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WO2017114064A1 - 一种环保精铸模壳的制备方法 - Google Patents

一种环保精铸模壳的制备方法 Download PDF

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WO2017114064A1
WO2017114064A1 PCT/CN2016/107862 CN2016107862W WO2017114064A1 WO 2017114064 A1 WO2017114064 A1 WO 2017114064A1 CN 2016107862 W CN2016107862 W CN 2016107862W WO 2017114064 A1 WO2017114064 A1 WO 2017114064A1
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张建勋
侯晓翠
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    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22CFOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/02Sand moulds or like moulds for shaped castings
    • B22C9/04Use of lost patterns
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22CFOUNDRY MOULDING
    • B22C1/00Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22CFOUNDRY MOULDING
    • B22C3/00Selection of compositions for coating the surfaces of moulds, cores, or patterns

Definitions

  • the invention belongs to the technical field of metal investment precision casting, and in particular relates to a preparation method of an environmentally-friendly precision casting mold shell.
  • Mold precision casting is an advanced casting forming process, which is used to realize complex, thin-walled and precision casting. It has great advantages in precision jewellery, aero-engines and other precision molded parts.
  • the traditional investment casting process is used. Fusible materials (such as wax) are made into a fusible model (abbreviated as investment), which is coated with several layers of special refractory coatings, dried and hardened to form a monolithic module, and then melted from the module.
  • ceramic sand is often used. The mold shell broken after casting has difficulty in recovery of sand and has great environmental pollution. Therefore, it is necessary to find a high-performance and environmentally-friendly mold preparation method. very necessary.
  • the present invention discloses a preparation method of an environmentally-friendly precision casting mold shell, which can efficiently obtain a casting mold shell, and adopts environmentally friendly materials to protect the environment and resources.
  • the invention discloses a preparation method of an environmentally-friendly precision casting mold shell, which comprises the following steps:
  • the surface coating is prepared by mixing zircon powder, silica sol, fine wood chips, n-octanol and cobalt aluminate.
  • the zircon powder has a particle size of 300 mesh and the fine wood chip size is 240.
  • the aluminum sand has a particle size of 80-100 mesh, and the fine wood chip has a particle size of 160-200 mesh; the wax module coated with the facial sand is dried for 12-18 h, preferably 15 h;
  • the attapulgite powder particle size is 240 mesh
  • Molai The stone particle size is 240 mesh
  • the straw fiber diameter of the crop is 2-3 mm
  • the silica content of the ethyl silicate hydrolyzate is 20%.
  • step (4) and step (5) repeating step (4) and step (5) 2-4 times until the thickness of the mold shell reaches 6-10 mm, preferably 8 mm, and is dried after sealing;
  • the mold shell after step (6) is dried by steam dewaxing, the dewaxing pressure is 0.4 MPa to 0.8 MPa, the dewaxing time is 6 min to 8 min, and sent to a high temperature resistance furnace at 2-4 ° C.
  • the heating rate of /min is raised to 300-450 ° C, and kept for 1.5 h, then heated to 750-800 ° C at a heating rate of 6-10 ° C / min, held for 1.5 h, and then heated at a heating rate of 2-4 ° C / min.
