專利名稱：石膏型轉(zhuǎn)動(dòng)鑄造鋁合金模具工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種模具鑄造工藝，特別是石膏型轉(zhuǎn)動(dòng)鑄造鋁合金模具工藝。
目前國內(nèi)制鞋行業(yè)及塑料行業(yè)的模具制造大多沿用傳統(tǒng)工藝，即采用機(jī)械加工與手工加工并用的方式。而精度高，表面粗糙度嚴(yán)并有復(fù)雜型腔和光滑曲面的塑料模具主要以鋼材為主，一般采用機(jī)械加工，即使應(yīng)用數(shù)控、電火花等大型精密加工設(shè)備和先進(jìn)工藝，有時(shí)也難以達(dá)到模具的技術(shù)要求。由于塑料和制鞋行業(yè)的市場(chǎng)變化快，競(jìng)爭(zhēng)激烈，要求產(chǎn)品應(yīng)變能力強(qiáng)，現(xiàn)有的模具制造工藝成本高，周期長(zhǎng)，設(shè)備復(fù)雜，嚴(yán)重地阻礙了產(chǎn)品的更新?lián)Q代。研究一種型腔表面光潔度好，尺寸精度高，制造周期短的模具制造工藝成為國內(nèi)外注目的課題。1983年我國航空工業(yè)部研制成功了鋁合金石膏型熔模精密鑄造工藝解決了長(zhǎng)期以來難以解決的石膏型鑄造鋁合金的難題，但由于采用石蠟熔模使石膏成形，設(shè)備投資大，尺寸精度難以保證，采用的是真空澆注，只適用于薄壁件的鑄造，對(duì)體積較大的模具來說就不理想，因而限制了其推廣應(yīng)用。在國外，日本的石膏型鋁合金精密鑄造技術(shù)的研究已達(dá)到實(shí)用化階段，研究出的制作石膏型的高強(qiáng)度石膏就有幾十種之多，對(duì)鋁合金采用真空鑄造及低壓鑄造，用來制造鞋模，橡膠輪胎模及中、小批量的塑料模具。目前國內(nèi)鑄造用鋁合金的布氏硬度最高為HB＝100，而日本為HB＝125。
本發(fā)明的目的在于提供一種型腔表面光潔度好，尺寸精度高，制造周期短，一次成形的石膏型常壓轉(zhuǎn)動(dòng)鑄造鋁合金模具工藝。
本發(fā)明所說的石膏型轉(zhuǎn)動(dòng)鑄造鋁合金模具工藝，其特征在于它是由石膏型制造工藝，鋁合金材料熔煉工藝和常壓轉(zhuǎn)動(dòng)澆鑄工藝組成。石膏型制造工藝包括石膏及添加劑的配比，石膏型的制作;鋁合金材料熔煉工藝包括合金元素的配比及熔凍;石膏型制造工藝中所用的石膏為α半水石膏(α-CaSO4·1/2H2O)，含量為34-53.5%，添加劑為石英粉，含量35-45%，滑石粉，含量1-5%，碳酸鈣，含量0.5-1%，有機(jī)物，含量10-15%，加水量為上述材料總量的45-55%。先將規(guī)定數(shù)量的水倒入容器內(nèi)，再將上述材料按比例混合后倒入水中，靜置5-10秒鐘后，攪拌均勻，澆注到放有原模的型內(nèi)，15分鐘后脫模，使石膏型先自然干燥2-3天后，放入烘干箱內(nèi)烘干脫水，烘干溫度為270-300℃，加熱時(shí)間為48小時(shí)，在加熱過程中，吸水后生成的二水石膏轉(zhuǎn)變?yōu)榘胨啵儆砂胨噢D(zhuǎn)變?yōu)闊o水石膏。烘干結(jié)束后從箱內(nèi)取出石膏型，該石膏型即為用于鑄造鋁合金模具的模型。這種石膏型從加熱干燥起，一直呈膨脹傾向，有利于抵消鋁合金凝固收縮產(chǎn)生的尺寸誤差，可以有效地控制尺寸，而且澆鑄出的鑄件表面光滑，用做鞋模不需修整。鋁合金材料熔凍工藝中鋁合金材料中硅的含量為18-22%，鎂的含量為0.8-1.5%，銅的含量為0.8-1.5%，鎳的含量為0.8-1.5%，錳的含量為0.1-0.5%，其余為純鋁。