一種低壓熔模精密鑄造工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低壓熔模精密鑄造工藝，造型鋼板上疊置砂箱，組合型殼置于造型鋼板中心孔中，用石棉繩將縫隙塞實，再在澆口杯外周采用粘土砂固定，用干砂將砂箱填滿并刮平；將造型鋼板吊裝放置在吊裝鋼板之上且固定，再將吊裝鋼板吊放并固定在低壓鑄造機工作臺上，在砂箱頂部覆蓋壓緊鋼板并壓緊；將保溫爐推進至工作位置并升起，直至升液管的上端口與澆口杯型殼的下端口對接且兩者之間實現(xiàn)密封；向保溫爐的氣相空間通入壓縮氣體，保溫爐底部的金屬液沿升液管上升，進入組合型殼的型腔內(nèi)，薄壁產(chǎn)品型腔內(nèi)的金屬液在壓力下凝固后，進行放氣，金屬液回流；然后移除壓緊，吊裝落砂。該工藝在高溫下對薄壁產(chǎn)品進行成型，成本低，效率高，缺陷少。
【專利說明】
一種低壓熔模精密鑄造工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種鑄造工藝，特別涉及一種低壓熔模精密鑄造工藝，屬于金屬鑄造技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]熔模鑄造又稱失蠟鑄造，失蠟鑄造的生產(chǎn)過程是在蠟?zāi)１砻嫱可蠑?shù)層耐火材料，待其硬化干燥后，將其中的蠟?zāi)Ｈ廴ザ瞥尚蜌ぃ俳?jīng)過焙燒定型，然后進行澆注，冷卻后獲得鑄件。由于獲得的鑄件具有較高的尺寸精度和表面光潔度，故又稱熔模精密鑄造。
[0003]低壓鑄造是使液態(tài)金屬在壓力作用下充填型腔，以形成鑄件的一種方法。低壓鑄造的工藝過程如下:在密閉的保溫爐中通入干燥的壓縮空氣，保溫爐內(nèi)的金屬液在氣體壓力下沿升液管上升，通過澆口進入型腔，保持保溫爐內(nèi)氣體的壓力直至型腔內(nèi)的金屬液完全凝固形成鑄件。然后解除保溫爐內(nèi)壓力，使升液管中未凝固的金屬液流回保溫爐，再解除鑄型頂部壓緊裝置壓力，取出鑄件。
[0004]熔模精密鑄造型殼一般情況下是在重力狀態(tài)下人工澆注，但是對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、壁厚懸殊較大的鑄件在重力狀態(tài)下澆注所獲得的產(chǎn)品往往內(nèi)部缺陷較多，力學(xué)性能不達標(biāo)，而解決這一問題行之有效的方法就是將熔模精鑄型殼置于低壓鑄造設(shè)備上在低壓情況下澆注。因為低壓鑄造時金屬液充型平穩(wěn)，可減少氧化夾渣等缺陷，鑄件在壓力下凝固，所以組織致密力學(xué)性能高。
[0005]采用低壓鑄造的方法鑄造精鑄型殼時，首先要解決型殼與低壓鑄造機之間的接口問題，目前實現(xiàn)這一工藝主要有以下兩種方式:
1、制作專用工裝，將工裝直接壓在型殼上，以機械的方式進行緊固。此方法局限性較大，對于不同的鑄件需要制作不同的工裝，需要耗費大量的成本;工裝與型殼之間的緊固力不好掌握，緊固力太小會引起型殼漏液，造成鑄件報廢乃至對操作人員的人身安全及設(shè)備安全造成傷害，緊固力太大則會損壞型殼。
[0006]2、用樹脂砂造型，將型殼置于砂箱然后用樹脂砂將型殼完全包覆，然后將造好的砂箱置于低壓澆注機工作平臺進行澆注，此方法類似砂型的低壓鑄造，相對于制作工裝的方法安全性要好很多。但是該方法存在如下缺點:⑴一般情況下熔模精鑄的型殼是在型殼本身有較高溫度的狀態(tài)下澆注，這樣就可以保證薄壁型殼的充型。而如果采用樹脂砂將型殼包覆進行低壓澆注，型殼就必須是室溫情況才能進行，這樣一來，熔模精鑄可以成型薄壁件的優(yōu)勢就被抹殺。⑵該工藝需要消耗大量的樹脂砂，樹脂砂價格較為昂貴，增加了生產(chǎn)成本。⑶樹脂砂固化需要較長的時間，影響生產(chǎn)效率。⑷合金液經(jīng)過樹脂砂時會將樹脂加熱，產(chǎn)生大量氣體，氣體進入型腔后會有一部分來不及排出而進入鑄件，導(dǎo)致在鑄件中形成氣孔缺陷。(5)澆口附近樹脂砂經(jīng)過長時間的烘烤容易使樹脂消耗殆盡從而導(dǎo)致型砂潰散，潰散后的型砂會經(jīng)過升液管進入低壓鑄造保溫爐，再次澆注時爐內(nèi)型砂會進入在其后澆注的鑄件內(nèi)部，在鑄件內(nèi)產(chǎn)生砂眼等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種低壓熔模精密鑄造工藝，可在高溫下對薄壁產(chǎn)品進行成型，無需采用樹脂砂，減少氣孔、砂眼等缺陷，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)效率高。
