精密铸造硅溶胶模壳的制造工艺.pdf

《精密铸造硅溶胶模壳的制造工艺.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《精密铸造硅溶胶模壳的制造工艺.pdf（3页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、2 0 0 6年第 2期 2 0 0 6年4月 铸造设备研究 R E S E A R C H S T U D I E S O N F O U N D R Y E Q U I P ME N T A p r 2 0 0 6 N o 2 应用研究 精密铸造硅溶胶模壳的制造工艺 张清 ， 陈玉平 ( 无锡职业技术学院， 江苏 无锡2 1 4 1 2 1 ) 摘要： 介绍用石蜡 一硬脂酸低温模料， 生产铸件的熔模和用精密铸造硅溶胶， 作为制壳粘结刑， 制造铸 件的模壳的工艺要求。主要研究熔模制造工艺、 硅溶胶模壳工艺和焙烧工艺。五年多来的生产实践充分证明 精密铸造硅溶胶模壳制造工艺是成熟的。 为生产合格

2、模壳和精密铸件提供了技术保障。 关键词： 熔模铸造； 熔模； 熔模面层涂料； 粘结荆； 硅溶胶； 模壳； 焙烧 中图分类号： T G 2 4 9 5 文献标识码： A 文章编号： 1 0 0 4 6 1 7 8 ( 2 0 0 6 ) 0 2 0 0 1 8 0 3 A Te c h n i c a l S t u d y o n Ce r a mi c S h e l l M o u l d Us e d i n Co l l o i d a l S i l i c a i n I n v e s t me n t Ca s t i n g Z H A NG Qi n g ， C HE N

3、r u p i n g ( W u x i l mt m e o f T e c h n o l o g y， Wu x i 2 1 4 1 2 1， C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h i s p a p e r f o c u s e s o n t h e p r o c e s s o f 1 o s t p a t t e r n ，C o l l o i d a l s i l i c a a n d F i ri n g Ov e r f i v e y e a r s p r o u c t i o n p r a c t i c e w e c

4、a n p r o v e t h a t t h e p r o c e s s o f c e r a mi c s h e l l mo u l d u s e d i n c o l l o i d a l s i l i c a i n i n v e s t me n t c a s t i n g i s c o mi n g t o ma t u r i t y a n d p r o v i d e t h e t e c h n i - c a l g u a r a n t e e f o r p r o d u c i n g t h e q u a l i t y c

5、 e r a mi c s h e l l mo u l d a n d p r e c i s e c a s t i n g Ke y wo r d s ： i n v e s t me n t c a s t i n g ， l o s t p a t t e r n， i n v e s t me n t p r e c o a t ， b i n d e r ， c o l l o i d al s i l i c a ， c e r a mi c s h e l l mo u l d， f i r i n g 用石蜡 一 硬脂酸低温模料， 制造涡轮叶轮、 喷嘴 环等盘类精密铸件的熔

6、模( 习称蜡模) ； 用精密铸造 硅溶胶， 作为制壳粘结剂， 制造涡轮叶轮、 喷嘴环等 铸件模壳。主要研究熔模制造工艺、 硅溶胶模壳工 艺和焙烧工艺， 从而为生产合格模壳和精密铸件提 供技术保障。 l 熔模制造工艺 1 1 模料的成分及性能应满足原材料检验要求 熔化蜡料， 各种化蜡工具均需做好清洁工作， 化 蜡器械每月至少清理一次， 不允许水、 污物进入蜡 液， 严禁蜡液过热。糊状蜡制备时将刨好的蜡花慢 慢加入不断搅拌的蜡液中， 加入量视具体的模具而 定。糊状蜡的温度4 5 c【 = 4 8 c 【 = 。糊状蜡搅拌充分 均匀， 防止搅拌过程中吸人空气造成蜡模气泡缺陷， 避免因糊状蜡过稠造成压

7、不足， 皱皮或因太稀而冷 却时间过长造成开裂变形 。 1 2工艺参数 模料配比： 石蜡5 0， 硬脂酸5 0( 重量比) ； 模料熔化后保温温度： 7 0 c 【 = 7 5 c【 = ； 蜡液温度不超 过 9 0 c 【 = 。 1 3 压制蜡模 1 3 1 工艺参数 制蜡问温度： l 8 c 【 = 2 7 c【 =； 蜡料温度： 4 5 o C 收稿 日期 ： 2 0 0 6一O l l 2 作者简介： 张清( 1 9 6 4 一) ， 女， 上海市人， 高级工程师。 4 8 o C； 压型温度： 2 0 c 【 = 2 5 o C； 压注压力： 0 1 M P a 一 0 3 MP a

