CN106001421A - 一种空芯消失模铸造方法及其下管装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空芯消失模铸造方法及其下管装置，在制备泡沫白模阶段，在发泡模具型腔内预置支撑管道，珠粒发泡完成后支撑管道留在模内，形成内含通孔，且强度不大幅下降，甚或有所提升的空心白模，随后白模表面刷涂料制黄模，烘干后下型振动紧实，抽负压后浇注。该工艺简单、成本低且效果佳，可显著提升型内通气性，消除铸造缺陷，避免铸件增碳、夹杂、气孔等问题。

Description

一种空芯消失模铸造方法及其下管装置

技术领域

本发明属于铸造技术领域，尤其涉及一种空芯消失模铸造方法及其下管装置。

背景技术

消失模铸造(又称实型铸造)是将与铸件尺寸形状相似的泡沫模型粘结组合成模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干砂中振动造型，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。是一种绿色环保、工艺自由度高的精密铸造工艺。

消失模铸造工艺的主要特征在于采用发泡白模成型，不用取模，而是通过高温金属液气化和置换泡沫白模位置。泡沫白模受热后发生气化和液化过程，产生大量气体和一定的分解液态、固态残渣，这些产物易导致铸造过程中存在着如下问题，如图 2所示：

1)造成铸件内部缺陷，如气孔、夹杂。

2)在铸件表面造成积碳、碳黑、皱皮等碳缺陷。

3)浇注过程造成反喷。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术为解决上述问题，发展了各种不同的措施，但存在以下不足：

1)提高涂层透气性措施：涂层透气性提高易导致涂层强度、抗粘砂性能下降，提高涂层透气性兼顾涂层强度则对涂料要求高；

2)降低白模发气性措施：采用EPMMA、STMMA等材料虽可降低白模发气性，但价格较普通EPS昂贵；

3)工艺措施：如控制浇注速度，提高浇注温度等，限制了工艺自由度，且易引起其它问题。

4)烧掉白模的空壳铸造：空壳铸造需使用专用桂林5号涂料，且有易塌箱等缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种工艺简单、成本低且效果佳，可显著提升型内排气性，消除铸造缺陷，避免铸件增碳、夹杂、气孔等问题的空芯消失模铸造方法及其下管装置。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种空芯消失模铸造方法，在制备泡沫白模阶段，在发泡模具型腔内预置支撑管道，珠粒发泡完成后支撑管道留在模内，形成内含通孔且强度不大幅下降，甚或有所提升的空心白模；随后白模表面刷涂料制黄模，烘干后下型振动紧实，抽负压后浇注。

所述支撑管道为空心结构。

形成的空心白模的通孔开孔处需粘接砂芯或滤网与外气压相通；在后续制备黄模阶段，空心白模表面刷涂料时，砂芯或滤网上端面不应涂覆涂料。

所述支撑管道为由抗压强度高、易燃且燃烧残留物较少的轻质高强材料制成的中空管。

所述支撑管道材质包括聚乙烯、聚苯乙烯PS、聚氯乙烯、高密EPS/XPS/STMMA、合成树脂。

依铸件结构工艺需求，所述支撑管道一端或两端需为通孔，与外表面相通；支撑管道的空间位置包括垂直、水平或不同空间角度；管道断面包括圆形、方形、三角形的规则几何形状或不规则几何形状。

所述支撑管道在发泡模具型腔中的数量-即单位白模空间内的空心部分体积 依照工艺设计的通孔空间密度而定。所取通孔空间密度越大，则单位白模空间内设置的同样管径的通孔数量越多。

操作步骤为：

1)开模，将空心管套在设置在白模发泡模具内腔的导杆上；

2)模腔内放入发泡珠粒，合模，进行发泡工艺；

3)发泡完成后，开模，导杆与白模分离，取出白模件。

一种上述的空芯消失模铸造方法使用的下管装置，在白模发泡模具内腔相应位置设有导杆，所述导杆与所述支撑管道相适配。

所述导杆具有拔模斜度；所述导杆固定在白模发泡模具内腔相应位置壁面上/在白模发泡模具内腔相应位置设置可伸出、缩回壁面的导杆。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果，如图 1所示，白模内部空心管与外部负压相通，金属液充型过程内部空心管道有排气、吸液、吸渣作用，进而产生如下效果：