[0008]為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明的一種低壓熔模精密鑄造工藝，依次包括如下步驟:⑴將造型鋼板放置在平整的地面上，在造型鋼板上放置砂箱，將組合型殼置于造型鋼板的中心孔中，所述組合型殼自上而下依次包括薄壁產(chǎn)品型殼、內(nèi)澆口型殼、橫澆道型殼和澆口杯型殼;所述澆口杯型殼朝下且組合型殼、砂箱均與造型鋼板的中心孔共軸線;⑵用石棉繩將澆口杯型殼的下部外周與造型鋼板中心孔內(nèi)壁之間的縫隙塞實，再在澆口杯型殼的上部外周采用粘土砂填實固定，所述粘土砂的頂部填充在所述橫澆道型殼的下方，所述粘土砂的底部抵在所述造型鋼板的上方;⑶采用干砂將砂箱填滿，粘土砂的外周、組合型殼的外周及薄壁產(chǎn)品型殼的內(nèi)部空間均被干砂填實，并且用刮板將砂箱頂部的干砂刮平;⑷將造型鋼板整體吊裝放置在吊裝鋼板之上且使兩者固定連接，所述造型鋼板的中心孔與所述吊裝鋼板的中心孔共軸線;(5)將吊裝鋼板連同其上的造型鋼板及砂箱整體吊放并固定在低壓鑄造機的工作臺上，在砂箱頂部覆蓋壓緊鋼板，采用壓緊裝置壓在壓緊鋼板上;(6)將保溫爐推進至工作位置使保溫爐的升液管與所述組合型殼共軸線，通過液壓升降裝置使保溫爐升起，直至升液管的上端口與所述澆口杯型殼的下端口對接且兩者之間實現(xiàn)密封;(7)向保溫爐的氣相空間通入壓縮氣體，保溫爐底部的金屬液沿所述升液管上升，從所述澆口杯型殼的下端口進入組合型殼的型腔內(nèi)，并自上而下依次將所述澆口杯型殼、橫澆道型殼、內(nèi)澆口型殼和薄壁產(chǎn)品型殼的型腔充滿，然后薄壁產(chǎn)品型腔內(nèi)的金屬液在壓力下凝固；(8)對保溫爐的氣相空間進行放氣，使保溫爐內(nèi)的表壓迅速降低至OMPa，升液管及其上方的未凝固金屬液流回保溫爐中；然后移除壓緊裝置及壓緊鋼板，將吊裝鋼板連同其上的造型鋼板及砂箱整體吊運至落砂區(qū)域進行落砂。
[0009]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明取得了以下有益效果:⑴增加了造型鋼板，由于造型鋼板的中心孔比較小，便于采用石棉繩實現(xiàn)造型鋼板中心孔與澆口杯型殼之間的密封與固定，防止干砂從兩者之間的縫隙漏出，并且石棉繩的導(dǎo)熱系數(shù)低，起到保溫的作用;通過吊運造型鋼板可以很方便地將砂箱及組合型殼轉(zhuǎn)移至吊裝鋼板上。⑵粘土砂的粘結(jié)性能好，強度高，可以提高組合型殼的穩(wěn)定性，將干砂與石棉繩隔開，確保干砂不會從造型鋼板中心孔的縫隙中漏入保溫爐，污染金屬液。⑶用造型鋼板承載砂箱，可以采用干砂進行填充，避免采用昂貴的樹脂砂，大幅度降低了生產(chǎn)成本;干砂在澆注完成后便于傾倒，而樹脂砂強度很高需要機械振動才能清理;且干砂在保護組合型殼的同時，不會產(chǎn)生氣體，避免了樹脂砂受熱后產(chǎn)生氣體侵入鑄件形成氣孔缺陷。若不使用造型鋼板而直接用樹脂砂造型會導(dǎo)致與升液管管口附近的樹脂砂因高溫而燃燒分解，樹脂失效后砂子變?yōu)樗缮顟B(tài)，澆注完成吊走砂箱，松散的砂子會因為沒有鋼板的承載而從升液管進入保溫爐內(nèi)，在澆注下一產(chǎn)品時，砂子會進入產(chǎn)品造成缺陷。⑷砂箱受到壓緊裝置的壓力，組合型殼受到干砂的壓力，升液管隨保溫爐上升產(chǎn)生升力，澆口杯型殼下端口與升液管上端口之間的密封件被壓緊，保證密封效果。(5)對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的薄壁產(chǎn)品進行熔模精密鑄造，本發(fā)明通過造型鋼板與吊裝鋼板的組合實現(xiàn)了澆口杯型殼的下端口與升液管的上端口的密封對接，從而在不改變升液管上死點高度的情況下實現(xiàn)了低壓鑄造，與重力澆注相比，減少了氧化夾渣等缺陷，鑄件在壓力下凝固使得組織致密力學(xué)性能高。(6)本發(fā)明在進行低壓澆注時，組合型殼本身具有較高的高溫，干砂對組合型殼起到保溫作用，有利于薄壁產(chǎn)品的充型；而傳統(tǒng)的低壓澆注在常溫下進行澆注，影響薄壁件的成型。⑵金屬液從升液管上升首先進入澆口杯的型腔，從澆口杯型腔向上進入橫澆道型腔的中心，再沿各橫澆道水平對稱流出，從各內(nèi)澆口向上進入薄壁產(chǎn)品型腔，保證了薄壁產(chǎn)品在整個周長方向均勻且同步充型。
