(guò)程；其中烘干溫度60-100°C，烘干時(shí)間15-25h ;焙燒溫度200-280°C，焙燒時(shí)間120_200min ； 步驟3.鋅鋁合金的澆注 在真空或惰性氣體低壓下加熱并熔融所述的鋅鋁合金，加熱溫度為360-400°C ;將石膏型模置于帶有旋轉(zhuǎn)裝置的工作臺(tái)上，在真空或惰性氣氛中，將鋅鋁合金傾倒進(jìn)入石膏型模中；所述的鋅招合金的成分和組成分別為A1 55wt%> Zn 43. 4wt%> Si :1. 6wt% ;其中的澆注分為兩次澆注完成，第一次澆注溫度為430-450°C，當(dāng)液面高度升高至離石膏型凸模頂部約10-25mm處停止?jié)沧ⅲ坏诙螡沧囟葹?00-420°C，澆到預(yù)定的高度為止，得到所述的鋅鋁合金摸。
2.權(quán)利要求I所述的利用石膏型澆注鋅鋁合金模具的方法，步驟2中的耐高溫涂層為包含TiC、SiC、SiN或BN硬質(zhì)相的涂層。
3.權(quán)利要求2所述的利用石膏型澆注鋅鋁合金模具的方法，步驟2中的施加方法包括涂、刷、浸、氣相沉積或嗔涂；
4.權(quán)利要求3所述的利用石膏型澆注鋅鋁合金模具的方法，采用噴涂エ藝。
5.權(quán)利要求4所述的利用石膏型澆注鋅鋁合金模具的方法，所述的噴涂方法為電弧噴涂、等離子噴涂或爆炸噴涂。
6.權(quán)利要求I所述的利用石膏型澆注鋅鋁合金模具的方法，步驟3中的加熱エ藝為真空感應(yīng)熔融、感應(yīng)線圈加熱等方法。
7.權(quán)利要求I所述的利用石膏型澆注鋅鋁合金模具的方法，步驟3中工作臺(tái)的轉(zhuǎn)速為10-200r/mino
8.—種鋅鋁合金模具，根據(jù)權(quán)利要求1-7所述的任意ー種方法制造。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種利用石膏型間接快速制造鋅鋁合金模具的方法，以及由該方法得到的鋅鋁合金模具。采用本申請(qǐng)的方法制備的合金模具其成本只有傳統(tǒng)機(jī)械加工模具的1/3-1/5；制造周期只有前者的1/4-1/5。與傳統(tǒng)的澆注工藝相比，本發(fā)明方法生產(chǎn)的澆注合金模具的表面光滑、質(zhì)量高。
文檔編號(hào)B22C9/02GK102794396SQ20111013598
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2011年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月24日
發(fā)明者鄭霞 申請(qǐng)人:昆山市瑞捷精密模具有限公司