1)加强了内部排气。置换气隙层不单纯依赖通过壁面涂层进行排气，而可从内部空心管向外迅速吸排出。避免浇注过程白模发气大排气不及造成反喷，以及排气不畅产生气孔缺陷。

2)降低了消失模涂层吸气过程产生的分解液、渣的附壁效应；内部空心管负压下不仅可加强排气，且有一定的集液、集渣冒口作用。可避免铸件壁面的皱皮、炭黑、粘结粘砂、增碳和夹杂等缺陷。

3)可提高充型速度，减少金属液降温。由于白模的气化气体可迅速排出，因而加快了金属液置换过程，提高了充型速度，进而充型完成时金属液温度降低的更少。有利于保持金属液的充型能力，避免铸件流动性下降造成冷隔等缺陷。

4)工艺自由度增大。由于排气、排渣效果的增强，该工艺方法对涂料的透气性能要求降低，对泡沫材料的发气性要求降低。也即较普通消失模铸造工艺而言，该法下白模可采用更大密度以提高强度，可采用更为廉价的低透气性涂料。

5)该工艺采用了抗压强度高、易燃且燃烧残留物较少的轻质高强材料制备的支撑管道，形成的空心白模性能不因通孔结构的存在而下降，强度好，不易变形。

该工艺简单，设备使用方便，不受场地限制，能耗及成本低，工艺处理效果佳，投资少，极易工业化生产。

附图说明

图 1为本发明实施例中提供的空心白模的结构示意图；

图 2为普通白模结构气隙层排气、吸液、吸渣示意图；

图 3为白模空心结构气隙层排气、吸液、吸渣示意图；

图 4为空心管的下管装置结构示意图；

上述图中的标记均为：1、白模，2、中空管道，3、涂料层，4、上通孔，5、砂芯滤网，6、液化膜、渣，7、金属液，8、气隙，9、中空塑料管，10、定位导杆，11、模壁。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

一种空芯消失模铸造方法，在制备泡沫白模阶段，在发泡模具型腔内预置支撑管道，珠粒发泡完成后支撑管道留在模内，形成内含通孔且具有一定强度 的空心白模；随后白模表面刷涂料制黄模，烘干后下型振动紧实，抽负压后浇注。

支撑管道为空心结构。

形成的空心白模的通孔开孔处需粘接砂芯或滤网与外气压相通；在后续制备黄模阶段，空心白模表面刷涂料时，砂芯或滤网上端面不应涂覆涂料。

支撑管道为由抗压强度高、易燃且燃烧残留物较少的轻质高强材料制成的中空管。

支撑管道材质包括聚乙烯、聚苯乙烯PS、聚氯乙烯、高密EPS/XPS/STMMA、合成树脂。

依铸件结构工艺需求，支撑管道一端或两端需为通孔，与外表面相通；支撑管道的空间位置包括垂直、水平或不同空间角度；管道断面包括圆形、方形、三角形的规则几何形状或不规则几何形状。