[0010]作為本發(fā)明的改進，步驟⑴中的組合型殼依次按如下步驟制造而成:①制作組合蠟?zāi)?，所述組合蠟?zāi)０ㄗ陨隙乱来芜B接的薄壁產(chǎn)品蠟?zāi)?、?nèi)澆口蠟?zāi)！M澆道蠟?zāi)：蜐部诒災(zāi)?，所述澆口杯蠟?zāi)樯闲∠麓蟮膱A錐形，所述澆口杯蠟?zāi)５纳隙伺c橫澆道蠟?zāi)５闹行南噙B接，所述橫澆道蠟?zāi)５母鞫祟^水平向外對稱延伸，所述橫澆道蠟?zāi)５母鞫祟^上方分別與所述內(nèi)澆口蠟?zāi)５南露诉B接，各所述內(nèi)澆口蠟?zāi)５纳隙丝诜謩e與所述薄壁產(chǎn)品蠟?zāi)５南露嗣孢B接;②在組合蠟?zāi)１砻婢鶆蚋采w面層涂料，在面層涂料上均勻覆蓋一層白剛玉砂，然后在室內(nèi)存放5.5?6.5小時使組合蠟?zāi)１砻娓稍镄纬擅鎸有蜌?③吹去面層型殼表面的多余砂粒后，在面層型殼表面均勻覆蓋第一層背層涂料，在第一層背層涂料上均勻覆蓋第一層背層砂，在室內(nèi)存放10?12小時干燥后形成第二層型殼;④吹去第二層型殼表面的多余砂粒后，在第二層型殼表面均勻覆蓋第二層背層涂料，在第二層背層涂料上均勻覆蓋第二層背層砂，在室內(nèi)存放10?12小時干燥后形成第三層型殼;⑤吹去第三層型殼表面的多余砂粒后，在第三層型殼表面均勻覆蓋第三層背層涂料，在第三層背層涂料上均勻覆蓋第三層背層砂，在室內(nèi)存放10?12小時干燥后形成第四層型殼;⑥按照步驟(5)同樣的方法在組合蠟?zāi)Ｍ庵芾^續(xù)依次形成第五、六層型殼;⑦吹去第六層型殼表面的多余砂粒后，在第六層型殼表面均勻覆蓋第六層背層涂料，在室內(nèi)存放10?12小時干燥后形成第七層型殼;⑧將包覆有上述型殼的組合蠟?zāi)Ｖ糜诟邏赫羝撓灨?，使組合蠟?zāi)Ｔ诟邷叵氯刍鞒?，得到一個空腔的組合型殼;⑨將脫完蠟的組合型殼放入焙燒爐中，用1050 ± 10°C的高溫焙燒I?1.2小時，然后冷卻至500 ±10 °C。本發(fā)明采用面層涂料和白剛玉砂形成面層型殼，結(jié)構(gòu)致密、熱膨脹系數(shù)小且均勻、化學(xué)穩(wěn)定性好，且內(nèi)壁光滑，使獲得的鑄件具有較高的尺寸精度和表面光潔度;通過在面層型殼外逐層涂覆背層涂料和覆蓋背層砂，逐步增強型殼的強度和剛度，避免在澆注時受壓變形或產(chǎn)生裂紋，最外層涂覆背層涂料使外表面無砂粒，避免型殼下端口處的砂粒脫落，掉進升液管中造成夾渣。
[0011]作為本發(fā)明的進一步改進，所述面層涂料的原料組分及重量比為硅溶膠:棕剛玉粉=1: (2.8?3.2)，所述第一至第六層背層涂料的原料組分及重量比為硅溶膠:上店粉=1:(1.6?1.8)，所述硅溶膠中含25?30wt%的二氧化硅，所述棕剛玉粉與所述上店粉均為300?325目；所述白剛玉砂為70?120目，所述第一層背層砂中含80的％的70?120目上店砂和20wt%的70?120目石墨砂，所述第二層背層砂中含80wt%的30?60目上店砂和20wt%的30?60目石墨砂，所述第三、四和五層背層砂中含80wt%的16?30目上店砂和20wt%的16?30目石墨砂。硅溶膠的性能穩(wěn)定、制成的型殼強度較高、可自行固化操作方便；白剛玉砂的結(jié)構(gòu)致密、熱膨脹系數(shù)小且均勻、化學(xué)穩(wěn)定性好;棕剛玉粉的熱膨脹系數(shù)小且均勻、化學(xué)穩(wěn)定性好、耐火度高，棕剛玉粉與硅溶膠調(diào)配而成的面層涂料形成的型腔內(nèi)壁結(jié)構(gòu)致密、熱膨脹系數(shù)小且均勻、化學(xué)穩(wěn)定性好，且光滑。上店粉和上店砂的原料來源廣、價格便宜、耐火度高、線膨脹系數(shù)小、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性高，越靠近里層采用的上店砂和石墨砂越細，有利于提高鑄件的表面光潔度。本發(fā)明在背層砂中添加20^%的石墨砂，所制得的型殼在高溫焙燒過程中，一部分石墨燃燒后在型殼截面留下無數(shù)細小分散的孔洞，這些孔洞大大提高了型殼的透氣性，降低了因型殼透氣性不足而導(dǎo)致鑄件憋氣、澆不足的概率。
