一种消失模实型铸造工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种消失模实型铸造工艺，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、泡塑珠粒的选用；步骤S2、消失模的制作；步骤S3、模型涂层；步骤S4、铸件粗坯的制备；步骤S5、后处理。本发明专利技术还公开了根据所述消失模实型铸造工艺制得的铸件。本发明专利技术公开的消失模实型铸造工艺简单易行，对设备依赖性小，铸造成本低廉，铸造效率和成品合格率高，适合连续大规模生产，可以大大改善铸造生产线的工作环境与生产条件、降低劳动强度、减少能源消耗；铸造得到的产品尺寸精度更高、内外表面质量更好，具有较高的经济价值、社会价值和生态价值。

A EPC Process

【技术实现步骤摘要】
一种消失模实型铸造工艺
本专利技术涉及铸造
，尤其涉及一种消失模实型铸造工艺。
技术介绍
随着尖端科学和现代工业的发展，各工业部门越来越多地要求机械设备能在高参数(高温、高压、高速度和高度自动化)和恶劣的工况条件(如严重的磨损和腐蚀)下长期稳定的运行，对材料和设备以及机械零部件的使用性能要求也愈来愈高。高性能特种零件的应用和需求市场相应的得到了快速的增长，寻找经济、实用的方法获得高性能特种零件成为该领域的研究和发展方向。消失模铸造技术是实现高性能特种零件的有效方法，消失模铸造(又称实型铸造)是用泡沫塑料(EPS、STMMA或EPMMA)高分子材料制作成为与要生产铸造的零件结构、尺寸完全一样的实型模具，经过浸涂耐火涂料(起强化、光洁、透气作用)并烘干后，埋在干石英砂中经三维振动造型，浇铸造型砂箱在负压状态下浇入熔化的金属液，使高分子材料模型受热气化抽出，进而被液体金属取代冷却凝固后形成的一次性成型铸造新工艺生产铸件的新型铸造方法。该工艺无需取模、无分型面、无砂芯，因而铸件没有飞边、毛刺和拔模斜度，并减少了由于型芯组合而造成的尺寸误差，被广泛应用于高性能特种零件的制造。在消失模铸造工艺中，每个环节对于消失模铸件质量都具有很大的影响作用，对每个环节的工艺进行改进都将会大大提升铸件的质量。现有的消失模铸造工艺由于设备成本投入，以及泡沫模样模具(白模)制造、涂料工艺、浇注工艺等技术中存在无法克服的问题：1.消失模铸造工艺中需要制造白模，白模在制造过程中容易产生变形(如：聚苯乙烯珠粒的预发密度小、白模在脱模时受到水压等外力作用而发生变形)；2.白模上涂的涂料不均匀，没涂完整而露白了，浇铸时会粘砂；3.白模存在填砂盲区；4.在浇铸时，a.一般会将白模的缸头面朝上放置，这样可以减少盲区，但浇铸得到的缸头面有碳渣；b.浇口处受热变形也容易发生粘砂的情况，这些都会影响铸件的质量。申请号为200310121116.2、201210018758.9、201110278676.3、201110278679.7和200610039860.1的中国专利，公开了数种铸铁等材质类缸体、缸盖的消失模铸造工艺。但是，首先，这些消失模铸造工艺方法大多仅适用铸铁材质；其次，这些消失模铸造工艺方法在浇注及浇注步骤前后都需要外接真空系统，以提高白模热解产物的排出，这样大大增加了工艺操作的复杂程度，降低了生产效率，提高了生产成本。因此，开发一种生产效率和成品合格率更高的消失模实型铸造工艺显得尤为重要，对促进消失模实型铸造行业的发展具有非常重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种消失模实型铸造工艺，该工艺简单易行，对设备依赖性小，铸造成本低廉，铸造效率和成品合格率高，适合连续大规模生产，可以大大改善铸造生产线的工作环境与生产条件、降低劳动强度、减少能源消耗；铸造得到的产品尺寸精度更高、内外表面质量更好，具有较高的经济价值、社会价值和生态价值。为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案为：一种消失模实型铸造工艺，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、泡塑珠粒的选用：选用可发性丙烯腈/N-烯丙基氨基甲酸苄酯/苯基乙烯基砜共聚物为模样原始珠粒；所述原始珠粒的粒径≤铸件的最小壁厚的1/8-1/11；步骤S2、消失模的制作：首先对步骤S1中制成的泡塑珠粒进行预发泡，然后放置在干燥、通风的料仓内进行熟化，再填充到金属模具的型腔内，加热，使珠粒再次膨胀，填满珠粒间的空隙，并使珠粒间相互融合，形成平滑的表面，即模型，最后冷却出模；接着将模型与浇冒口模型组合通过粘结剂粘结在一起，形成模型簇，制成与要生产铸造的零件结构、尺寸对应的实型铸造泡塑模型；步骤S3、模型涂层：取消失模铸造专用涂料在涂料搅拌机内加水搅拌，搅拌后的涂料放入容器中，用浸、刷、淋和喷的方式依次涂覆模型，使得涂层厚度为1-2.5mm为宜，最后在45-55℃下烘干；步骤S4、铸件粗坯的制备：将经过步骤S3处理的实型模型埋在石英砂中经三维造型，然后与砂箱配合进行铸造砂型，砂型铸造好后将砂箱合箱，然后往砂箱中采用慢-快-慢的节奏连续浇注金属液；浇注完成后，铸件进行冷却，当冷却至200-400℃之间时，在此范围温度下进行落砂脱离和切割浇冒口，得到表面光洁的铸件粗坯；步骤S5、后处理：将铸件粗坯一定温度下进行抛丸或喷砂处理15-25分钟。