專利名稱：一種濕型砂真空密封造型的精密鑄造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及真空密封造型法(簡稱“V”法造型)鑄造產(chǎn)品的造型工藝，特別是具有不適合拔模的內(nèi)腔結(jié)構(gòu)的濕型砂真空密封造型的精密鑄造工藝。
背景技術(shù)：
V法鑄造是一種物理造型法。其基本原理是在特制的砂箱內(nèi)，填入無水無粘結(jié)劑的干砂，稍加微震緊實(shí)，然后對(duì)型面和砂箱背面覆有塑料薄膜的砂型抽真空，利用砂箱內(nèi)外的壓力差使鑄型成型。由于其不使用粘結(jié)劑，落砂方便，使造型材料的耗量降到最低限度，減少了廢砂，改善生產(chǎn)條件，極大的提高了鑄件表面質(zhì)量和尺寸精度。(V法鑄造生產(chǎn)及應(yīng)用實(shí)例/謝一華，謝田，章舟編著一北京，化學(xué)工業(yè)出版社，2008. 8)。目前國內(nèi)的真空密封造型工藝所采用的造型材料為普通石英砂，不含水和粘結(jié)齊U，目數(shù)一般為100目，砂粒較細(xì)。在造型和落砂過程中會(huì)面臨空氣中彌漫Si02粉塵，作業(yè)環(huán)境差的問題。V法鑄造在覆膜，造型，澆注過程中需要不間斷的抽負(fù)壓，如果失去負(fù)壓，型砂會(huì)立即潰散。由于一般中小企業(yè)很難做到造完型后立即澆注，這樣在等待澆注的過程中抽真空設(shè)備會(huì)消耗大量電能，增加了生產(chǎn)成本。同時(shí)接入真空系統(tǒng)的管道過多影響生產(chǎn)效率，不利于V法生產(chǎn)線的自動(dòng)化。在V法鑄造中，為保證一定的真空度需要涂刷一定種類和厚度的涂料。涂料噴涂工序占整個(gè)生產(chǎn)工序比較大的比重，鑄件質(zhì)量受涂料噴涂影響較大，而且涂料的噴涂和烘干耗時(shí)影響生產(chǎn)效率，涂料的使用也增加了生產(chǎn)成本和產(chǎn)生質(zhì)量缺陷的因素。目前采用V法制芯的工藝并不成熟，在實(shí)際生產(chǎn)中依然采用含有粘結(jié)劑的粘土砂基，冷硬樹脂砂基，水玻璃砂基的砂芯，生產(chǎn)成本較高，同時(shí)增加了鑄造工序，降低了生產(chǎn)效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種濕型砂真空密封造型的精密鑄造工藝，使用濕型砂代替干砂進(jìn)行造型，解決現(xiàn)有V法鑄造中粉塵污染嚴(yán)重，需要長時(shí)間抽真空，涂料的使用影響生產(chǎn)效率的問題。同時(shí)通過濕型砂與V法造型的結(jié)合，解決生產(chǎn)中小型精密鑄件的難題。同時(shí)，本發(fā)明還提出了將消失模泡沫型引入的思維，在鑄造具有復(fù)雜型腔或不適合拔模型腔的鑄件時(shí)，在型腔相應(yīng)位置設(shè)置泡沫塑料，澆注時(shí)泡沫型熔化，達(dá)到減少砂芯數(shù)量和重量的目的，簡化了生產(chǎn)工藝，節(jié)約了成本。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明解決問題所采用的技術(shù)手段是一種濕型砂真空密封造型的精密鑄造工藝
①選用濕型砂做造型材料，其為鑄造用硅砂、鑄造用煤粉、鑄造用膨潤土和水，或鑄造硅砂、鑄造用粘土和水，或硅灰石砂、鑄造用粘合材料和水混合配成；先將模具嵌入負(fù)壓箱， 對(duì)負(fù)壓箱抽氣室抽真空；使用烤膜器加熱EVA薄膜；將加熱好形成鏡面的EVA薄膜附在模具上，在真空負(fù)壓的作用下薄膜完好吸附在模具表面；
②在模具上放置真空抽氣砂箱；在震動(dòng)臺(tái)上邊加濕型砂邊震實(shí)，成砂型；造型完畢以后，砂型上部覆上塑料薄膜，真空抽氣砂箱接通抽真空系統(tǒng)抽負(fù)壓；同時(shí)關(guān)閉負(fù)壓箱抽氣室的真空閥；再起模即完成一個(gè)造下型工作；