[0012]作為本發(fā)明的進一步改進，步驟⑷中造型鋼板的下端面連接有四根造型鋼板定位銷，各所述造型鋼板定位銷的下端分別插入所述吊裝鋼板的定位孔中；步驟(5)中吊裝鋼板的下端面連接有四根吊裝鋼板定位柱，各所述吊裝鋼板定位柱的下端分別插入所述低壓鑄造機工作臺的定位槽中。造型鋼板定位銷可以實現(xiàn)造型鋼板與吊裝鋼板之間的準(zhǔn)確定位，吊裝鋼板定位柱可以實現(xiàn)吊裝鋼板與低壓鑄造機工作臺之間的準(zhǔn)確定位，可以確保低壓鑄造機工作臺、升液管與組合型殼之間共軸線，且吊裝時校準(zhǔn)快捷方便。
[0013]作為本發(fā)明的進一步改進，步驟⑵中在所述澆口杯型殼的上部外周包覆有石棉墊，在石棉墊的外周包覆有保溫套并固定，在保溫套的外周采用所述粘土砂填實固定。澆口杯型殼上部設(shè)置石棉墊和保溫套可以阻止?jié)部诒蜌さ臒崃可⑹?，避免澆口杯?nèi)的金屬液凝固，確保薄壁產(chǎn)品型腔內(nèi)的鑄件成型后，澆口杯內(nèi)的金屬液能夠流回保溫爐，以節(jié)約金屬液的消耗。
[0014]作為本發(fā)明的進一步改進，步驟⑵中所述保溫爐氣相空間的壓力依次經(jīng)歷充型階段、結(jié)殼階段、增壓階段和保壓階段，所述充型階段的增壓速率為1.5?2.0Kp/s，充型完成后在充型最大壓力下保壓5s進行緩沖完成結(jié)殼，然后以3.0?5.0 Kp/s的速度迅速增壓至最高壓力，最高壓力應(yīng)比充型最大壓力高出10 Kp以上;在最高壓力下保壓9?12分鐘使鑄件凝固。本發(fā)明的升壓曲線科學(xué)可靠，既可以保證薄壁產(chǎn)品順利充型、結(jié)殼、增壓與凝固，生產(chǎn)效率高，又不會發(fā)生升液管管口凍結(jié)使取件困難，也不會在放氣時發(fā)生型腔內(nèi)金屬液未凝固而回流至保溫爐內(nèi)，造成鑄件“放空”報廢。
[0015]作為本發(fā)明的進一步改進，所述升液管的流道內(nèi)徑大于所述澆口杯型殼的下端口內(nèi)徑，所述升液管的頂部設(shè)有圓盤狀的升液管法蘭，所述升液管法蘭位于所述低壓鑄造機的工作臺中心孔中；所述升液管法蘭的頂面中部設(shè)有向上凸出的凸圈，所述凸圈位于所述吊裝鋼板的中心孔中，所述凸圈的內(nèi)周形成法蘭內(nèi)臺階，所述凸圈的外周形成法蘭外臺階，所述法蘭內(nèi)臺階高于所述法蘭外臺階，所述法蘭內(nèi)臺階與所述造型鋼板的下端面之間設(shè)有內(nèi)密封墊，所述法蘭外臺階與所述吊裝鋼板的下端面之間設(shè)有外密封墊。內(nèi)密封墊實現(xiàn)了法蘭內(nèi)臺階與造型鋼板之間的密封，外密封墊實現(xiàn)了法蘭外臺階與吊裝鋼板之間的密封，通過內(nèi)外兩道密封徹底杜絕金屬液的泄漏。同時由于增設(shè)了造型鋼板，升液管的上死點位置與澆注其他砂型鑄造產(chǎn)品時相同，不需要來回調(diào)節(jié)升液管高度，降低人為操作失誤或頻繁的機械動作導(dǎo)致機械故障所引發(fā)的金屬液泄漏風(fēng)險，避免發(fā)生因金屬液泄漏導(dǎo)致重大人身設(shè)備事故。
[0016]作為本發(fā)明的進一步改進，所述內(nèi)密封墊和外密封墊均為石棉材質(zhì)，初始厚度均為5mm;步驟(6)中所述升液管上升后將所述內(nèi)密封墊和外密封墊同時壓縮至2mm時，所述液壓升降裝置停止。
[0017]作為本發(fā)明的進一步改進，步驟①中組合蠟?zāi)Ｖ谱魍瓿珊?，在組合蠟?zāi)５捻敳總?cè)壁均勻插入數(shù)根牙簽，在步驟⑷的的高溫焙燒完成后，牙簽消失在組合型殼的頂部形成多個透氣微孔。金屬液沿型腔逐漸上升時，型腔上方的氣體可以通過透氣微孔排入干砂中，防止型腔內(nèi)產(chǎn)生憋氣導(dǎo)致鑄件出現(xiàn)氣孔和澆不足等缺陷。
[0018]作為本發(fā)明的進一步改進，步驟①的組合蠟?zāi)Ｖ?，所述澆口杯蠟?zāi)榭招牡膱A錐筒狀，所述橫澆道蠟?zāi)榭招牡木匦谓孛?，所述橫澆道蠟?zāi)５母鞫祟^處覆蓋有橫澆道堵頭并用電烙鐵將接縫處焊接完整。
【附圖說明】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明，附圖僅提供參考與說明用，非用以限制本發(fā)明。
[0020]圖1為低壓熔模精密鑄造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2為圖1中A部位的放大圖。
[0022]圖3為組合型殼的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖4為保溫套合圍前的立體圖。
[0024]圖5為保溫套合圍后的立體圖。
[0025]圖6為升液管的主視圖。