  • To 1100-1250 ° C heat preservation for 4h, with the furnace cooling, get environmentally friendly casting mold shell.
  • the invention adopts fine wood chips and crop straw fiber as the shell material, reduces the use amount of the refractory material, is beneficial to environmental protection, and adopts a reasonable ratio, and increases the ventilation under the premise of ensuring the strength of the shell.
  • the attapulgite in the back layer coating is a porous material, which is favorable for exhausting, reduces the porosity defects of the casting, increases the yield, and at the same time reduces the weight of the mold shell, and the raw materials are easily available.
  • the invention discloses a preparation method of an environmentally-friendly precision casting mold shell, which comprises the following steps:
  • top coat Preparation of top coat, using silica sol as binder, mixing zircon powder, silica sol, fine wood chips, n-octanol and cobalt aluminate to obtain a surface coating
  • the zircon powder has a particle size of 300 mesh
  • the fine wood particle size is 240 mesh
  • the attapulgite powder particle size is 240 mesh
  • Molai The stone particle size is 240 mesh
  • the straw fiber diameter of the crop is 2-3 mm
  • the silica content of the ethyl silicate hydrolyzate is 20%.
  • the particle size of the mullite coarse powder is 40 mesh, and the diameter of the straw fiber of the crop is 4 mm; the wax module coated with the back sand is dried for 12 hours;
  • step (6) repeating step (4) and step (5) 2-4 times until the thickness of the mold shell reaches 6 mm, and drying after sealing;
  • step (6) The mold shell after step (6) is dried by steam dewaxing, the dewaxing pressure is 0.4 MPa, the dewaxing time is 6 min, sent to a high temperature resistance furnace, and the temperature is raised to a temperature increase rate of 2 ° C / min to 300 ° C, heat preservation 1.5h, then heat up to 750 ° C at 6 ° C / min heating rate, heat 1.5h, then heat up to 1100 ° C at 2 ° C / min heating rate, heat 4h, with the furnace cooling, get environmentally friendly precision mold shell.
  • the invention discloses a preparation method of an environmentally-friendly precision casting mold shell, which comprises the following steps:
  • top coat Preparation of top coat, using silica sol as binder, mixing zircon powder, silica sol, fine wood chips, n-octanol and cobalt aluminate to obtain a surface coating
  • the zircon powder has a particle size of 300 mesh
  • the fine wood particle size is 240 mesh
  • the attapulgite powder particle size is 240 mesh
  • Molai The stone particle size is 240 mesh
  • the straw fiber diameter of the crop is 3 mm
  • the silica content of the ethyl silicate hydrolyzate is 20%.
  • the particle size of the rough stone powder is 60 mesh, and the diameter of the straw fiber of the crop is 6 mm; the wax module coated with the back sand is dried for 18 hours;
  • step (6) repeating step (4) and step (5) 2-4 times until the thickness of the mold shell reaches 10 mm, and drying after sealing;
  • the mold shell after the step (6) is dried by steam dewaxing, the dewaxing pressure is 0.8 MPa, the dewaxing time is 8 min, and sent to a high temperature electric resistance furnace, and the temperature is raised to a heating rate of 4 ° C / min to 450 ° C, holding for 1.5h, then heating to 800 ° C at a heating rate of 10 ° C / min, 1.5 h, followed by heating at 4 ° C / min to 1250 ° C, 4 h, with the furnace cooling, to obtain environmentally friendly casting mold shell.

