專利名稱：綠色消失模鑄造工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種消失模鑄造的工藝方法。
背景技術：
消失模鑄造， 又稱實型鑄造，通常是用泡沫塑料(EPS、STMMA或EPMMA)高分子材料制作成為與要生產鑄造的零件結構、尺寸完全一樣的實型模具，經過浸涂耐火涂料(起強化、光潔、透氣作用)并烘干后，埋在干石英砂中經三維振動造型，澆鑄造型砂箱在負壓狀態下澆入熔化的金屬液，使高分子材料模型受熱氣化抽出，進而被液體金屬取代冷卻凝固后形成的一次性成型鑄造新工藝生產鑄件的新型鑄造方法。與傳統鑄造技術相比，消失模鑄造技術具有無與倫比的優勢，被國內外鑄造界稱為“21世紀的鑄造技術”和“鑄造工業的綠色革命”。消失模鑄造有下列特點1、鑄件質量好，成本低；2、材質不限，大小皆宜；3、精度高、表面光潔、減少清理、節省機加；4、內部缺陷大大減少，鑄件組織致密；5、可實現大規模、大批量生產；6、適用于相同鑄件的大批量生產鑄造；7、適用于人工操作與自動化流水線生產運行控制；8、生產線的生產狀態符合環保技術參數指標要求；9、可以大大改善鑄造生產線的工作環境與生產條件、降低勞動強度、減少能源消耗。現有的消失模鑄造采用金屬液使發泡模氣化消失，這樣，就有三個不足，①產生大量污染氣體，污染環境；②由于大量氣體存在，易產生鑄造缺陷，如氣孔；③產物含有大量碳，會使合金增碳，改變其化學成分，使性能惡化。2007年中國消失模鑄件產量已達到64. 8萬噸，比1995年增長42. 6倍，就其產量和企業數量均列世界第一。但在技術水平、原輔材料和專用設備的先進性及自動化程度上， 與發達國家相比仍有一定差距。

發明內容
鑒于現有技術所存在的上述缺陷，本發明旨在公開一種綠色消失模鑄造工藝，它改變了傳統工藝中發泡模在澆注過程中氣化消失的方法，而是讓發泡模消泡縮容。本發明的技術解決方案是這樣實現的一種綠色消失模鑄造工藝，其特征在于在發泡模涂刷涂料后，用粘結劑和砂制作一定厚度的殼，待其硬化；所述粘結劑為水玻璃、硅溶膠或氯氧鎂等綠色粘結劑；澆注之前，采用加熱法消泡縮容去除發泡模，完成型殼制作把帶有殼的發泡模放入加熱爐，加熱到80 350°C，保溫以使發泡模消泡縮容，a.對于待生產的鑄件形狀簡單的情況，使消泡縮容的模自動流出殼體；b.對于待生產的鑄件形狀中等復雜的情況，需進而采用外力吸出或吹出已消泡縮容的殘模；c.對于待生產的鑄件形狀復雜的情況，需進而采用牽引絲抽出或牽引絲與吸力結合，取出已消泡縮容的殘模進一步的，為了達到消泡縮容之目的，所述消泡縮容去除發泡模的過程中，采用介質加熱，所述介質為80 350°C的熱空氣或熱空氣攜帶固體物；所述固體物為鋼瓦和/或砂子，其粒度為00. 5—03.0。更進一步的，對于所述消泡縮容去除發泡模過程中尚未去除的殘模，在所述殘模積存處設計集渣包或集渣口，用以去除殘模，之后再將所述集渣包或集渣口粘結封閉再進一步的，對于所述消泡縮容去除發泡模過程中尚未去除的少量殘模，進而加熱到高于350°C，即發泡模氣化溫度以上，使所述少量殘模氣化，并吸出氣化后剩余的固體渣。與現有的消失模鑄造工藝相比較，本發明具有以下顯著特點本發明打破了消失模鑄造傳統工藝中發泡模在澆注過程中氣化消失的工藝過程， 讓發泡模消泡縮容，以達到不排放任何污染氣體之目的，并可回收或循環使用，具有綠色節能環保的顯著特點；同時，消泡縮容的工藝過程沒有或只有很少量的氣體存在，顯著減少了諸如氣孔等鑄造缺陷；而且，發泡模消泡縮容也減少了鑄件表面的碳含量，避免鑄造過程中增碳的技術障礙，打破了傳統消失模鑄造僅用于鑄鐵、鋁合金鑄造生產的限制，擴大了消失模鑄造應用合金的范圍，例如合金鋼鑄造領域；綜上，本發明使消失模技術在我國得到更加廣泛的應用，拓展了其巨大的市場前景。