[0026]圖7為升液管法蘭部位的裝配圖。
[0027]圖8為澆口杯蠟?zāi)Ｅc橫澆道蠟?zāi)５闹饕晥D。
[0028]圖9為圖8的俯視圖。
[0029]圖10為圖8中沿B-B的剖視圖。
[0030]圖11為圖10中覆蓋橫澆道堵頭的示意圖。
[0031 ]圖12為澆口杯蠟?zāi)Ｅc橫澆道蠟?zāi)５牧Ⅲw分解圖。
[0032]圖13為本發(fā)明鑄造加工后的產(chǎn)品。
[0033]圖中:1.低壓鑄造機；Ia.低壓鑄造機工作臺；2.保溫爐;Vl.進氣閥；3.升液管;3a.升液管法蘭;3b.凸圈;4.內(nèi)密封墊;5.夕卜密封墊;6.吊裝鋼板;6a.吊裝鋼板定位柱;6b.吊裝鋼板吊環(huán)；7.造型鋼板;7a.造型鋼板定位銷；7b.造型鋼板吊環(huán);8.組合型殼;8a.薄壁產(chǎn)品型殼;8b.內(nèi)澆口型殼;8c.橫澆道型殼;8d.澆口杯型殼;8e.透氣微孔;9.砂箱;9a.粘土砂；9b.干砂；10.壓緊鋼板；11.石棉繩；12.石棉墊；13.保溫套；13a.鎖耳；14.澆口杯蠟?zāi)＃?5.橫澆道蠟?zāi)?15a.橫澆道堵頭；16.薄壁產(chǎn)品。
【具體實施方式】
[0034]如圖1至圖13所示，本發(fā)明的低壓熔模精密鑄造工藝，依次包括如下步驟:⑴將造型鋼板7放置在平整的地面上，在造型鋼板7上放置砂箱9，將組合型殼8置于造型鋼板7的中心孔中，組合型殼8自上而下依次包括薄壁產(chǎn)品型殼8a、內(nèi)澆口型殼Sb、橫澆道型殼Sc和澆口杯型殼8d。澆口杯型殼8d為上小下大的喇叭口，澆口杯型殼8d的上端口與橫澆道型殼8c的中心相連接且相互貫通，橫澆道型殼8c的各端頭水平向外對稱延伸，橫澆道型殼8c的各端頭上方分別與內(nèi)澆口型殼Sb的下端口連接并相互貫通，各內(nèi)澆口型殼Sb的上端口分別與薄壁產(chǎn)品型殼8a的下端面連接并相互貫通。澆口杯型殼Sd朝下且組合型殼8、砂箱9均與造型鋼板7的中心孔共軸線；⑵用石棉繩11將澆口杯型殼Sd的下部外周與造型鋼板中心孔內(nèi)壁之間的縫隙塞實，再在饒口杯型殼8d的上部外周采用粘土砂9a填實固定，粘土砂9a的頂部填充在橫澆道型殼Sc的下方，粘土砂9a的底部抵在造型鋼板7的上方;⑶采用干砂9b將砂箱9填滿，粘土砂9a的外周、組合型殼8的外周及薄壁產(chǎn)品型殼8a的內(nèi)部空間均被干砂9b填實，并且用刮板將砂箱9頂部的干砂9b刮平;⑷將造型鋼板7整體吊裝放置在吊裝鋼板6之上且使兩者固定連接，造型鋼板7的中心孔與吊裝鋼板6的中心孔共軸線;(5)將吊裝鋼板6連同其上的造型鋼板7及砂箱9整體吊放并固定在低壓鑄造機I的工作臺上，在砂箱9頂部覆蓋壓緊鋼板10，采用壓緊裝置壓在壓緊鋼板10上;(6)將保溫爐2推進至工作位置使保溫爐的升液管3與組合型殼8共軸線，通過液壓升降裝置使保溫爐升起，直至升液管3的上端口與澆口杯型殼Sd的下端口對接且兩者之間實現(xiàn)密封;(7)打開進氣閥VI，向保溫爐的氣相空間通入壓縮氣體，保溫爐底部的金屬液沿升液管3上升，從澆口杯型殼Sd的下端口進入組合型殼8的型腔內(nèi)，并自上而下依次將澆口杯型殼8d、橫澆道型殼Sc、內(nèi)澆口型殼Sb和薄壁產(chǎn)品型殼8a的型腔充滿，然后薄壁產(chǎn)品型腔內(nèi)的金屬液在壓力下凝固；(8)對保溫爐的氣相空間進行放氣，使保溫爐內(nèi)的表壓迅速降低至OMPa，升液管3及其上方的未凝固金屬液流回保溫爐中；然后移除壓緊裝置及壓緊鋼板10，將吊裝鋼板6連同其上的造型鋼板7及砂箱9整體吊運至落砂區(qū)域進行落砂。落砂后切去多余部分即得到薄壁產(chǎn)品16，如圖13所示。
[0035]步驟⑴中的組合型殼8依次按如下步驟制造而成:①制作組合蠟?zāi)?，組合蠟?zāi)０ㄗ陨隙乱来芜B接的薄壁產(chǎn)品蠟?zāi)?、?nèi)澆口蠟?zāi)?、橫澆道蠟?zāi)：蜐部诒災(zāi)?，澆口杯蠟?zāi)樯闲∠麓蟮膱A錐形，澆口杯蠟?zāi)５纳隙伺c橫澆道蠟?zāi)５闹行南噙B接，橫澆道蠟?zāi)５母鞫祟^水平向外對稱延伸，橫澆道蠟?zāi)５母鞫祟^上方分別與內(nèi)澆口蠟?zāi)５南露诉B接，各內(nèi)澆口蠟?zāi)５纳隙丝诜謩e與薄壁產(chǎn)品蠟?zāi)５南露嗣孢B接;如圖8至圖12所示，澆口杯蠟?zāi)?4為空心的圓錐筒狀，橫澆道蠟?zāi)?5為空心的矩形截面，橫澆道蠟?zāi)?5的各端頭處覆蓋有橫澆道堵頭15a并用電烙鐵將接縫處焊接完整。