將一定比例的純鋁加入予熱后的電阻爐中的坩鍋內(nèi)，升溫至720℃，待純鋁全部熔化后按比例先后加入硅、銅、鎳、錳，待上述材料熔化后再按比例先后加入鎂，熔化后加入三氯甲烷和氯化鈉進(jìn)行脫氣和變質(zhì)處理，處理后的合金熔液即可用于澆鑄鋁合金模具。用這種鋁合金制作出的模具具有HB＝143的硬度，超過了國內(nèi)外現(xiàn)有的鑄造用鋁合金的硬度，常壓轉(zhuǎn)動(dòng)澆鑄工藝是由石膏型予熱，在常壓翻轉(zhuǎn)澆鑄機(jī)上進(jìn)行澆注，澆冒口保溫和石膏型冷卻等工序組成。將烘干后的石膏型在兩小時(shí)內(nèi)予熱至250-280℃，安裝到常壓翻轉(zhuǎn)澆鑄機(jī)上，同時(shí)將熔煉好的鋁合金熔液倒入常壓翻轉(zhuǎn)澆鑄機(jī)的澆包內(nèi)，啟動(dòng)常壓翻轉(zhuǎn)澆鑄機(jī)使石膏型按逆時(shí)針方向翻轉(zhuǎn)，在翻轉(zhuǎn)過程中鋁合金熔液逐漸流入型腔內(nèi)，翻轉(zhuǎn)到限定位置后，在澆冒口部位保溫，同時(shí)對(duì)石膏型外表面自下而上進(jìn)行冷卻，實(shí)現(xiàn)鋁合金定向凝固，冷卻后即可開箱取出鋁合金模具。這種鑄造方式能使氣體順暢地由型腔內(nèi)排出，鑄件缺陷少。
實(shí)施例假如要制造一件21公分的鋁合金鞋底模，先備好鞋底原模。按照53.5%的α半水石膏，35%的石英粉，1%的滑石粉，0.5%的碳酸鈣，10%的有機(jī)物的配比配成3公斤制作石膏型的原料，將這些原料混合后加入1.4公斤的水中，靜置7秒鐘后攪拌均勻，澆注到放有原模的型內(nèi)，15分鐘后脫模，即得到一個(gè)鞋底石膏型，使石膏型先自然干燥2-3天后，放入烘干箱內(nèi)烘干脫水，烘干溫度為280℃，加熱時(shí)間為48小時(shí)，烘干結(jié)束后從箱內(nèi)取出石膏型并將其安裝到常壓翻轉(zhuǎn)澆鑄機(jī)的翻轉(zhuǎn)臺(tái)上。再按照硅22%、鎂1%、銅1%、鎳1%、錳0.3%、純鋁74.7%的配比配成2公斤的原料，先將純鋁加入予熱后的電阻爐中的坩鍋內(nèi)，升溫至720℃，待純鋁全部熔化后，先后加入硅、銅、鎳、錳等元素，待上述材料熔化后再入鎂，熔化后加入三氯甲烷和氯化鈉進(jìn)行脫氣和變質(zhì)處理。將處理后的合金熔液倒入常壓翻轉(zhuǎn)澆鑄機(jī)的澆包內(nèi)，啟動(dòng)常壓翻轉(zhuǎn)澆鑄機(jī)，裝有石膏型的翻轉(zhuǎn)臺(tái)翻轉(zhuǎn)，隨著翻轉(zhuǎn)角度的增大，澆包內(nèi)的鋁合金熔液逐漸流入石膏型內(nèi)，當(dāng)翻轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)到限定角度時(shí)，限位器通過限位開關(guān)使其停止，此時(shí)對(duì)澆冒口進(jìn)行保溫，同時(shí)對(duì)石膏型外表進(jìn)行自下而上的冷卻，冷卻后開箱取出鋁合金模具。用同樣的工藝還可制作出21公分鞋底的邊模和鞋楦。
權(quán)利要求