进一步地，所述可发性丙烯腈/N-烯丙基氨基甲酸苄酯/苯基乙烯基砜共聚物的制备方法，包括如下步骤：将丙烯腈、N-烯丙基氨基甲酸苄酯、苯基乙烯基砜、发泡剂、引发剂混合后，超声3-6分钟，得到混合物料，再将混合物料转移到高压反应釜中，在氮气或惰性气体氛围下，70-80℃时搅拌反应3-5小时，反应结束后冷却至室温，造粒，得到可发性丙烯腈/N-烯丙基氨基甲酸苄酯/苯基乙烯基砜共聚物。优选地，所述丙烯腈、N-烯丙基氨基甲酸苄酯、苯基乙烯基砜、发泡剂、引发剂的质量比为1:1:2:(0.3-0.5):(0.03-0.05)。优选地，所述发泡剂为石油醚、丁烷、戊烷、碳酸钠中的至少一种。优选地，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的至少一种；所述惰性气体为氦气、氖气、氩气中的一种。进一步地，步骤S2中所述预发泡的方法为热水预发泡、蒸汽预发泡和真空预发泡中的一种。进一步地，步骤S2中所述熟化时间为15-50小时。进一步地，步骤S2中所述粘结剂为酚醛树脂粘结剂、环氧树脂粘结剂和有机硅树脂氰酸酯树脂粘结剂中的一种。进一步地，步骤S3中所述消失模铸造专用涂料是由如下重量份的各原料制成：硼砂3-5份、锆砂10-15份、莫来石粉8-12份、甘磷酸胆碱3-6份、水玻璃1-3份、水溶性聚氨酯5-10份、凹凸棒土3-6份、羟乙基-β-环糊精2-5份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵1-4份、水20-30份。进一步地，步骤S5中所述一定温度为200-400℃。本专利技术的另一个目的，在于提供一种根据所述消失模实型铸造工艺铸造而成的铸件。由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：(1)本专利技术的消失模实型铸造工艺，包括步骤S1、泡塑珠粒的选用、步骤S2、消失模的制作、步骤S3、模型涂层、步骤S4、铸件粗坯的制备和步骤S5、后处理，工艺流程短，简单易行，对设备依赖性小，铸造成本低廉，铸造效率和成品合格率高，适合连续大规模生产，各步骤协同作用，可以大大改善铸造生产线的工作环境与生产条件、降低劳动强度、减少能源消耗；铸造得到的产品尺寸精度更高、内外表面质量更好，具有较高的经济价值、社会价值和生态价值。(2)本专利技术的消失模实型铸造工艺，选用可发性丙烯腈/N-烯丙基氨基甲酸苄酯/苯基乙烯基砜共聚物为模样原始珠粒，引入砜基、丙烯腈结构，有效改善了泡塑珠粒的性能，进一步降低了残留的碳；有效控制珠粒合理的预发密度，不会造成白模强度不够而产生变形、甚至断裂，也不会产生铸件缺陷，如气孔，碳缺陷等；除此之外还解决了铸件品质低的问题，从而实现铸件的批量化生产。(3)本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种消失模实型铸造工艺，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤S1、泡塑珠粒的选用：选用可发性丙烯腈/N-烯丙基氨基甲酸苄酯/苯基乙烯基砜共聚物为模样原始珠粒；所述原始珠粒的粒径≤铸件的最小壁厚的1/8-1/11；/n步骤S2、消失模的制作：首先对步骤S1中制成的泡塑珠粒进行预发泡，然后放置在干燥、通风的料仓内进行熟化，再填充到金属模具的型腔内，加热，使珠粒再次膨胀，填满珠粒间的空隙，并使珠粒间相互融合，形成平滑的表面，即模型，最后冷却出模；接着将模型与浇冒口模型组合通过粘结剂粘结在一起，形成模型簇，制成与要生产铸造的零件结构、尺寸对应的实型铸造泡塑模型；/n步骤S3、模型涂层：取消失模铸造专用涂料在涂料搅拌机内加水搅拌，搅拌后的涂料放入容器中，用浸、刷、淋和喷的方式依次涂覆模型，使得涂层厚度为1-2.5mm为宜，最后在45-55℃下烘干；/n步骤S4、铸件粗坯的制备：将经过步骤S3处理的实型模型埋在石英砂中经三维造型，然后与砂箱配合进行铸造砂型，砂型铸造好后将砂箱合箱，然后往砂箱中采用慢-快-慢的节奏连续浇注金属液；浇注完成后，铸件进行冷却，当冷却至200-400℃之间时，在此范围温度下进行落砂脱离和切割浇冒口，得到表面光洁的铸件粗坯；/n步骤S5、后处理：将铸件粗坯一定温度下进行抛丸或喷砂处理15-25分钟。/n...