橫澆道堵頭15a用小的堵頭模具壓制而成，橫澆道堵頭15a的內(nèi)端面設(shè)有堵頭臺階，且堵頭臺階分別嵌入橫澆道蠟?zāi)?5的端口內(nèi)，橫澆道堵頭15a的外緣與橫澆道蠟?zāi)?5的外緣平齊。②在組合蠟?zāi)１砻婢鶆蚋采w面層涂料，在面層涂料上均勻覆蓋一層白剛玉砂，然后在室內(nèi)存放5.5?6.5小時使組合蠟?zāi)１砻娓稍镄纬擅鎸有蜌?③吹去面層型殼表面的多余砂粒后，在面層型殼表面均勻覆蓋第一層背層涂料，在第一層背層涂料上均勻覆蓋第一層背層砂，在室內(nèi)存放10?12小時干燥后形成第二層型殼;④吹去第二層型殼表面的多余砂粒后，在第二層型殼表面均勻覆蓋第二層背層涂料，在第二層背層涂料上均勻覆蓋第二層背層砂，在室內(nèi)存放10?12小時干燥后形成第三層型殼;⑤吹去第三層型殼表面的多余砂粒后，在第三層型殼表面均勻覆蓋第三層背層涂料，在第三層背層涂料上均勻覆蓋第三層背層砂，在室內(nèi)存放10?12小時干燥后形成第四層型殼;⑥按照步驟(5)同樣的方法在組合蠟?zāi)Ｍ庵芾^續(xù)依次形成第五、六層型殼;⑦吹去第六層型殼表面的多余砂粒后，在第六層型殼表面均勻覆蓋第六層背層涂料，在室內(nèi)存放10?12小時干燥后形成第七層型殼;⑧將包覆有上述型殼的組合蠟?zāi)Ｖ糜诟邏赫羝撓灨?，使組合蠟?zāi)Ｔ诟邷叵氯刍鞒觯玫揭粋€空腔的組合型殼;⑨將脫完蠟的組合型殼放入焙燒爐中，用1050± 10°C的高溫焙燒I?1.2小時，然后冷卻至500± 10°C。
[0036]步驟①中組合蠟?zāi)Ｖ谱魍瓿珊?，在組合蠟?zāi)５捻敳總?cè)壁均勻插入數(shù)根牙簽，在步驟⑷的的高溫焙燒完成后，牙簽消失在組合型殼的頂部形成多個透氣微孔Se。金屬液沿型腔逐漸上升時，型腔上方的氣體可以通過透氣微孔Se排入干砂9b中，防止型腔內(nèi)產(chǎn)生憋氣導(dǎo)致鑄件出現(xiàn)氣孔和澆不足等缺陷。
[0037]面層涂料的原料組分及重量比為硅溶膠:棕剛玉粉=1:(2.8?3.2)，第一至第六層背層涂料的原料組分及重量比為硅溶膠:上店粉=1: (1.6?1.8)，硅溶膠中含25?30的％的二氧化硅，棕剛玉粉與上店粉均為300?325目；白剛玉砂為70?120目，第一層背層砂中含80wt°/c^70?120目上店砂和20wt°/c^70?120目石墨砂，第二層背層砂中含80wt°/c^30?60目上店砂和20wt%的30?60目石墨砂，第三、四和五層背層砂中含80wt%的16?30目上店砂和2(^丨％的16?30目石墨砂。
[0038]步驟⑷中造型鋼板7的下端面連接有四根造型鋼板定位銷7a，各造型鋼板定位銷7a的下端分別插入吊裝鋼板6的定位孔中。
[0039]步驟(5)中吊裝鋼板6的下端面連接有四根吊裝鋼板定位柱6a，各吊裝鋼板定位柱6a的下端分別插入低壓鑄造機工作臺Ia的定位槽中。
[0040]步驟⑵中在澆口杯型殼8d的上部外周包覆有石棉墊12，在石棉墊12的外周包覆有保溫套13并固定，在保溫套的外周采用粘土砂9a填實固定。如圖4、圖5所示，保溫套13由相對稱的兩半合圍并拼接而成，將石棉墊12包裹在澆口杯型殼Sd的外周后，將保溫套13相向卡在石棉墊12的外側(cè)，螺栓穿過鎖耳13a將兩側(cè)的哈夫連接起來。
[0041]步驟(7)中保溫爐氣相空間的壓力依次經(jīng)歷充型階段、結(jié)殼階段、增壓階段和保壓階段，充型階段的增壓速率為I.5?2.0Kp/s，充型完成后在充型最大壓力下保壓5s進行緩沖完成結(jié)殼，然后以3.0?5.0 Kp/s的速度迅速增壓至最高壓力，最高壓力應(yīng)比充型最大壓力高出10 Kp以上;在最高壓力下保壓9?12分鐘使鑄件凝固。
[0042]如圖6、圖7所示，升液管3的流道內(nèi)徑大于澆口杯型殼Sd的下端口內(nèi)徑，升液管3的頂部設(shè)有圓盤狀的升液管法蘭3a，升液管法蘭3a位于低壓鑄造機的工作臺中心孔中；升液管法蘭3a的頂面中部設(shè)有向上凸出的凸圈3b，凸圈3b位于吊裝鋼板6的中心孔中，凸圈3b的內(nèi)周形成法蘭內(nèi)臺階，凸圈3b的外周形成法蘭外臺階，法蘭內(nèi)臺階高于法蘭外臺階，法蘭內(nèi)臺階與造型鋼板7的下端面之間設(shè)有內(nèi)密封墊4，法蘭外臺階與吊裝鋼板6的下端面之間設(shè)有外密封墊5 ο內(nèi)密封墊4實現(xiàn)了法蘭內(nèi)臺階與造型鋼板7之間的密封，外密封墊5實現(xiàn)了法蘭外臺階與吊裝鋼板6之間的密封，通過內(nèi)外兩道密封徹底杜絕金屬液的泄漏。