1.一種石膏型轉(zhuǎn)動(dòng)鑄造鋁合金模具工藝，其特征在于它是由石膏型制造工藝，鋁合金材料熔煉工藝和常壓轉(zhuǎn)動(dòng)澆鑄工藝組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說的石膏型轉(zhuǎn)動(dòng)鑄造鋁合金模具工藝，其特征在于所說的石膏型制造工藝主要包括石膏、添加劑與水的配比和石膏型的制作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所說的石膏型轉(zhuǎn)動(dòng)鑄造鋁合金模具工藝，其特征在于所說的鋁合金熔煉工藝包括合金元素的配比及熔凍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所說的石膏型轉(zhuǎn)動(dòng)鑄造鋁合金模具工藝，其特征在于所說的常壓轉(zhuǎn)動(dòng)澆鑄工藝是由石膏型予熱，在常壓翻轉(zhuǎn)澆鑄機(jī)上邊翻轉(zhuǎn)邊澆注，澆冒口保溫和石膏型冷卻等工序，予熱溫度為250～280℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1和2所說的石膏型轉(zhuǎn)動(dòng)鑄造鋁合金模具工藝，其特征在于所說的石膏為α半水石膏(α-CaSO4·1/2H2O)，含量為34～53.5%，添加劑為石英粉，含量35～45%，滑石粉，含量1～5%，碳酸鈣，含量0.5～1%，有機(jī)物，含量10～15%，加水量為上述材料總量的45～55%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1和3所說的石膏型轉(zhuǎn)動(dòng)鑄造鋁合金模具工藝，其特征在于所說的合金元素有硅，含量18～22%，鎂，含量0.8～1.5%，銅，含量0.8～1.5%，鎳，含量0.8～1.5%，錳，含量0.8～0.5%，其余為純鋁。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2和5所說的石膏型轉(zhuǎn)動(dòng)鑄造鋁合金模具工藝，其特征在于所說的石膏型制作工藝，是將α半水石膏、石英粉、滑石粉、碳酸鈣和有機(jī)物按比例混合后倒入規(guī)定比例的水中，靜置5～10秒鐘后攪拌均勻，澆注到放有原模的型內(nèi)，15分鐘后脫模，自然干燥2-3天后，放入烘干箱內(nèi)烘干脫水，烘干溫度為270～300℃，加熱時(shí)間為48小時(shí)，烘干結(jié)束后從箱內(nèi)取出石膏。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、3和6所說的石膏型轉(zhuǎn)動(dòng)鑄造鋁合金模具工藝，其特征在于所說的鋁合金熔煉工藝是將一定比例的純鋁加入予熱后的電阻爐中的坩鍋內(nèi)，升溫至720℃，待純鋁全部熔化后按比例先后加入硅、銅、鎳、錳，待上述材料熔化后，再按比例加入鎂，熔化后加入三氧甲烷和氯化鈉進(jìn)行脫氣和變質(zhì)處理，處理后的合金熔液即是用于澆鑄鋁合金模具的鋁合金。
全文摘要
一種石膏型轉(zhuǎn)動(dòng)鑄造鋁合金模具工藝、由石膏型制造，鋁合金材料熔煉及常壓轉(zhuǎn)動(dòng)鑄造工藝組成。整個(gè)工藝包括石膏及添加劑的配比和石膏型的制作，合金元素的配比及熔煉澆鑄工藝。用本發(fā)明所述的工藝制做出的石膏型具有受熱膨脹傾向，利于抵消鋁合金凝固時(shí)的收縮。熔燒出的鋁合金材料硬度可達(dá)到布氏143，在常壓翻轉(zhuǎn)澆鑄機(jī)上生產(chǎn)的鋁合金鑄件成品率高。
文檔編號(hào)B22C1/00GK1049619SQ9010534
公開日1991年3月6日 申請(qǐng)日期1990年7月21日 優(yōu)先權(quán)日1990年7月21日
發(fā)明者陳國慶, 王歷生, 鄒寶龍 申請(qǐng)人:山東省家用電器研究所