專利名稱：大型復雜鑄件的真空消失模鑄造造型方法
技術領域：
本發明涉及一種鑄造方法，尤其是涉及一種利用真空消失模鑄造大型復雜 鑄件的造型方法。
背景技術：
真空消失模鑄造技術是近幾十年來發展起來的新型的鑄造技術。真空消失 模鑄造的工藝過程包括泡沫成型一組裝模型束一刷涂料一烘干一埋箱、震動造 型一抽真空一負壓下澆鑄(泡沫型汽化) 一鑄件凝固冷卻一清砂。真空消失模 鑄造屬于實型鑄造，它的模型一般采用泡沫成型，模型的形狀與鑄件的形狀相 同。模型組裝預處理完成后，將其放置在砂箱中的砂子上面，然后在箱中填入 干燥的型砂，砂子填滿砂箱后，采用震動機械將砂子振實，并使砂子填充到模 型的每一個角落，然后在砂箱上方覆蓋密封薄膜對砂箱進行抽真空，抽真空后 砂子就和模型貼合在一起，不在流動，形成固定的砂型，此時可以通過模型上 的澆道進行澆注。澆注過程中高溫的金屬液將模型熔化，金屬液占據模型的空 間形成鑄件，而模型變成氣體或煙塵被真空系統抽走。冷卻成型后取出鑄件清 理澆冒口即完成鑄造的全過程。真空消失模鑄造作為一種新興的先進的鑄造技 術，尤其適合于單件小批量生產，它省去了制造木模、金屬模的費用，降低了 模具成本和模具的生產周期，即使是大批量生產時也具有污染小、生產效率高、 成本低、鑄件表面及內在質量好等優點，是鑄造技術的發展趨勢。但是目前真 空消失模鑄造一般只能用于中小型鑄件，這是由于模型需要使用高溫時能夠迅 速汽化的價格便宜的材料，其比重一般都比較小，如泡沫模型的比重遠小于砂 子的比重，在震動造型時，模型會產生浮動，因此引起鑄件變形或者影響鑄件 的最終尺寸精度。這些對小型鑄件尚不明顯，但對大型鑄件來說，模型的浮動
4肯定會引起鑄件出現很大的尺寸偏差、變形，造成廢品。另外，大型鑄件的結 構一般比較復雜，即使是不太復雜的鑄件，模型邊、角處的砂子的填充密度與 模型中心的密度也不相同，尤其是砂箱內模型底面、側面的砂子很難填實，這 必然會影響鑄件質量，對大型鑄件來說甚至根本不能生產出成品。因此目前的 真空消失模鑄造生產線都是用于生產幾百千克以內的中小型鑄件，它們的砂箱、 模型都比較小，可以比較容易的振實或者填實。同時生產中小型鑄件時砂箱不 需要翻轉，就能基本填實，所以其砂箱都是上端開放的四方桶體砂箱，砂箱的 側壁和砂箱的底是一體的，砂箱四壁的內部或者砂箱底的內部設置有抽真空的 通氣道，砂箱的外壁上設置一個抽真空的連接口即可。這樣結構的砂箱用于鑄 造大型鑄件時，由于抽真空時砂子內部存在真空度梯度，即在抽氣口附近的真 空度較大，而遠離抽氣口位置處的真空度較小，使砂子不能成型，特別是在澆 注金屬液后，型腔內大量的消失模汽化后的氣體不能被及時抽走，會出現塌箱 問題，鑄造不出成品鑄件。針對真空度不夠而出現塌箱的問題，中國專利
ZL9725O350.1曾公開了一種頂抽式消失模鑄造砂箱，它有一個砂箱箱體，在砂 箱箱體的頂部安裝有獨立的抽氣室，這樣就能對砂箱模型頂部的砂子進行抽真 空，保證了砂箱上半部分的真空度。但是采取這種結構的鑄造砂箱，也僅僅時 適用于小型鑄件，對于大型鑄件來說，如沖壓汽車車體的模具，它們的造型復 雜，有許多盲孔、凹槽，其重量往往達幾噸、十幾噸甚至二十噸，所以僅僅采 取這一種措施還是遠遠不夠的。

發明內容
本發明需要解決的技術問題是提供一種適用于大型復雜鑄件的真空消失才莫 鑄造的造型方法。
為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是
一種大型復雜鑄件的真空消失模鑄造造型方法，包括埋箱、振動造型、抽 真空等工序，造型用的砂箱采用活底活蓋的砂箱，包括砂箱底、砂箱體、上抽 氣吊壓杠三部分，箱底、砂箱體、上抽氣吊壓杠三部分均設置有獨立抽真空的通氣道，其造型工序還包括如下步驟，