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Abstract

一种环保精铸模壳的制备方法,包括制蜡模,面层涂料制备,挂面砂,背层涂料制备,挂背砂,蒸汽脱蜡,焙烧等步骤,采用细木屑、农作物秸秆纤维作为制壳材料,降低了耐火材料的使用量,既有利于环保,并采用合理的配比,在保证型壳强度的前提下增加了透气性,并采用多孔材料凹凸棒土,有利于排气,降低了铸件气孔缺陷,增加了成品率,同时使模壳降低了重量。

Description

一种环保精铸模壳的制备方法 技术领域
本发明属于金属熔模精密铸造技术领域,尤其是涉及一种环保精铸模壳的制备方法。
背景技术
模精密铸造是一种先进的铸造成形工艺,多用于实现复杂、薄壁、精密铸件成形,在精密首饰、航空发动机以及其他精密成型件方面具有巨大的优势,传统的熔模精密铸造工艺是用易熔的材料(如蜡料)制成可熔性模型(简称熔模),在其上涂覆若干层特制的耐火涂料,经过干燥和硬化形成一个整体模组,再从模组中熔失熔模从而获得中空的模壳,然后将模壳进行高温烧结,最后在其中浇注熔融的金属而得到的铸件的方法。目前在熔模精密铸造的生产过程中,多用陶瓷砂,铸造结束后打碎的模壳存在着型砂回收困难,对环境污染大的问题,因此,寻找一种高性能、环保的模壳制备方法非常有必要。
发明内容
基于以上技术问题,本发明公开了一种环保精铸模壳的制备方法,可以高效的得到铸造模壳,并且采用环保材料,保护了环境与资源。
本发明完整的技术方案包括:
一种环保精铸模壳的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)制备蜡模,根据所要得到铸件的形状制备相应的蜡模、浇注系统、冒口,并粘结成蜡模组;
(2)面层涂料制备,将锆英粉、硅溶胶、细木屑、正辛醇、铝酸钴混合搅拌制得面层涂料,所述的锆英粉粒度为300目,细木屑粒度为240目,上述涂料组分的重量配比为:锆英粉:硅溶胶:细木屑:正辛醇:铝酸钴=(1800-2000):(140-160):(100-200):(1-2):(2-5);
(3)挂面砂:将所述蜡模组浸入面层涂料池中,随后取出,在旋转条件下向其表面吹风使其涂覆均匀,所述的吹风时间为30s-60s,优选为40s;随后在旋转条件下向其表面洒面砂,所述的面砂为面砂组分为氧化铝砂和细木屑,重量配比为氧化铝砂:细木屑=(10-15):1,氧化铝砂的粒度为80-100目,细木屑粒度为160-200目;将涂挂好面砂的蜡模组干燥12-18h,优选为15h;
(4)背层涂料制备,将凹凸棒土粉、莫来石粉、农作物秸秆纤维、硅酸乙酯水解液混合搅拌制得背层涂料,所述的凹凸棒土粉粒度为240目,莫来石粒度为240目,农作物秸秆纤维直径为2-3mm,硅酸乙酯水解液二氧化硅含量为20%,上述涂料组分的重量配比为:凹凸棒土粉:莫来石粉:农作物秸秆纤维:硅酸乙酯水解液=(350-500):(1800-2000):(50-120):(2-4);
(5)挂背砂,将步骤(3)中干燥后的蜡模组浸入背层涂料池中,随后取出,在旋转条件下向其表面吹风使其涂覆均匀,所述的吹风时间为40s-80s,优选为60s;随后在旋转条件下向其表面洒背砂,所述的背砂组分为莫来石粗粉和农作物秸秆纤维,重量配比为莫来石粗粉:农作物秸秆纤维=(10-15):1,莫来石粗粉的粒度为40-60目,农作物秸秆纤维直径为4-6mm;将涂挂好背砂的蜡模组干燥12-18h,优选为15h;
(6)重复步骤(4)和步骤(5)2-4次,直到模壳厚度达到6-10mm,优选为8mm,封浆后干燥;
(7)将步骤(6)封浆干燥后的模壳进行蒸汽脱蜡,脱蜡压力为0.4MPa~0.8MPa,脱蜡时间为6min~8min,送入高温电阻炉中,以2-4℃/min的升温速率升温至300-450℃,保温1.5h,随后以6-10℃/min的升温速率升温至750-800℃,保温1.5h,随后以2-4℃/min的升温速率升温至1100-1250℃,保温4h,随炉冷却,得到环保精铸模壳。
本发明相对现有技术,采用细木屑、农作物秸秆纤维作为制壳材料,降低了耐火材料的使用量,既有利于环保,并采用合理的配比,在保证型壳强度的前提下增加了透气性,背层涂料中的凹凸棒土为多孔材料,有利于排气,降低了铸件气孔缺陷,增加了成品率,同时使模壳降低了重量,并且原料易得。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明。