③換另一套模具和砂箱采用同樣的工藝步驟完成造上型；
④將上、下型合箱后緊固形成型腔即完成整個(gè)造型工作；關(guān)閉真空抽氣砂箱的真空系統(tǒng)等待澆注；
⑤在澆注金屬液時(shí)再打開真空抽氣砂箱的真空系統(tǒng)，在澆注過程中保持抽負(fù)壓；當(dāng)鑄件表面凝固5 20mm，可以解除真空密封造型鑄型內(nèi)負(fù)壓狀態(tài)，當(dāng)鑄件完全凝固并冷卻至 3000C以下，即可開箱取出鑄件。 為了使本發(fā)明減少砂芯數(shù)量和重量，簡化了生產(chǎn)工藝，節(jié)約了成本，本發(fā)明可在上述的砂型中放置泡沫塑料模塊；待澆注金屬液時(shí)，金屬液將泡沫直接熔化，構(gòu)成鑄件的一部分。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)
1、解決V法鑄造生產(chǎn)中現(xiàn)場粉塵多，工作環(huán)境差的問題。采用濕型砂代替干砂，在保持其鑄型強(qiáng)度，硬度的基礎(chǔ)上，由于濕型砂具有一定粘性，在造型落砂過程中可以有效減少空氣中粉塵含量。2、本發(fā)明用濕型砂作造型材料，用真空密封造型工藝形成鑄型，造完型后拔掉真空，澆注時(shí)再抽真空，更加節(jié)約成本，減少能源消耗。通常工廠考慮到電費(fèi)價(jià)格，不能做到造型澆注同一節(jié)拍。V法鑄造由于其本身的特點(diǎn)又需要不間斷保持抽真空，這樣在等待澆注的過程中會(huì)耗掉大量的電能，增加生產(chǎn)成本。采用濕型砂以后，利用濕型砂的粘性造完型以后可以卸掉真空系統(tǒng)，砂型并不潰散，基本保持良好強(qiáng)度和硬度。待澆注時(shí)再連通真空泵， 砂型重新緊實(shí)，對(duì)于型腔基本少無影響。這樣就在生產(chǎn)過程中達(dá)到了節(jié)能減排，減少生產(chǎn)成本。3、本發(fā)明使用具有粘性的濕型砂，利用濕型砂的密封性比干砂好的優(yōu)點(diǎn)可以在V 法生產(chǎn)中少用甚至不用涂料。減少了生產(chǎn)工序，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了生產(chǎn)成本。4、本發(fā)明用濕型砂作造型材料，用真空密封造型工藝形成鑄型，適用于生產(chǎn)形狀較為精密的中小鑄件。由于濕型砂本身具有一定的粘性，在鑄造外觀形狀較為精密的中小鑄件時(shí)，砂粒很難完全附著于精細(xì)凹陷部位，或者起模困難容易破壞鑄型。結(jié)合V法鑄造技術(shù)，通過真空負(fù)壓和薄膜的作用，可以對(duì)一些精密的鑄件造型。并且在脫模時(shí)利用真空系統(tǒng)的切換，使得起模方便精確，拔模斜度小(一般0 Γ )，保證了鑄件的尺寸精密。鑄造出的鑄件尺寸精度高，輪廓清晰，表面光潔，少或無加工余量，一般不需要機(jī)加工。5、有利于生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化。V法鑄造過程中，由于需要保持抽真空，砂箱和模具都用管道連接真空泵。使得生產(chǎn)現(xiàn)場遍布大量的管道，形成一根根“辮子”，在流水線容易打結(jié)。這一直制約著V法自動(dòng)化生產(chǎn)線的發(fā)展。如果用濕型砂造型，可以在造型完畢后拔掉真空管，便于設(shè)計(jì)高效快捷生產(chǎn)線，有利于生產(chǎn)效率的提高。6、本發(fā)明用濕型砂作造型材料，用真空密封造型工藝形成鑄型，結(jié)合使用消失模泡沫塑料。在鑄造具有一定內(nèi)腔結(jié)構(gòu)的精密鑄件時(shí)，在原V法和消失模不適用構(gòu)成或不適合拔模的型面結(jié)構(gòu)處，用泡沫材料構(gòu)成部分復(fù)雜型面，直接在型砂中放置泡沫模塊，待澆注金屬液時(shí)，金屬液將泡沫直接熔化，構(gòu)成鑄件一部分。達(dá)到減少砂芯數(shù)量和重量的目的，簡化了生產(chǎn)工藝，節(jié)約了成本。