A、 在平置的托板上放置胎板架及消失模模型、砂箱，胎板架放置在托板上 面用于支撐消失模模型， 一般情況下是將消失模實模的頂面朝下放置在砂箱中 的胎板架上，做好澆冒系統，在模型上有盲孔、凹槽部位放置芯鐵并用樹脂砂
填充；砂箱可以與消失模模型同時放置好，也可以先將消失模模型放置好，然 后在盲孔、凹槽部位填充樹脂砂放置芯鐵，再將砂箱放在托板上套在消失模外 面；然后上振動臺并加型砂振實，振實后刮平型砂超過箱上平面的部分；
B、 上砂箱底，將砂箱體、砂箱底連同托板一起上下翻轉，使托板在上砂箱 底在下，移除托板及胎板架，在砂箱上放置上抽氣吊壓杠，用型砂填滿砂箱并 使型砂高出砂箱一定的高度，在型砂上加重物加壓振動造型；
C、 用密封薄膜覆蓋在上抽氣吊壓杠即砂箱上面，并將砂箱體與底板的連接 處及整個砂箱密封，將砂箱體、砂箱底和上抽氣吊壓杠分別與抽真空系統連接， 抽真空到需要的真空度，即可進行澆注。
本發明的進一步改進在于所述步驟B中，在填^砂前，在消失對莫;漢型的上 部、具有盲孔、凹槽的部位填充樹脂砂，并在凹槽的樹脂砂內部放置芯鐵，在 芯鐵上連接浮吊，待樹脂砂硬化后，將浮吊固定在上抽氣吊壓杠上，再填入型 砂加壓振實。
本發明的上述技術方案的進一步改進在于芯鐵用鋼板沖壓件的下腳料， 浮吊用鐵絲。
本發明的砂箱的進一步具體結構在于所述的砂箱為活底活蓋的分體組合 式砂箱，砂箱由砂箱體、砂箱底板和上抽氣吊壓杠組成，砂箱體為四方筒體結 構，砂箱體下面設置與砂箱體活動連接并互相配合的砂箱底，砂箱體上面為上 抽氣吊壓杠，砂箱體、砂箱底板和上抽氣吊壓杠的內部均設置有通氣道，上抽 氣吊壓杠由縱橫設置的中空的方杠組成，方杠內為互相連通的通氣道，^1>、箱體 包括砂箱側板和設置在側板外側的通氣道，砂箱底包括底板和設置在底板下面 的通氣道，砂箱體、上抽氣吊壓杠、砂箱底上均獨立設置有與通氣道和真空系統連通的抽氣管，在砂箱體、砂箱底板和上抽氣吊壓杠的內壁均布有與通氣道 連通的抽氣孔，抽氣孔上設置不銹鋼絲防砂網。
本發明的砂箱的進一步具體結構為所述通氣道之間的距離在lm到1.2m。 抽氣孔連通在抽氣道上。
本發明的進一步改進在于步驟B中，翻轉砂箱移除托板及胎板架后，對 松散部位再采用專用小型震動工具進行局部振實。
由于采用了上述技術方案，本發明所取得的技術進步在于
利用本發明的真空消失模造型方法，能夠生產出大型鑄件，解決了真空消 失模禱造只能生產小型鑄件的難題。發明人經過三年的刻苦攻關，已經成功的
鑄造出重量達15噸以上的汽車沖壓模具毛坯。并且產品質量好，完全符合制造
模具的技術要求。
利用真空消失模生產大型鑄件存在著三個難題， 一是型砂(為干砂)填充 不實，某些部位的填砂量太小；二是某些部位的真空度不夠，造成型砂不密實， 澆注后由于真空度降低，容易發生塌箱或者夾砂；三是鑄件容易產生變形，產 生廢品。本發明通過使用組合式砂箱，并采取翻箱、振動造型，解決了填砂量 不均勻的問題，同時，采用局部振動的補償措施，將砂型全部振實，解決了塌 箱、掉砂問題。對應盲孔、凹槽的部位采用自硬砂(樹脂砂)補償造型，解決 了盲孔、凹槽部位在澆注時由于實型的消失模熔化、真空度降低而使盲孔、凹 槽對應的突起的砂型掉落，形成夾砂，不能成型等缺陷。采用在型砂上面加壓 振動造型，解決了震動過程中模型上浮、變形的問題，使模型幾乎不產生浮動， 變形也可以控制在允許的范圍內。
本發明的砂箱采用活底活蓋分體組合式砂箱，便于翻箱填砂造型，砂箱的 砂箱體、砂箱底板和上抽氣吊壓杠的內部均設置有通氣道和抽氣管，并在砂箱
