一种消失模冷冻砂型负压铸造轻合金铸件的成形方法技术

一种消失模冷冻砂型负压铸造轻合金铸件的成形方法，本发明专利技术属于铸造领域。解决现有消失模铸造存在铸件晶粒粗大的问题，解决现有冷冻砂型铸造中或存在冷冻砂型造型拔模困难的问题，或存在无法成形复杂铸件的问题。方法：一、制备模样；二、型砂制备；三、造型；四、低温冷冻；五、轻合金熔炼；六、负压浇注；七、清砂。本发明专利技术用于消失模冷冻砂型负压铸造轻合金铸件的成形。成形。成形。

【技术实现步骤摘要】
一种消失模冷冻砂型负压铸造轻合金铸件的成形方法


[0001]本专利技术属于铸造领域。

技术介绍

[0002]冷冻砂型绿色制造工艺是采用水作为粘接剂，各种砂型颗粒作为耐火骨料的一种新型铸型工艺，低温环境下通过水冻结制备冷冻砂坯。但传统冷冻砂型制造工艺采用亚克力塑料模具造型，冷冻砂型需待冰晶粘接桥形成后方可拔模，形成一定数量的冰晶粘接桥需要冷冻足够的时间。若是冷冻时间过长，亚克力塑料模具会与冷冻砂型接触的部分冻结在一起，在拔模过程中对已成形的砂型表面造成损害。
[0003]基于切削冷冻砂型的数字化无模铸造成形技术可实现冷冻砂型的快速成形，但由于数字化无模铸造成形机刀具切削角度固定，对于一些复杂铸件的切削，当铸件内壁与平面所成夹角较小时，刀具难以进入内腔切削成形复杂型腔，同时在切削过程中，飞溅的砂屑会落到型腔内部难以处理，浇注过程中大块的砂屑会随着熔融的金属液一起冲入铸件中，从而导致铸件的表面质量及力学性能都受到了一定的影响。因此弥补无模铸造冷冻砂型成形复杂铸件效果的问题，保证复杂铸件的精确成形是当前工艺亟需考虑的一个重大问题。
[0004]消失模铸造(又称实型铸造)是将与铸件尺寸形状相似的石蜡或泡沫模型粘结组合成模型簇，在负压下浇注，使模型气化，液体金属占据模型位置，凝固冷却后形成铸件的新型铸造方法。由于熔融金属随着温度降低由液态冷却至固态的过程中，伴随着形核—长大—结晶，这一过程释放出大量的结晶潜热，金属凝固曲线将会出现一段平台区。而在消失模铸造过程中，EPS模样燃烧会释放大量的热从而使金属冷却缓慢，冷却速率过小使得晶粒停留在长大的时间较长，凝固过程结束后较大尺寸晶粒占总晶粒比例较大，最终形成的铸件晶粒粗大。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决现有消失模铸造存在铸件晶粒粗大的问题，解决现有冷冻砂型铸造中或存在冷冻砂型造型拔模困难的问题，或存在无法成形复杂铸件的问题，而提一种消失模冷冻砂型负压铸造轻合金铸件的成形方法。
[0006]一种消失模冷冻砂型负压铸造轻合金铸件的成形方法，它是按以下步骤进行：
[0007]一、制备模样：
[0008]利用聚苯乙烯塑料制备EPS模样；
[0009]二、型砂制备：
[0010]将纯水与原砂混合均匀，制得型砂；
[0011]三、造型：
[0012]将EPS模样放入砂箱中，填入型砂，夯实型砂造型并设置浇道、浇冒口及出气口，得到砂型；
[0013]四、低温冷冻：
[0014]将砂型进行冷冻，得到冷冻砂型；
[0015]五、轻合金熔炼：
[0016]将轻合金熔炼至液态，且熔炼过程中进行除气处理，得到液态轻合金；
[0017]六、负压浇注：
[0018]在低温下，将冷冻砂型抽负压并将液态轻合金进行浇注，得到铸件；
[0019]七、清砂：
[0020]待铸件冷却后，打开砂箱，取出浇注完成的铸件并利用冷水进行冲洗，即完成消失模冷冻砂型负压铸造轻合金铸件的成形方法。
[0021]本专利技术的有益效果是：
[0022]本专利技术通过采用EPS消失模冷冻砂型实型造型，简化了造型过程，节省了铸造成本。铸型具有较强的冷却能力，细化了铸件晶粒，提高了铸件质量。负压浇注，有利于液体金属的充型和补缩，提高了铸件的组织致密度。浇注后冷冻砂型自行溃散，落砂非常简单，原砂可以100％的回用，节约资源。铸件的形状不受传统的铸造工艺的限制，简化了工艺设计。根据零件的使用性能，可以自由地设计最理想的铸件形状，减轻了铸件重量，提高生产效率，降低了生产成本。采用消失模冷冻砂型铸造工艺可以减少了粉尘、烟尘和噪音污染，实现绿色化铸造，改善了铸造过程的劳动环境，降低了劳动强度。
[0023]本专利技术用于一种消失模冷冻砂型负压铸造轻合金铸件的成形方法。
附图说明
[0024]图1为实施例三制备的连杆铝合金铸件的实物图；
[0025]图2为实施例一制备的法兰盘铝合金铸件精加工后的实物图；
[0026]图3为实施例二制备的变径法兰铝合金铸件精加工后的实物图；
[0027]图4为实施例三制备的连杆铝合金铸件精加工后的实物图；