圖1為本發(fā)明工藝 流程圖； 圖2為本發(fā)明實(shí)施例鑄件圖3為本發(fā)明真空密封復(fù)合造型生產(chǎn)具有內(nèi)腔大平板件鑄造工藝原理圖； 圖4為本發(fā)明下箱造型模具和泡沫模塊； 圖5為本發(fā)明下箱造型剖面圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。如圖1為本發(fā)明工藝流程圖 其工藝是
①選用濕型砂做造型材料，先將模具嵌入負(fù)壓箱，對(duì)負(fù)壓箱抽氣室抽真空；使用烤膜器加熱EVA薄膜，進(jìn)行烤膜；將加熱好形成鏡面的EVA薄膜附在模具上，在真空負(fù)壓的作用下薄膜完好吸附在模具表面；即覆膜；
②在模具上放置真空抽氣砂箱；在震動(dòng)臺(tái)上邊加濕型砂邊震實(shí)，即填砂造下型；造下型完畢以后，砂型上部覆上塑料薄膜，真空抽氣砂箱接通抽真空系統(tǒng)抽負(fù)壓；同時(shí)關(guān)閉負(fù)壓箱抽氣室的真空閥；再起模即完成一個(gè)造下型工作；該步驟工藝中，為了減少砂芯數(shù)量和重量，簡化生產(chǎn)工藝，節(jié)約成本，可在上述的砂型中放置泡沫塑料模塊；待澆注金屬液時(shí)，金屬液將泡沫直接熔化，構(gòu)成鑄件的一部分。③換另一套模具和砂箱采用同樣的工藝步驟完成造上型；
④將上、下型合箱后緊固形成型腔即造型完畢；等待澆注、拔掉真空；
⑤在澆注金屬液時(shí)再打開真空抽氣砂箱的真空系統(tǒng)，在澆注過程中保持抽負(fù)壓；當(dāng)鑄件表面凝固5 20mm，可以解除真空密封造型鑄型內(nèi)負(fù)壓狀態(tài)，當(dāng)鑄件完全凝固并冷卻至 3000C以下，即可開箱取出鑄件。如圖2是采用該種復(fù)合鑄造工藝生產(chǎn)的鑄件示例鑄件底面為一平板，上表面有很多拉筋條，正面有一內(nèi)腔。設(shè)想在造型時(shí)將型腔一面挖掉，用泡沫塑料模塊1代替，泡沫塑料兩面直接填砂造型，則可以避免使用砂芯；
如圖3中1為泡沫塑料模塊；2為楔形澆注入口，外為澆口杯；3為真空密封砂箱，上套有真空抽氣管6聯(lián)通真空泵；4為造型材料濕型砂；5為冒口；7為鑄件型腔；
如圖4中8為上模板；9為分模面，上覆薄膜；11為負(fù)壓箱；13為負(fù)壓箱抽氣管； 如圖5中10為砂型上所覆薄膜；12為內(nèi)腔所加潮模砂；13為負(fù)壓箱抽氣管。實(shí)施例1
本實(shí)施例是選用標(biāo)準(zhǔn)鑄造硅砂、鑄造用煤粉、鑄造用膨潤土和少量水配置而成濕型砂做造型材料，先將模具嵌入負(fù)壓箱，對(duì)負(fù)壓箱抽氣室抽真空；使用烤膜器加熱EVA薄膜；將加熱好形成鏡面的EVA薄膜附在模具上，在真空負(fù)壓的作用下薄膜完好吸附在模具表面； 然后在模具上放置真空抽氣砂箱；在震動(dòng)臺(tái)上邊加濕型砂邊震實(shí)，成砂型。造型完畢以后，砂型上部覆上塑料薄膜，真空抽氣砂箱接通抽真空系統(tǒng)抽負(fù)壓；同時(shí)關(guān)閉負(fù)壓箱抽氣室的真空閥；再起模即完成一個(gè)造下型工作；換個(gè)模型或和砂箱采用同樣的工藝步驟完成造上型； 將上、下型合箱后緊固形成型腔即完成整個(gè)造型工作；套上澆口杯，然后關(guān)閉真空抽氣砂箱的真空系統(tǒng)等待澆注；在澆注金屬液時(shí)再打開真空抽氣砂箱的真空系統(tǒng)，在澆注過程中保持抽負(fù)壓；當(dāng)鑄件表面凝固5 20mm，可以解除真空密封的鑄型內(nèi)負(fù)壓狀態(tài)，當(dāng)鑄件完全凝固并冷卻至300°C以下，即可開箱取出鑄件。本發(fā)明所用的薄膜，在面砂處可以采用 0. Imm厚的乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)薄膜，需要在加熱溫度80 120°C的烤模器下均勻烘烤20 40s后再覆膜。在背砂面處采用一般薄膜，不需要加熱烘烤。實(shí)施例2