體、砂箱底板和上抽氣吊壓杠的內壁均布多個抽氣孔，可以在砂箱內形成均衡 的負壓，使砂箱的各個部位的真空度保持均勻一致。經過試驗證實，鑄造中真 空設備對砂子的抽真空的范圍只在砂箱內壁的抽氣孔附近約500mm到700mm的范圍，所以抽氣孔之間的距離最好在lm到1.2m之間，才可以保證砂箱的各個部 位的真空度保持均勻一致。抽氣口上設置的不銹鋼絲防砂網，不但能夠防止砂 子進入通氣道形成堵塞，影響真空設備的正常運行，而且不銹鋼絲防砂網比銅 網、鐵網的強度大、壽命長。
在造型填砂前，在消失模型具有深凹槽或者盲孔的部位用自動硬化的樹脂 砂填充，并放置打浮吊的芯鐵，可以防止澆注過程中凹槽或者盲孔的芯型發生 漂移、上浮或者下沉，避免盲孔、凹槽位置出現偏差；上抽氣吊壓杠也可以壓 住和拉住整個模型上所有的芯型，使它們不發生移動。芯鐵用鋼板沖壓件的下 腳料，浮吊用鐵絲，節約了造型成本。在振動臺上振動完成后，由于箱體比較 大，還會存在局部邊角部位型砂填充不實的情況，對填充不實之處再采用專用 小型震動工具進行局部振實，使整個箱體內各個部位型砂的密實度一致，澆注 時不會出現砂型散落移動的情況。


圖1為本發明的砂、箱的結構示意圖； 圖2為圖1的俯視圖。
其中l.通氣道，2.上抽氣吊壓杠，3.上抽氣管，4.側通氣道，5.側板，6.側 抽氣管，7.底抽氣管，8.底通氣道，9.底板，IO.防砂網。
具體實施方式
下面對本發明做進一 步詳細說明
在生產一種沖壓模型的底座時，其鑄件外形尺寸為lmx2mx6m,重量為15 噸，底座的上面有多個凹槽，凹槽之間形成連接筋。在采用真空消失才莫鑄造時， 用泡沫預制成與底座一致的實模，實模一般是設計單位制造成型，達到鑄造廠 后，先在實型模具上刷涂料并烘干，共進行兩次；然后埋箱、振動造型，造型 完成后抽真空，即可進行澆注。
其中造型用的砂箱采用活底活蓋的組合式砂箱，砂箱包括砂箱底、砂箱體、 上抽氣吊壓杠三部分，砂箱底設置在砂箱體下面，與砂箱體活動連接并互相配
8合，砂箱底和沙箱體的四周設置連接用的連接螺栓。砂箱體上面為上抽氣吊壓
杠2。砂箱底、砂箱體、上抽氣吊壓杠2上均設置有獨立抽真空的通氣道，砂箱 的外形尺寸為1.6mx2.5mx8m。砂箱體為四方筒體結構，砂箱體包括砂箱側板5 和設置在側板5外側的側通氣道4，側通氣道4上連通有側抽氣管6;上抽氣吊 壓杠由縱橫設置的中空的方杠組成，方杠內為互相連通的通氣道1,通氣道l上 連通有上抽氣管3;砂箱底包括底板9和設置在底板下面的底通氣道8,底通氣 道8上連通有底抽氣管7。砂箱底、砂箱體、上抽氣吊壓杠上的各通氣道之間的 距離為lm，在砂箱體、砂箱底板和上抽氣吊壓杠的內壁均布有抽氣孔，抽氣孔 連通在各抽氣道上，各抽氣孔之間的距離為lm，抽氣孔上設置不銹鋼絲防砂網 10。
利用本砂、箱造型的工序包括如下步驟
1、 在工作面上放置一托板，托板上面放一胎板架，胎板架高度為200mm， 將處理好的消失模實模的頂面朝下放置在胎板架上，做好澆冒系統。
2、 在消失模上具有盲孔及深凹槽部位填充樹脂砂，并放好芯鐵。
3、 將砂箱放置在托板上面，并適當緊固，在砂箱內分次填入型砂并在振動 臺上多次加砂振實，型砂的填入量要高出砂箱50mm,振實過后刮除型砂超過砂 箱上平面的部分，然后在砂箱上面放置砂箱底，緊固好螺栓。
4、 將砂箱體、砂箱底連同托板一起上下翻轉，使托板在上砂箱底在下，放 置在振動臺上，并移除托板及胎板架。
5、 在模型的上部、具有凹槽的部位填充樹脂砂，形成一樹脂砂的覆蓋層， 并在凹槽的樹脂砂內部放置由沖壓鋼板的下腳料制成的芯鐵，在芯鐵上連接鐵 絲，過一段時間后樹脂砂會自行硬化。
6、 樹脂砂硬化后，把吊壓杠放置在沙箱上，用并用螺栓將兩者緊固好，將 作為浮吊的鐵絲捆綁固定在上抽氣吊壓杠上。