【技术特征摘要】
1.一种消失模实型铸造工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、泡塑珠粒的选用：选用可发性丙烯腈/N-烯丙基氨基甲酸苄酯/苯基乙烯基砜共聚物为模样原始珠粒；所述原始珠粒的粒径≤铸件的最小壁厚的1/8-1/11；
步骤S2、消失模的制作：首先对步骤S1中制成的泡塑珠粒进行预发泡，然后放置在干燥、通风的料仓内进行熟化，再填充到金属模具的型腔内，加热，使珠粒再次膨胀，填满珠粒间的空隙，并使珠粒间相互融合，形成平滑的表面，即模型，最后冷却出模；接着将模型与浇冒口模型组合通过粘结剂粘结在一起，形成模型簇，制成与要生产铸造的零件结构、尺寸对应的实型铸造泡塑模型；
步骤S3、模型涂层：取消失模铸造专用涂料在涂料搅拌机内加水搅拌，搅拌后的涂料放入容器中，用浸、刷、淋和喷的方式依次涂覆模型，使得涂层厚度为1-2.5mm为宜，最后在45-55℃下烘干；
步骤S4、铸件粗坯的制备：将经过步骤S3处理的实型模型埋在石英砂中经三维造型，然后与砂箱配合进行铸造砂型，砂型铸造好后将砂箱合箱，然后往砂箱中采用慢-快-慢的节奏连续浇注金属液；浇注完成后，铸件进行冷却，当冷却至200-400℃之间时，在此范围温度下进行落砂脱离和切割浇冒口，得到表面光洁的铸件粗坯；
步骤S5、后处理：将铸件粗坯一定温度下进行抛丸或喷砂处理15-25分钟。


2.根据权利要求1所述的一种消失模实型铸造工艺，其特征在于，所述可发性丙烯腈/N-烯丙基氨基甲酸苄酯/苯基乙烯基砜共聚物的制备方法，包括如下步骤：将丙烯腈、N-烯丙基氨基甲酸苄酯、苯基乙烯基砜、发泡剂、引发剂混合后，超声3-6分钟，得到混合物料，再将混合物料转移到高压反应釜中，在氮气或惰性气体氛围下，70-80℃时搅拌反应3-5小时，反应结束后冷却至室温，造...

【专利技术属性】
技术研发人员：何祥炎，孙国政，周万波，
申请(专利权)人：安徽索立德铸业有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34