本實(shí)施例生產(chǎn)單孔大平面鑄件，其工藝流程如圖1
①制作泡沫模塊，如圖2所示的泡沫模塊，在空腔下表面，材質(zhì)為聚苯乙烯泡沫塑料， 一般為發(fā)泡成型或切割粘結(jié)或切削加工成型制作形成。②選取造型材料，為標(biāo)準(zhǔn)鑄造硅砂、鑄造用煤粉、鑄造用膨潤土和少量水配置而成。③制作真空密封鑄型，如圖4所示，選用0. Imm厚的EVA薄膜，加熱至80 120°C 形成鏡面，在真空負(fù)壓的作用下，薄膜貼覆在模型表面。模底板負(fù)壓箱抽真空0.03 0. 05Mpa。然后將模型移到震實(shí)臺(tái)上，邊加造型材料邊緊實(shí)，同時(shí)將泡沫模塊放入鑄型型腔內(nèi)，加完型砂以后，震動(dòng)臺(tái)停止震動(dòng)，將薄膜覆在型砂表面處將其密封，砂箱抽真空0. 05 0. 07Mpa，模底板負(fù)壓箱關(guān)閉真空，起模即完成一個(gè)真空密封造下型工藝。④合箱，澆注。換個(gè)模型或和砂箱采用同樣的工藝步驟完成造上型；將上、下型合箱后緊固形成型腔即完成整個(gè)造型工作。合箱后可以先去除真空以節(jié)約電能，等澆注時(shí)再抽真空。澆注時(shí)，從楔形澆注入口澆入金屬液，同時(shí)砂箱必須保持抽真空。注入的金屬液迅速充滿型腔，并將泡沫塑料氣化，金屬液取代泡沫塊的位置凝固后構(gòu)成鑄型一部分。⑤關(guān)真空，起箱。金屬液澆注完畢以后，當(dāng)鑄件表面凝固5 20mm，可以解除真空密封造型鑄型內(nèi)負(fù)壓狀態(tài)，當(dāng)鑄件完全凝固并冷卻至300°C以下，即可開箱取出鑄件。實(shí)施例3
本實(shí)施例生產(chǎn)單孔大平面鑄件
①制作泡沫模塊，如圖2所示的泡沫模塊，在空腔下表面，材質(zhì)為聚苯乙烯泡沫塑料， 一般為發(fā)泡成型或切割粘結(jié)或切削加工成型制作形成。②選取造型材料，為標(biāo)準(zhǔn)鑄造硅砂、鑄造用粘土和少量水配置而成。③制作真空密封鑄型，如圖5所示，選用0. Imm厚的EVA薄膜，加熱至80 120°C 形成鏡面，在真空負(fù)壓的作用下，薄膜貼覆在模型表面。模底板負(fù)壓箱抽真空0.03 0. 05Mpa。然后將模型移到震實(shí)臺(tái)上，邊加造型材料邊緊實(shí)，同時(shí)將泡沫模塊放入鑄型型腔內(nèi)，加完型砂以后，震動(dòng)臺(tái)停止震動(dòng)，將薄膜覆在型砂表面處將其密封，砂箱抽真空0. 03 0. 05Mpa，模底板負(fù)壓箱關(guān)閉真空，起模即完成一個(gè)真空密封造下型工藝。④合箱，澆注。換個(gè)模型或和砂箱采用同樣的工藝步驟完成造上型；將上、下型合箱后緊固形成型腔即完成整個(gè)造型工作。合箱后可以先去除真空以節(jié)約電能，等澆注時(shí)再抽真空。澆注時(shí)，從楔形澆注入口澆入金屬液，同時(shí)砂箱必須保持抽真空。注入的金屬液迅速充滿型腔，并將泡沫塑料氣化，金屬液取代泡沫塊的位置凝固后構(gòu)成鑄型一部分。
⑤關(guān)真空，起箱。金屬液澆注完畢以后，當(dāng)鑄件表面凝固5 20mm，可以解除真空密封造型鑄型內(nèi)負(fù)壓狀態(tài)，當(dāng)鑄件完全凝固并冷卻至300°C以下，即可開箱取出鑄件。實(shí)施例4
本發(fā)明生產(chǎn)單孔大平面鑄件實(shí)施例