7、 對砂箱中的松散部位的型砂用專用小型震動工具進行局部振實。
8、 用型砂填滿砂箱并使型砂高出砂箱約200mm，并在上抽氣吊壓杠上面的沙子上放置托板及重物，在振動臺上加壓振動造型。
9、 用密封薄膜覆蓋在上抽氣吊壓杠即砂箱上面，并將砂箱體與底板的連接 處及整個砂箱密封。
10、 將砂箱體、砂箱底和上抽氣吊壓杠分別與抽真空系統連接，抽真空到 需要的真空度，即可進行澆注。
權利要求
1、一種大型復雜鑄件的真空消失模鑄造造型方法，包括埋箱、振動造型、抽真空工序，其特征在于造型的砂箱采用包括砂箱底、砂箱體、上抽氣吊壓杠三部分、各部分設置有獨立抽真空的通氣道的砂箱，其造型工序還包括如下步驟，A、在平置的托板上放置胎板架及消失模模型、砂箱，在有盲孔、凹槽部位放置芯鐵并用樹脂砂填充，然后上振動臺并加型砂振實，振實后刮平型砂超過箱上平面的部分，B、上砂箱底，將砂箱體、砂箱底連同托板一起上下翻轉，使托板在上砂箱底在下，移除托板及胎板架，在砂箱上放置上抽氣吊壓杠，用型砂填滿砂箱并使型砂高出砂箱一定的高度，在型砂上加重物加壓振動造型；C、用密封薄膜覆蓋在上抽氣吊壓杠即砂箱上面，并將砂箱體與底板的連接處及整個砂箱密封，將砂箱體、砂箱底和上抽氣吊壓杠分別與抽真空系統連接，抽真空到需要的真空度，即可進行澆注。
2、 根據權利要求1所述的大型復雜鑄件的真空消失模鑄造造型方法，其特 征在于所述步驟B中，在填砂前，在消失才莫;漢型的上部、具有盲孔、凹槽的 部位填充樹脂砂，并在凹槽的樹脂砂內部放置芯鐵，在芯鐵上連接浮吊，將浮 吊固定在上抽氣吊壓杠上，再填入型砂加壓振實。
3、 根據權利要求1或者2所述的大型復雜鑄件的真空消失模鑄造造型方法， 其特征在于所述芯鐵用鋼板沖壓件的下腳料，浮吊用鐵絲。
4、 根據權利要求1所迷的大型復雜鑄件的真空消失才莫鑄造造型方法，其特 征在于所述砂箱的結構為砂箱體為四方筒體結構，砂箱體下面設置與砂箱體 活動連接并互相配合的砂箱底，砂箱體上面為上抽氣吊壓杠，上抽氣吊壓杠由 縱橫設置的中空的方杠組成，方杠內為互相連通的通氣道，砂箱體包括砂箱側 板和設置在側板外側的通氣道，砂箱底包括底板和設置在底板下面的通氣道，砂箱體、上抽氣吊壓杠、砂箱底上均獨立設置有與通氣道和真空系統連通的抽 氣管，在砂箱體、砂箱底板和上抽氣吊壓杠的內壁均布有與通氣道連通的抽氣 孔，抽氣孔上設置不銹鋼絲防砂網。
5、 根據權利要求4所迷的大型復雜鑄件的真空消失模鑄造造型方法，其特 征在于所述通氣道之間的距離在lm到1.2m。
6、 根據權利要求l所述的大型復雜鑄件的真空消失模鑄造造型方法，其特 征在于步驟B中，翻轉砂箱移除托板及胎板架后，對+>散部位再采用專用小 型震動工具進行局部振實。
全文摘要
本發明公開了一種大型復雜鑄件的真空消失模鑄造造型方法，造型用的砂箱包括砂箱底、砂箱體、上抽氣吊壓杠三部分，各部分設置有獨立抽真空的通氣道，其造型工序包括消失模模型底部加砂振動造型，翻轉砂箱，移除托板及胎板架并放置上抽氣吊壓杠，填砂、加壓振動造型；密封砂箱、抽真空后即可進行澆注。在具有盲孔、凹槽的部位填充樹脂砂和芯鐵，并用浮吊將芯鐵固定；對松散部位進行局部振實。利用本發明方法具有型砂密實、均勻一致，解決了真空消失模鑄造大型鑄件的過程中經常出現的塌箱、掉砂、夾砂、變形的難題，能保證盲孔、深凹槽及整個鑄件的精度，使振動過程中模型幾乎不產生浮動、變形，能夠生產出高質量的大型復雜鑄件。
文檔編號B22C9/22GK101607299SQ20091007489
公開日2009年12月23日 申請日期2009年7月17日 優先權日2009年7月17日
發明者韓素喜 申請人:泊頭市青峰機械有限公司