8、 ； 压蜡枪预热温度 ： 3 5 c 【 =一 4 5 c 【 = ； 蜡模冷 却水温度： l 5 c【 = 2 5 c 【= ； 开型时间： 1 m i n 左右。 1 3 2 操作要求 压蜡前先检验模具型号是否符合要求。压蜡前 必须清理压型表面残余蜡， 水滴及其他附着物， 清理 时尽量不使用钢刀， 以免损坏模具， 压型及活块保持 干净， 压蜡完毕后模具应擦净上油， 按规定存放。压 蜡过程中压型及活块表面应及时涂上脱模剂， 以便 脱模快速方便。脱模剂用变压器油， 用干纱头或纱 布沾上脱模剂后， 在模具活块上擦拭 ， 力求稀薄均 匀 ， 决不允许肉眼能看见油迹。蜡模取出后 ， 放置于 冷却水中

9、的时间不超过 2 0 m i n 。 1 4 蜡模修整 除去蜡模上多余的飞边毛刺及注蜡 口的修平， 其他部位不允许修整， 修整时不允许碰坏铸件工作 表面， 机加工基准面不允许焊补及修整。 1 5 蜡模焊接 蜡模经自检和专检合格后方可进行焊接。按模 组要求进行焊接， 蜡模间距大于 5 m m。蜡模及浇口 焊接温度 8 0 左右， 焊接必须光滑， 保证蜡模及浇 口间的光滑过度， 不允许有蜡痘， 凹缝存在， 浇口必 须用烫刀烫平， 不允许刮平， 无凹凸缺陷。不允许有 虚焊存在， 保证焊接强度。 维普资讯 http:/ 2 0 0 6年第2 期 张清， 等： 精密铸造硅溶胶模壳的制造工艺 l 9 1

10、6 蜡模清洗 配制浓度为0 2 一 0 3的中性皂液， 皂液 温度2 0 一 2 5， 模组先在皂液中清洗， 用软毛刷 去处表面油污， 然后在 2 O 2 5的水中清洗干 净， 除去过剩皂液， 保证蜡模表面涂挂性能。 1 7 蜡模检验 +以自检为主， 专检为辅， 不合格的蜡模不允许焊 接成模组。检验员对蜡模模组进行检验， 包括外观 质量检验( 蜡模 1 0 0进行外观检验， 表面不允许 存在缩陷， 裂纹， 皱皮， 鼓包) 和尺寸检验( 抽检蜡模 尺寸形状) ， 并对制蜡工艺进行控制。 2 硅溶胶模壳工艺 2 1 精铸 用粘结剂硅溶胶的技术要求 熔模铸造用硅溶胶无国家标准， 只有航空工业 标准

11、H B 5 3 4 6 1 9 8 6 ( 熔模铸造用硅溶胶 技术要求 ( 见表 1 ) 。硅熔胶是一种优质硅熔胶熔模铸造用水 基粘结剂， 生产用于所有层( 面层和背层) 。硅熔胶 易配制成高粉液比的优质涂料， 涂料稳定性好。用 硅熔胶制成的型壳不需要化学硬化， 型壳制造过称 无空气污染。 表 1 熔模铸造用硅溶胶技术要求 化学成分 物理性能 ， 其他 牌号 S i O 2 N a 2 0 密度 g c m。 P H值 运动粘度 m m s 一 S i O 2 胶粒直径 m m 外观 稳定期 GR J 一2 6 2 42 8 O 3 1 ， 1 5 1 1 9 9 9 5 6 7一l 5 乳

12、白或淡 青色无夹杂 1年 G R J 一3 0 2 9 3 l O 5 1 2 O1 2 2 9一l O 8 92 O 乳 白或淡青色无夹杂 1 年 2 2 硅溶胶涂料的配比 正确地选择各种原材料的配比， 保证涂料有适 当的比重和粘度， 是涂料质量控制的关键( 见表2 ) 。 硅溶胶涂料中， 除了硅溶胶和耐火粉以外， 还应有一 定量的表面活性剂( J F C ) 及消泡剂( 正辛醇) 。 表2 硅溶胶涂料液的配方 种类 单位 面层( 1 ) 23层 45层 最外层 硅溶胶 k g l O 1 0 l O 1 0 锆英粉 k g 3 8 O 3 煤矸粉 k g 3 0 2 0 1 2 湿润剂 g