圖1是綠色消失模鑄造工藝流程圖；圖2是實施例1的船用螺旋槳綠色消失模鑄造工藝示意圖。圖中，1.熱氣流入口；2.出口
具體實施例方式現結合附圖對本發明作進一步的具體描述如圖1所示的綠色消失模鑄造工藝，包括如下步驟(1)模型制作通常有兩種情況第一種，采用泡塑珠粒制作，經過預發泡_熟化_發泡成型_冷卻出模；其中，關于泡塑珠粒的選用問題消失模鑄造專用的泡塑珠粒有三種。a.可發性聚苯乙烯樹脂珠粒(簡稱EPS)；b.可發性甲基丙烯酸甲脂與苯乙烯共聚樹脂珠粒(簡稱STMMA)；
c.可發性聚甲基丙烯酸甲脂樹脂珠粒(簡稱EPMMA)。常用可發性聚苯乙烯樹脂珠粒(EPS)，用于鑄造有色金屬、灰鐵及一般鑄鋼。珠粒特點半透明珠粒，預發泡倍數40 60，粒徑為0. 18 0. 80毫米(6種尺寸)，一般選用的原始珠粒的粒徑小于或等于鑄件最小壁厚的1/9 1/10。以EPS為例，對模型制作工藝進行具體描述如下①預發泡
EPS珠粒在加入模具前，要先進行預發泡，以使珠粒膨脹到一定尺寸。預發泡 過程決定了模型的密度、尺寸穩定性及精度，是關鍵環節之一。適用于EPS 珠粒預發泡的方法有三種熱水預發泡、蒸汽預發泡和真空預發泡。真空預發泡的珠粒發泡率高，珠粒干燥，應用較多。②熟化經預發泡的EPS珠粒放置在干燥、通風的料倉中一定時間。以便使珠粒泡孔內外界壓力平衡，使珠粒具有彈性和再膨脹能力，除去珠粒表面的水分。熟化時間在8 48小時。③發泡成型將預發泡且熟化的EPS珠粒填充到金屬模具的型腔內，加熱，使珠粒再次膨脹，填滿珠粒間的空隙，并使珠粒間相互融合，形成平滑表面，即模型。出模前必須進行冷卻，使模型降溫至軟化溫度以下，模型硬化定形后，才能出模。出模后還應有模型干燥及尺寸穩定的時間。設備有蒸缸及自動成形的成型機兩種。第二種情況，采用泡塑板材制作泡塑板材_電阻絲切割_粘結_模型對于簡單模型，可利用電阻絲切割裝置，將泡塑板材切割成所需的模型。對于復雜模型，首先用電阻絲切割裝置，將模型分割成幾個部分，然后進行粘，使之成為整體模型。(2)模型組合成簇將自行加工或外購的泡塑模型與澆冒口模型組合粘結在一起，形成模型簇，這種組合有時在涂料前進行，有時在涂層制備后埋箱造型時進行。是消失模(實型)鑄造不可缺少的一道工序。目前使用的粘結材料橡膠乳液、樹脂溶劑和熱熔膠及膠帶紙。(3)模型涂層實型鑄造泡塑模型表面必需涂一層一定厚度的涂料，形成鑄型內殼。其涂層的作用是為了提高EPS模型的強度和剛度，提高模型表面抗型砂沖刷能力，防止加砂過程中模型表面破損及振動造型及負壓定型時模型的變形，確保鑄件的尺寸精度。外購的消失模鑄造專用涂料，在涂料攪拌機內加水攪拌，使其得到合適的粘度。攪拌后的涂料放入容器內，用浸、刷、淋和噴的方法將模型組涂覆。一般涂兩遍，使涂層厚度為 0.5 2mm。據鑄件合金種類、結構形狀及尺寸大小不同選定。涂層在40 50°C下烘干。(4)消泡縮容①生產簡單形狀鑄件時，把帶有殼的發泡模放入加熱爐，加熱到一定溫度范圍 (消泡起始溫度到發泡模熱分解溫度)，保溫以使發泡模消泡縮容，并使消泡縮容的模自動流出殼體。②生產中等復雜鑄件時，把帶有殼的發泡模放入加熱爐，加熱到一定溫度范圍 (消泡起始溫度到發泡模熱分解溫度)，保溫以使發泡模消泡縮容，采用外力吸出已消泡縮容的殘模。③生產復雜鑄件時，把帶有殼的發泡模放入加熱爐，加熱到一定溫度范圍(消泡起始溫度到發泡模熱分解溫度)，保溫以使發泡模消泡縮容，采用牽引絲抽出或牽引絲與吸力結合，取出已消泡縮容的殘模。5.振動造型