[0043]內(nèi)密封墊和外密封墊均為石棉材質(zhì)，初始厚度均為5mm;步驟(6)中升液管3上升后將內(nèi)密封墊和外密封墊同時壓縮至2_時，液壓升降裝置停止。
[0044]吊裝鋼板的頂面外緣對稱設(shè)有吊裝鋼板吊環(huán)6b，造型鋼板7的頂面外緣對稱設(shè)有造型鋼板吊環(huán)7b。通過造型鋼板吊環(huán)7b可以平穩(wěn)地起吊造型鋼板，通過吊裝鋼板吊環(huán)6b可以平穩(wěn)地起到吊裝鋼板。
[0045]以上所述僅為本發(fā)明之較佳可行實施例而已，非因此局限本發(fā)明的專利保護范圍。除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種低壓熔模精密鑄造工藝，其特征是，依次包括如下步驟:⑴將造型鋼板放置在平整的地面上，在造型鋼板上放置砂箱，將組合型殼置于造型鋼板的中心孔中，所述組合型殼自上而下依次包括薄壁產(chǎn)品型殼、內(nèi)澆口型殼、橫澆道型殼和澆口杯型殼;所述澆口杯型殼朝下且組合型殼、砂箱均與造型鋼板的中心孔共軸線；⑵用石棉繩將澆口杯型殼的下部外周與造型鋼板中心孔內(nèi)壁之間的縫隙塞實，再在澆口杯型殼的上部外周采用粘土砂填實固定，所述粘土砂的頂部填充在所述橫澆道型殼的下方，所述粘土砂的底部抵在所述造型鋼板的上方;⑶采用干砂將砂箱填滿，粘土砂的外周、組合型殼的外周及薄壁產(chǎn)品型殼的內(nèi)部空間均被干砂填實，并且用刮板將砂箱頂部的干砂刮平；⑷將造型鋼板整體吊裝放置在吊裝鋼板之上且使兩者固定連接，所述造型鋼板的中心孔與所述吊裝鋼板的中心孔共軸線；(5)將吊裝鋼板連同其上的造型鋼板及砂箱整體吊放并固定在低壓鑄造機的工作臺上，在砂箱頂部覆蓋壓緊鋼板，采用壓緊裝置壓在壓緊鋼板上;(6)將保溫爐推進至工作位置使保溫爐的升液管與所述組合型殼共軸線，通過液壓升降裝置使保溫爐升起，直至升液管的上端口與所述澆口杯型殼的下端口對接且兩者之間實現(xiàn)密封;(7)向保溫爐的氣相空間通入壓縮氣體，保溫爐底部的金屬液沿所述升液管上升，從所述澆口杯型殼的下端口進入組合型殼的型腔內(nèi)，并自上而下依次將所述澆口杯型殼、橫澆道型殼、內(nèi)澆口型殼和薄壁產(chǎn)品型殼的型腔充滿，然后薄壁產(chǎn)品型腔內(nèi)的金屬液在壓力下凝固；(8)對保溫爐的氣相空間進行放氣，使保溫爐內(nèi)的表壓迅速降低至OMPa，升液管及其上方的未凝固金屬液流回保溫爐中；然后移除壓緊裝置及壓緊鋼板，將吊裝鋼板連同其上的造型鋼板及砂箱整體吊運至落砂區(qū)域進行落砂。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓熔模精密鑄造工藝，其特征是，步驟⑴中的組合型殼依次按如下步驟制造而成:①制作組合蠟?zāi)?，所述組合蠟?zāi)０ㄗ陨隙乱来芜B接的薄壁產(chǎn)品蠟?zāi)！?nèi)澆口蠟?zāi)?、橫澆道蠟?zāi)：蜐部诒災(zāi)?，所述澆口杯蠟?zāi)樯闲∠麓蟮膱A錐形，所述澆口杯蠟?zāi)５纳隙伺c橫澆道蠟?zāi)５闹行南噙B接，所述橫澆道蠟?zāi)５母鞫祟^水平向外對稱延伸，所述橫澆道蠟?zāi)５母鞫祟^上方分別與所述內(nèi)澆口蠟?zāi)５南露诉B接，各所述內(nèi)澆口蠟?zāi)５纳隙丝诜謩e與所述薄壁產(chǎn)品蠟?zāi)５南露嗣孢B接;②在組合蠟?zāi)１砻婢鶆蚋采w面層涂料，在面層涂料上均勻覆蓋一層白剛玉砂，然后在室內(nèi)存放5.5?6.5小時使組合蠟?zāi)１砻娓稍镄纬擅鎸有蜌?③吹去面層型殼表面的多余砂粒后，在面層型殼表面均勻覆蓋第一層背層涂料，在第一層背層涂料上均勻覆蓋第一層背層砂，在室內(nèi)存放10?12小時干燥后形成第二層型殼;④吹去第二層型殼表面的多余砂粒后，在第二層型殼表面均勻覆蓋第二層背層涂料，在第二層背層涂料上均勻覆蓋第二層背層砂，在室內(nèi)存放10?12小時干燥后形成第三層型殼;⑤吹去第三層型殼表面的多余砂粒后，在第三層型殼表面均勻覆蓋第三層背層涂料，在第三層背層涂料上均勻覆蓋第三層背層砂，在室內(nèi)存放10?12小時干燥后形成第四層型殼;⑥按照步驟(5)同樣的方法在組合蠟?zāi)Ｍ庵芾^續(xù)依次形成第五、六層型殼;⑦吹去第六層型殼表面的多余砂粒后，在第六層型殼表面均勻覆蓋第六層背層涂料，在室內(nèi)存放10?12小時干燥后形成第七層型殼;⑧將包覆有上述型殼的組合蠟?zāi)Ｖ糜诟邏赫羝撓灨?