支撑管道在发泡模具型腔中的数量-即单位白模空间内的空心部分体积依照工艺设计的通孔空间密度而定。

实施例二

一种上述的空芯消失模铸造方法使用的下管装置，在白模发泡模具内腔相应位置设有导杆，导杆与支撑管道相适配。

导杆具有拔模斜度；导杆固定在白模发泡模具内腔相应位置壁面上/在白模发泡模具内腔相应位置设置可伸出、缩回壁面的导杆。

实施例三

实施步骤：

1、依照铸件结构，采用聚氯乙烯材料制备成一定直径的中空塑料圆管，并裁剪成一定长度。

2、在消失模发泡成型模腔壁面相应位置，使用金属粘结胶将定位导杆粘结固定。将中空塑料管套入定位导杆上，如图 4中a部分所示。

3、将预发泡、熟化好的珠粒放入成型模腔，进行发泡成型。

4、发泡成型完成后，打开模型，导杆与白模分离，取出白模件。在白模的中空管道上下表面通孔上粘接砂芯滤网。

5、白模装配、粘接，并在外表面涂浸消失模涂料，注意滤网上表面不得涂涂料。如图 1所示。保证管道开孔处粘接砂芯滤网与外气压相通。

6、黄模彻底干燥烘干，埋箱振动紧实。

7、抽负压，且在浇注充型过程保持负压。凝固一定时间后撤去负压冷却。

实施例四

实施步骤：

1、依照铸件结构，采用聚乙烯材料制备成一定直径的中空塑料圆管，并裁剪成一定长度。

2、在消失模发泡成型模腔壁面相应位置，设置可伸出、缩回壁面的导杆。导杆具有一定的拔模斜度，以便于导杆与空心管分离。如图 4中b部分所示。

3、将导杆伸出壁面，将中空塑料管套入定位导杆上。将预发泡、熟化好的珠粒放入成型模腔，进行发泡成型。

4、发泡成型完成后，导杆缩回壁面。打开模型，导杆与白模分离，取出白模件。在白模的中空管道表面左右通孔上粘接陶瓷滤网。

5、白模装配、粘接，并在外表面涂浸消失模涂料，注意滤网上表面不得涂涂料。如图 1所示。保证管道开孔处粘接砂芯滤网与外气压相通。

6、黄模彻底干燥烘干，埋箱振动紧实。

7、抽负压，且在浇注充型过程保持负压。凝固一定时间后撤去负压冷却。

采用上述的方案后，白模内部空心管与外部负压相通，金属液充型过程内部空心管道有排气、吸液、吸渣作用，如图 3所示，进而产生如下效果：

1)加强了内部排气。置换气隙层不单纯依赖通过壁面涂层进行排气，而可从内部空心管向外迅速吸排出。避免浇注过程白模发气大排气不及造成反喷，以及排气不畅产生气孔缺陷。

2)降低了消失模涂层吸气过程产生的分解液、渣的附壁效应；内部空心管负压下不仅可加强排气，且有一定的集液、集渣冒口作用。可避免铸件壁面的皱皮、炭黑、粘结粘砂、增碳和夹杂等缺陷。

3)可提高充型速度，减少金属液降温。由于白模的气化气体可迅速排出，因而加快了金属液置换过程，提高了充型速度，进而充型完成时金属液温度降低的更少。有利于保持金属液的充型能力，避免铸件流动性下降造成冷隔等缺陷。

4)工艺自由度增大。由于排气、排渣效果的增强，该工艺方法对涂料的透气性能要求降低，对泡沫材料的发气性要求降低。也即较普通消失模铸造工艺而言，该法下白模可采用更大密度以提高强度，可采用更为廉价的低透气性涂料。

该工艺简单，设备使用方便，不受场地限制，能耗及成本低，工艺处理效果佳，投资少，极易工业化生产。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种空芯消失模铸造方法，其特征在于，在制备泡沫白模阶段，在发泡模具型腔内预置支撑管道，珠粒发泡完成后支撑管道留在模内，形成内含通孔的空心白模；随后白模表面刷涂料制黄模，烘干后下型振动紧实，抽负压后浇注。

2.如权利要求1所述的空芯消失模铸造方法，其特征在于，所述支撑管道为空心结构。

3.如权利要求1或2所述的空芯消失模铸造方法，其特征在于，形成的空心白模的通孔开孔处需粘接砂芯或滤网与外气压相通；在后续制备黄模阶段，空心白模表面刷涂料时，砂芯或滤网上端面不应涂覆涂料。

4.如权利要求1或2所述的空芯消失模铸造方法，其特征在于，所述支撑管道为由抗压强度高、易燃且燃烧残留物较少的轻质高强材料制成的中空管。

5.如权利要求4所述的空芯消失模铸造方法，其特征在于，所述支撑管道材质包括聚乙烯、聚苯乙烯PS、聚氯乙烯、高密EPS/XPS/STMMA、合成树脂。

6.如权利要求1或2所述的空芯消失模铸造方法，其特征在于，依铸件结构工艺需求，所述支撑管道一端或两端需为通孔，与外表面相通；支撑管道的空间位置包括垂直、水平或不同空间角度；管道断面包括圆形、方形、三角形的规则几何形状或不规则几何形状。

7.如权利要求1或2所述的空芯消失模铸造方法，其特征在于，所述支撑管道在发泡模具型腔中的数量-即单位白模空间内的空心部分体积依照工艺设计的通孔空间密度而定。

8.如权利要求2所述的空芯消失模铸造方法，其特征在于，操作步骤为：

1)开模，将空心管套在设置在白模发泡模具内腔的导杆上；

2)模腔内放入发泡珠粒，合模，进行发泡工艺；

3)发泡完成后，开模，导杆与白模分离，取出白模件。

9.一种如权利1-8任一所述的空芯消失模铸造方法使用的下管装置，其特征在于，在白模发泡模具内腔相应位置设有导杆，所述导杆与所述支撑管道相适配。

10.如权利要求9所述的下管装置，其特征在于，所述导杆具有拔模斜度；所述导杆固定在白模发泡模具内腔相应位置壁面上/在白模发泡模具内腔相应位置设置可伸出、缩回壁面的导杆。