实施例1:
一种环保精铸模壳的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)制备蜡模,根据所要得到铸件的形状制备相应的蜡模、浇注系统、冒口,并粘结成蜡模组;
(2)面层涂料制备,采用硅溶胶作为粘结剂,将锆英粉、硅溶胶、细木屑、正辛醇、铝酸钴混合搅拌制得面层涂料,所述的锆英粉粒度为300目,细木屑粒度为240目,上述涂料组分的重量配比为:锆英粉:硅溶胶:细木屑:正辛醇:铝酸钴=1800:140:100:1:2;
(3)挂面砂:将所述蜡模组浸入面层涂料池中,随后取出,在旋转条件下向其表面吹风使其涂覆均匀,所述的吹风时间为30s;随后在旋转条件下向其表面洒面砂,所述的面砂为面砂组分为氧化铝砂和细木屑,重量配比为氧化铝砂:细木屑=10:1,氧化铝砂的粒度为80目,细木屑粒度为160目;将涂挂好面砂的蜡模组干燥12;
(4)背层涂料制备,将凹凸棒土粉、莫来石粉、农作物秸秆纤维、硅酸乙酯水解液混合搅拌制得背层涂料,所述的凹凸棒土粉粒度为240目,莫来石粒度为240目,农作物秸秆纤维直径为2-3mm,硅酸乙酯水解液二氧化硅含量为20%,上述涂料组分的重量配比为:凹凸棒土粉:莫来石粉:农作物秸秆纤维:硅酸乙酯水解液=350:1800:50:2;
(5)挂背砂,将步骤(3)中干燥后的蜡模组浸入背层涂料池中,随后取出,在旋转条件下向其表面吹风使其涂覆均匀,所述的吹风时间为40s-80s;随后在旋转条件下向其表面洒背砂,所述的背砂组分为莫来石粗粉和农作物秸秆纤维,重量配比为莫来石粗粉:农作物秸秆纤维=10:1,莫来石粗粉的粒度为40目,农作物秸秆纤维直径为4mm;将涂挂好背砂的蜡模组干燥12h;
(6)重复步骤(4)和步骤(5)2-4次,直到模壳厚度达到6mm,封浆后干燥;
(7)将步骤(6)封浆干燥后的模壳进行蒸汽脱蜡,脱蜡压力为0.4MPa,脱蜡时间为6min,送入高温电阻炉中,以2℃/min的升温速率升温至300℃,保温1.5h,随后以6℃/min的升温速率升温至750℃,保温1.5h,随后以2℃/min的升温速率升温至1100℃,保温4h,随炉冷却,得到环保精铸模壳。
实施例2:
一种环保精铸模壳的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)制备蜡模,根据所要得到铸件的形状制备相应的蜡模、浇注系统、冒口,并粘结成蜡模组;
(2)面层涂料制备,采用硅溶胶作为粘结剂,将锆英粉、硅溶胶、细木屑、正辛醇、铝酸钴混合搅拌制得面层涂料,所述的锆英粉粒度为300目,细木屑粒度为240目,上述涂料组分的重量配比为:锆英粉:硅溶胶:细木屑:正辛醇:铝酸钴=2000:160:200:2:5;
(3)挂面砂:将所述蜡模组浸入面层涂料池中,随后取出,在旋转条件下向其表面吹风使其涂覆均匀,所述的吹风时间为60s;随后在旋转条件下向其表面洒面砂,所述的面砂为面砂组分为氧化铝砂和细木屑,重量配比为氧化铝砂:细木屑=15:1,氧化铝砂的粒度为100目,细木屑粒度为200目;将涂挂好面砂的蜡模组干燥18h;
(4)背层涂料制备,将凹凸棒土粉、莫来石粉、农作物秸秆纤维、硅酸乙酯水解液混合搅拌制得背层涂料,所述的凹凸棒土粉粒度为240目,莫来石粒度为240目,农作物秸秆纤维直径为3mm,硅酸乙酯水解液二氧化硅含量为20%,上述涂料组分的重量配比为:凹凸棒土粉:莫来石粉:农作物秸秆纤维:硅酸乙酯水解液=500:2000:120:4;
(5)挂背砂,将步骤(3)中干燥后的蜡模组浸入背层涂料池中,随后取出,在旋转条件下向其表面吹风使其涂覆均匀,所述的吹风时间为80s;随后在旋转条件下向其表面洒背砂,所述的背砂组分为莫来石粗粉和农作物秸秆纤维,重量配比为莫来石粗粉:农作物秸秆纤维=15:1,莫来石粗粉的粒度为60目,农作物秸秆纤维直径为6mm;将涂挂好背砂的蜡模组干燥18h;
(6)重复步骤(4)和步骤(5)2-4次,直到模壳厚度达到10mm,封浆后干燥;
(7)将步骤(6)封浆干燥后的模壳进行蒸汽脱蜡,脱蜡压力为0.8MPa,脱蜡时间为8min,送入高温电阻炉中,以4℃/min的升温速率升温至450℃,保温1.5h,随后以10℃/min的升温速率升温至800℃,保温1.5h,随后以4℃/min的升温速率升温至1250℃,保温4h,随炉冷却,得到环保精铸模壳。