，使組合蠟?zāi)Ｔ诟邷叵氯刍鞒?，得到一個空腔的組合型殼;⑨將脫完蠟的組合型殼放入焙燒爐中，用1050± 10°C的高溫焙燒I?1.2小時，然后冷卻至500± 10°C。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低壓熔模精密鑄造工藝，其特征是，所述面層涂料的原料組分及重量比為硅溶膠:棕剛玉粉=1:(2.8?3.2)，所述第一至第六層背層涂料的原料組分及重量比為硅溶膠:上店粉=1: (1.6?1.8)，所述硅溶膠中含25?30wt%的二氧化硅，所述棕剛玉粉與所述上店粉均為300?325目；所述白剛玉砂為70?120目，所述第一層背層砂中含80wt°/c^70?120目上店砂和20wt°/c^70?120目石墨砂，所述第二層背層砂中含80wt°/c^30?60目上店砂和20wt%的30?60目石墨砂，所述第三、四和五層背層砂中含80wt%的16?30目上店砂和20wt%的16?30目石墨砂。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓熔模精密鑄造工藝，其特征是，步驟⑷中造型鋼板的下端面連接有四根造型鋼板定位銷，各所述造型鋼板定位銷的下端分別插入所述吊裝鋼板的定位孔中；步驟(5)中吊裝鋼板的下端面連接有四根吊裝鋼板定位柱，各所述吊裝鋼板定位柱的下端分別插入所述低壓鑄造機工作臺的定位槽中。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓熔模精密鑄造工藝，其特征是，步驟⑵中在所述澆口杯型殼的上部外周包覆有石棉墊，在石棉墊的外周包覆有保溫套并固定，在保溫套的外周采用所述粘土砂填實固定。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓熔模精密鑄造工藝，其特征是，步驟(7)中所述保溫爐氣相空間的壓力依次經(jīng)歷充型階段、結(jié)殼階段、增壓階段和保壓階段，所述充型階段的增壓速率為1.5?2.0Kp/s，充型完成后在充型最大壓力下保壓5s進行緩沖完成結(jié)殼，然后以3.0?5.0 Kp/s的速度迅速增壓至最高壓力，最高壓力應(yīng)比充型最大壓力高出10 Kp以上;在最高壓力下保壓9?12分鐘使鑄件凝固。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓熔模精密鑄造工藝，其特征是，所述升液管的流道內(nèi)徑大于所述澆口杯型殼的下端口內(nèi)徑，所述升液管的頂部設(shè)有圓盤狀的升液管法蘭，所述升液管法蘭位于所述低壓鑄造機的工作臺中心孔中；所述升液管法蘭的頂面中部設(shè)有向上凸出的凸圈，所述凸圈位于所述吊裝鋼板的中心孔中，所述凸圈的內(nèi)周形成法蘭內(nèi)臺階，所述凸圈的外周形成法蘭外臺階，所述法蘭內(nèi)臺階高于所述法蘭外臺階，所述法蘭內(nèi)臺階與所述造型鋼板的下端面之間設(shè)有內(nèi)密封墊，所述法蘭外臺階與所述吊裝鋼板的下端面之間設(shè)有外密封墊。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的低壓熔模精密鑄造工藝，其特征是，所述內(nèi)密封墊和外密封墊均為石棉材質(zhì)，初始厚度均為5_;步驟(6)中所述升液管上升后將所述內(nèi)密封墊和外密封墊同時壓縮至2_時，所述液壓升降裝置停止。9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低壓熔模精密鑄造工藝，其特征是，步驟①中組合蠟?zāi)Ｖ谱魍瓿珊?，在組合蠟?zāi)５捻敳總?cè)壁均勻插入數(shù)根牙簽，在步驟⑷的的高溫焙燒完成后，牙簽消失在組合型殼的頂部形成多個透氣微孔。10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低壓熔模精密鑄造工藝，其特征是，步驟①的組合蠟?zāi)Ｖ?，所述澆口杯蠟?zāi)榭招牡膱A錐筒狀，所述橫澆道蠟?zāi)榭招牡木匦谓孛?，所述橫澆道蠟?zāi)５母鞫祟^處覆蓋有橫澆道堵頭并用電烙鐵將接縫處焊接完整。
【文檔編號】B22C21/06GK105945258SQ201610385633
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月3日
【發(fā)明人】眭懷明, 劉永長, 肖亮, 陳勇, 管思文
【申請人】揚州峰明金屬制品有限公司