①制作泡沫模塊，如圖2所示的泡沫模塊，在空腔下表面，材質(zhì)為聚苯乙烯泡沫塑料， 一般為發(fā)泡成型或切割粘結(jié)或切削加工成型制作形成。②選取造型材料，為硅灰石砂、鑄造用粘合材料和水配置而成。③制作真空密封鑄型，如圖3所示，選用0. Imm厚的EVA薄膜，加熱至80 120°C 形成鏡面，在真空負(fù)壓的作用下，薄膜貼覆在模型表面。模底板負(fù)壓箱抽真空0.03 0. 05Mpa。然后將模型移到震實(shí)臺(tái)上，邊加造型材料邊緊實(shí)，同時(shí)將泡沫模塊放入鑄型型腔內(nèi)，加完型砂以后，震動(dòng)臺(tái)停止震動(dòng)，將薄膜覆在型砂表面處將其密封，砂箱抽真空0. 06 0. 08Mpa，模底板負(fù)壓箱關(guān)閉真空，起模即完成一個(gè)真空密封造下型工藝。④合箱，澆注。換個(gè)模型或和砂箱采用同樣的工藝步驟完成造上型；將上、下型合箱后緊固形成型腔即完成整個(gè)造型工作。合箱后可以先去除真空以節(jié)約電能，等澆注時(shí)再抽真空。澆注時(shí)，從楔形澆注入口澆入金屬液，同時(shí)砂箱必須保持抽真空。注入的金屬液迅速充滿型腔，并將泡沫塑料氣化，金屬液取代泡沫塊的位置凝固后構(gòu)成鑄型一部分。⑤關(guān)真空，起箱。金屬液澆注完畢以后，當(dāng)鑄件表面凝固5 20mm，可以解除真空密封造型鑄型內(nèi)負(fù)壓狀態(tài)，當(dāng)鑄件完全凝固并冷卻至300°C以下，即可開箱取出鑄件。
權(quán)利要求
1.一種濕型砂真空密封造型的精密鑄造工藝，其特征在于①選用濕型砂做造型材料，其為鑄造用硅砂、鑄造用煤粉、鑄造用膨潤土和水，或鑄造硅砂、鑄造用粘土和水，或硅灰石砂、鑄造用粘合材料和水混合配成；先將模具嵌入負(fù)壓箱， 對(duì)負(fù)壓箱抽氣室抽真空；使用烤膜器加熱EVA薄膜；將加熱好形成鏡面的EVA薄膜附在模具上，在真空負(fù)壓的作用下薄膜完好吸附在模具表面；②在模具上放置真空抽氣砂箱；在震動(dòng)臺(tái)上邊加濕型砂邊震實(shí)，成砂型；造型完畢以后，砂型上部覆上塑料薄膜，真空抽氣砂箱接通抽真空系統(tǒng)抽負(fù)壓；同時(shí)關(guān)閉負(fù)壓箱抽氣室的真空閥；再起模即完成一個(gè)造下型工作；③換另一套模具和砂箱采用同樣的工藝步驟完成造上型；④將上、下型合箱后緊固形成型腔即完成整個(gè)造型工作；關(guān)閉真空抽氣砂箱的真空系統(tǒng)等待澆注；⑤在澆注金屬液時(shí)再打開真空抽氣砂箱的真空系統(tǒng)，在澆注過程中保持抽負(fù)壓；當(dāng)鑄件表面凝固5 20mm，可以解除真空密封造型鑄型內(nèi)負(fù)壓狀態(tài)，當(dāng)鑄件完全凝固并冷卻至 3000C以下，即可開箱取出鑄件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種濕型砂真空密封造型的精密鑄造工藝，其特征在于可在所述的砂型中放置泡沫塑料模塊；待澆注金屬液時(shí)，金屬液將泡沫直接熔化，構(gòu)成鑄件的一部分。
全文摘要
本發(fā)明為一種濕型砂真空密封造型的精密鑄造工藝，屬于真空鑄造技術(shù)領(lǐng)域。其特征在于用濕型砂做造型材料，通過泡沫材料的有效使用減少砂芯的數(shù)量，適用于生產(chǎn)中小型比較精密的鑄件。解決了現(xiàn)有V法鑄造中粉塵污染嚴(yán)重、需要長時(shí)間抽真空、使用涂料影響生產(chǎn)效率的問題。在鑄造具有復(fù)雜型腔的鑄件時(shí)，在型腔不適合拔模位置設(shè)置泡沫材料構(gòu)成型腔的一部分，澆注時(shí)泡沫材料熔化，達(dá)到減少砂芯數(shù)量和重量的目的，簡化了生產(chǎn)工藝，節(jié)約了成本。鑄造出的鑄件尺寸精度高，輪廓清晰，表面光潔。
文檔編號(hào)B22C9/04GK102218505SQ20111019049
公開日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月8日
發(fā)明者葉升平, 徐奇, 黃乃雄, 黃華軍 申請(qǐng)人:葉升平, 嘉禾縣眾合鑄業(yè)有限公司