Claims (1)

  1. 一种环保精铸模壳的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
    (1)制备蜡模,根据所要得到铸件的形状制备相应的蜡模、浇注系统、冒口,并粘结成蜡模组;
    (2)面层涂料制备,将锆英粉、硅溶胶、细木屑、正辛醇、铝酸钴混合搅拌制得面层涂料,所述的锆英粉粒度为300目,细木屑粒度为240目,上述涂料组分的重量配比为:锆英粉:硅溶胶:细木屑:正辛醇:铝酸钴=(1800-2000):(140-160):(100-200):(1-2):(2-5);
    (3)挂面砂:将所述蜡模组浸入面层涂料池中,随后取出,在旋转条件下向其表面吹风使其涂覆均匀,所述的吹风时间为30s-60s,优选为40s;随后在旋转条件下向其表面洒面砂,所述的面砂为面砂组分为氧化铝砂和细木屑,重量配比为氧化铝砂:细木屑=(10-15):1,氧化铝砂的粒度为80-100目,细木屑粒度为160-200目;将涂挂好面砂的蜡模组干燥12-18h,优选为15h;
    (4)背层涂料制备,将凹凸棒土粉、莫来石粉、农作物秸秆纤维、硅酸乙酯水解液混合搅拌制得背层涂料,所述的凹凸棒土粉粒度为240目,莫来石粒度为240目,农作物秸秆纤维直径为2-3mm,硅酸乙酯水解液二氧化硅含量为20%,上述涂料组分的重量配比为:凹凸棒土粉:莫来石粉:农作物秸秆纤维:硅酸乙酯水解液=(350-500):(1800-2000):(50-120):(2-4);
    (5)挂背砂,将步骤(3)中干燥后的蜡模组浸入背层涂料池中,随后取出,在旋转条件下向其表面吹风使其涂覆均匀,所述的吹风时间为40s-80s,优选为60s;随后在旋转条件下向其表面洒背砂,所述的背砂组分为莫来石粗粉和农作物秸秆纤维,重量配比为莫来石粗粉:农作物秸秆纤维=(10-15):1,莫来石粗粉的粒度为40-60目,农作物秸秆纤维直径为4-6mm;将涂挂好背砂的蜡模组干燥12-18h,优选为15h;
    (6)重复步骤(4)和步骤(5)2-4次,直到模壳厚度达到6-10mm,优选为8mm,封浆后干燥;
    (7)将步骤(6)封浆干燥后的模壳进行蒸汽脱蜡,脱蜡压力为0.4MPa~0.8MPa,脱蜡时间为6min~8min,送入高温电阻炉中,以2-4℃/min的升温速率升温至300-450℃,保温1.5h,随后以6-10℃/min的升温速率升温至750-800℃,保温1.5h,随后 以2-4℃/min的升温速率升温至1100-1250℃,保温4h,随炉冷却,得到环保精铸模壳。
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