[0028]图5为轻合金微观组织，a为对比实验制备的法兰盘铝合金铸件，b为实施例一制备的法兰盘铝合金铸件；
[0029]图6为具体实施方式六砂箱中浇道、浇冒口及出气口的结构示意图，1为横浇道，2为竖浇道，3为浇冒口，4为出气口，5为上砂箱，6为EPS模样，7为下砂箱。
具体实施方式
[0030]具体实施方式一：本实施方式一种消失模冷冻砂型负压铸造轻合金铸件的成形方法，它是按以下步骤进行：
[0031]一、制备模样：
[0032]利用聚苯乙烯塑料制备EPS模样；
[0033]二、型砂制备：
[0034]将纯水与原砂混合均匀，制得型砂；
[0035]三、造型：
[0036]将EPS模样放入砂箱中，填入型砂，夯实型砂造型并设置浇道、浇冒口及出气口，得到砂型；
[0037]四、低温冷冻：
[0038]将砂型进行冷冻，得到冷冻砂型；
[0039]五、轻合金熔炼：
[0040]将轻合金熔炼至液态，且熔炼过程中进行除气处理，得到液态轻合金；
[0041]六、负压浇注：
[0042]在低温下，将冷冻砂型抽负压并将液态轻合金进行浇注，得到铸件；
[0043]七、清砂：
[0044]待铸件冷却后，打开砂箱，取出浇注完成的铸件并利用冷水进行冲洗，即完成消失模冷冻砂型负压铸造轻合金铸件的成形方法。
[0045]消失模冷冻砂型轻合金铸件铸造方法是采用消失模(EPS模)作为模样进行冷冻砂型的实型造型(无腔造型)。该方法首先按铸件形状要求加工制备聚苯乙烯塑料模样，且聚苯乙烯塑料模样与铸件形状一致，然后在模样上涂敷涂料并烘干，增强EPS模样强度并且提高铸件表面质量。其次在硅砂中加入纯水进行混砂，再将聚苯乙烯塑料模样放置砂箱中后填入混制好的砂粒夯实造型，然后把砂型(或砂箱)放置在低温环境下进行冷冻，使砂型具有足够的强度，完成造型工艺过程。在低温环境下进行负压浇注，熔融铝液浇入冷冻砂型中，聚苯乙烯塑料模样受热被气化抽出，铝液充满型腔的过程中，与铝液直接接触的砂型部分水分蒸发发生了溃散，随着铝液凝固过程的进行，砂型溃散区域不断扩展，冷冻砂型温度为0℃时溃散截止处。待铸件金属冷却凝固成形之后，进行铸件清理检验。
[0046]消失模冷冻砂型铸造方法不仅具有消失模实型铸造法的特点，而且也具有冷冻砂型铸造法的优点。消失模冷冻砂型铸造是用纯水作为粘结剂，用原砂(硅砂、锆英砂、铬铁矿砂等)作为耐火骨料，将适量水分和型砂颗粒混合后在低温环境下固化形成足够强度的砂型进行造型，并负压浇注获得合格铸件的铸造方法。冷冻砂型铸造技术造型时粉尘少，砂型中不加任何粘结剂，无有毒有害气体产生，造型过程实现绿色化，无任何污染。浇注时冷冻砂型中的水分可以迅速蒸发，并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种消失模冷冻砂型负压铸造轻合金铸件的成形方法，其特征在于它是按以下步骤进行：一、制备模样：利用聚苯乙烯塑料制备EPS模样；二、型砂制备：将纯水与原砂混合均匀，制得型砂；三、造型：将EPS模样放入砂箱中，填入型砂，夯实型砂造型并设置浇道、浇冒口及出气口，得到砂型；四、低温冷冻：将砂型进行冷冻，得到冷冻砂型；五、轻合金熔炼：将轻合金熔炼至液态，且熔炼过程中进行除气处理，得到液态轻合金；六、负压浇注：在低温下，将冷冻砂型抽负压并将液态轻合金进行浇注，得到铸件；七、清砂：待铸件冷却后，打开砂箱，取出浇注完成的铸件并利用冷水进行冲洗，即完成消失模冷冻砂型负压铸造轻合金铸件的成形方法。2.根据权利要求1所述的一种消失模冷冻砂型负压铸造轻合金铸件的成形方法，其特征在于步骤一中所述的EPS模样表面涂覆醇基涂料或水基涂料；所述的醇基涂料为醇基莫来石涂料；所述的水基涂料为水基锆英粉涂料。3.根据权利要求1所述的一种消失模冷冻砂型负压铸造轻合金铸件的成形方法，其特征在于步骤二中所述的原砂为硅砂、锆英砂或铬铁矿砂；步骤二中所述的原砂为50目～100目原砂。4.根据权利要求3所述的一种消失模冷冻砂型负压铸造轻合金铸件的成形方法，其特征在于步骤二中所述的纯水占原砂的质量百分数为3％～5％。5.根据权利要求1所述的一种消失模冷冻砂型负压铸造轻合金铸件的成形方法，其特征在于步骤二中在转速为300r/min～400r/min的条件下，将纯水与原砂搅拌4min～6min，制得型砂。6.根据权利要求1所述的一种消失模冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：单忠德，戴宇峰，杨浩秦，施建培，罗磊，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：