常用的一種造型方法(兩種方法之一)。其工序包括如下工序砂床制備_放置模殼_填砂_密封定型①砂床制備將帶有抽氣室的砂箱 放在振動臺上，并卡緊。底部放入一定厚度的底砂(一般砂床厚度在50 IOOmm以上)，振動緊實。型砂為無粘結劑、無填加物、不含水的干石英砂。黑色金屬溫度高，可選用較粗的砂，鋁合金采用較細砂子。型砂經處理后要反復使用。砂箱為單面開口、設有抽氣室或抽氣管、起吊或行走機構的砂箱。②放置已消泡縮容的模殼振實后，根據工藝要求在砂床上放置已消泡縮容的模殼組，并培砂固定。③填砂加入干砂(幾種加砂方法)，同時施以振動(X、Y、Z三個方向)，時間一般為30 60秒，使型砂充滿模型的各個部位，且使型砂的堆積密度增加。④密封定型砂箱表面用塑料薄膜密封，用真空泵將砂箱內抽成一定真空，靠大氣壓力與鑄型內壓力之差將砂粒“粘結”在一起，維持鑄型澆注過程不崩散，稱之為“負壓定型”。6.澆注澆注操作過程采用慢-快-慢。并保持連續澆注，防止澆注過程斷流。澆后鑄型真空維持3 5分鐘后停泵。澆注溫度比砂型鑄造的溫度高30 50°C。7.冷卻清理得所制鑄件冷卻后，實型鑄造落砂最為簡單，將砂箱傾斜吊出鑄件或直接從砂箱中吊出鑄件均可，鑄件與干砂自然分離。分離出的干砂處理后重復使用。采用上述工藝鑄造生產一種船用螺旋槳，如圖2所示，在4個葉片端部設置熱氣流入口，吹入熱空氣或用熱空氣攜帶固體物，使螺旋槳內部的發泡模消泡縮容，并由心部的出口排出，使發泡模不在澆注過程中汽化，從而達到綠色鑄造的目的。以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明披露的技術范圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種綠色消失模鑄造工藝，其特征在于在發泡模涂刷涂料后，用粘結劑和砂制作一定厚度的殼，待其硬化；澆注之前，采用加熱法消泡縮容去除發泡模，完成型殼制作把帶有殼的發泡模放入加熱爐，加熱到80 350°C，保溫以使發泡模消泡縮容，a.對于待生產的鑄件形狀簡單的情況，使消泡縮容的模自動流出殼體；b.對于待生產的鑄件形狀中等復雜的情況，需進而采用外力吸出或吹出已消泡縮容的殘模；c.對于待生產的鑄件形狀復雜的情況，需進而采用牽引絲抽出或牽引絲與吸力結合， 取出已消泡縮容的殘模。
2.如權利要求1所述的綠色消失模鑄造工藝，其特征在于所述消泡縮容去除發泡模的過程中，采用介質加熱，所述介質為80 350°C的熱空氣或熱空氣攜帶固體物。
3.如權利要求2所述的綠色消失模鑄造工藝，其特征在于所述固體物為鋼瓦和/或砂子，其粒度為00. 5-03. 0。
4.如權利要求1所述的綠色消失模鑄造工藝，其特征在于所述粘結劑為水玻璃、硅溶膠或氯氧鎂。
5.如權利要求1所述的綠色消失模鑄造工藝，其特征在于對于所述消泡縮容去除發泡模過程中尚未去除的殘模，在所述殘模積存處設計集渣包或集渣口，用以去除殘模，之后再將所述集渣包或集渣口粘結封閉。
6.如權利要求1-5任一所述的綠色消失模鑄造工藝，其特征在于對于所述消泡縮容去除發泡模過程中尚未去除的少量殘模，進而加熱到高于350°C，即發泡模氣化溫度以上，使所述少量殘模氣化，并吸出氣化后剩余的固體渣。
全文摘要
本發明涉及一種新型綠色消失模鑄造工藝，核心就是不讓發泡模在澆注過程中氣化消失，而是讓它消泡縮容，以便回收利用，不排放污染氣體，從而達到綠色環保的目的。無發泡模的氣化，可顯著消除鑄造缺陷(如氣孔類缺陷)，避免合金的增碳，提高鑄件質量。通過在發泡模涂刷涂料后，再在其外面用環保粘結劑和砂制作一定厚度的殼，待殼完全硬化后，對其進行加熱消泡縮容，然后針對不同形狀鑄件，采用相應的方法取出已縮容的殘模，來完成殼型制作，最后根據澆注金屬液的張力，選擇直接殼型澆注、埋砂(普通干砂、鐵丸等)、磁力澆注和真空澆注等。該工藝綠色環保無污染，顯著提高消失模鑄件的質量，可廣泛應用于工業生產中。
文檔編號B22C9/04GK102366821SQ20111032586
公開日2012年3月7日 申請日期2011年10月24日 優先權日2011年10月24日
發明者劉趙銘, 戴紅, 楊莉, 閻志明 申請人:大連交通大學