13、 2 0 消泡剂 g 2 0 粘度 8 3 0 3 5 3 0 1 0一 l 5 l 5 2 O 2 2 1 硅溶胶涂料的配比原则 控制涂料粘度以达到稳定模壳质量的目的， 配 制时按当时的实际情况， 当零件壁薄， 复杂或带有深 陷时， 涂料粘度取下限， 反之取上限。 2 2 2配制工艺 按涂料的配方取一定量的耐火粉料， 湿润剂， 消 泡剂， 先将湿润剂及消泡剂加入涂料桶中， 然后加入 硅溶胶， 开始搅拌， 在不断搅拌中加入耐火粉料， 待 全部加入完后， 继续搅拌 6 h1 2 h ， 稳定后测其粘 度， 过高加硅溶胶稀释， 过小则加入于一定量的耐火 粉料补充， 直至粘度合格为止。 2 3 硅溶

14、胶涂料液的制壳工艺 2 3 1 制壳场地工艺参数 涂料间温度： 2 2 一 2 5； 相对湿度： 4 5 6 5； 通风条件： 良 好。 2 3 2 涂料工艺过程 将清洗好的蜡模( 要求干燥后) 慢慢浸入 L型 涂料搅拌桶中， 并转动上下移动， 让涂料充分并均匀 湿润模组后， 取出慢慢转动至无涂料堆积， 滴落现象 时再挂砂， 使砂粒均匀附于涂料之上， 每层涂料的粘 度， 撒砂粒度的要求( 见表 3 ) 。面层涂料时要用专 用筛网过滤涂料中的砂粒等杂质， 以防止模壳中产 生砂粒等脱落而造成铸件夹灰夹砂。 表3 硅溶胶涂料的性能要求 型壳层数 面 涂料粘度 s 密度 g t il l 撒砂粒度 日

15、 l 3 03 5 1 8 7 2 O 3 8 0 1 0 0 ( 锆英砂 ) 2 3 0 1 8 41 8 5 3 0 6 0 ( 煤矸砂 ) 3 3 0 1 8 31 8 4 3 0 6 0 ( 煤矸砂 ) 4 l 52 O 1 8 l 1 8 2 1 6 3 0 ( 煤矸砂 ) 5 l 5 2 O 1 8 O1 8 1 1 6 3 0 ( 煤矸砂 ) 6 ( 最外层 ) l 52 O 1 7 91 8 O 2 3 3 硅溶胶每层型壳的干燥过程 硅溶胶在干燥过程中必须严格控制温度， Nx ,- 湿度及空气流速等， 具体工艺参数( 见表4 ) 如下。 表4 硅溶胶型壳干燥工艺参数 时间 h

16、层数 层 干燥温度 相对湿度 风速 m S 4 l 2 2 02 5 5 06 0 不宜吹风 6 35 8 6 3 0 3 0 5 O 3 当环境温度和相对湿度不易调整时， 可控制为一 定相对稳定额数值； 温度为 2 2 一 2 5， 湿度4 5 一6 5 。 ( 下转第 2 6页) 维普资讯 http:/ 铸适设备研究 2 0 0 6年第2期 2 ) 泡沫模样模样材料种类和密度决定 了 模样分解时的吸热量及分解产物的数量， 大的发气 量可能造成大量的气孔。模样连接处， 如果选用粘 结胶连接， 由于粘结胶的密度是泡沫塑料的几倍甚 至几十倍 ， 气化速度远比泡沫慢且气化温度高， 从而 容易在铸件

17、中形成气孔。 3 ) 涂料涂料的透气性能、 对模样液态分解 产物的润湿、 渗透性能及绝热性能对金属液的充型 能力有重要影响， 同时还应具有较高的高温强度， 否 则会导致较严重的粘砂 。 4 ) 真空度在浇注 的同时， 对密封砂箱抽真 空， 能极大地提高金属液的充型能力。抽真空一方 面可以大大抑制模样 的气态产物数量 ， 另一方面可 以加速模样气 、 液态分解产物逸出涂层及型砂的速 度。 5 ) 金属静压头增加静压头可以增大分解 产物逸出的驱动力。 增加分解产物的逸出速度 ， 从而 加快充型速度， 影响铸件质量。 6 ) 浇注系统浇注系统在消失模铸造工艺 中 具有十分重要的地位， 是铸件生产成败

18、的一个关键。 浇注系统各组元的截面积对充型的影响很小， 内浇口 的尺寸和数量对充型无明显影响， 但是， 浇注系统的 最小截面积应该保证充型前沿有足够快的金属液供 应速度， 以免前沿温降过大失去充型能力， 同时又要 避免浇注系统中流速过快， 以免引起冲砂缺陷 J 。 由此可知， 应用数值模拟软件对消失模充型凝 固过程进行数值模拟， 加速了对在实际生产中工艺参 数的优化， 提高了铸件的质量， 节省了时间和成本。 参考文献： 1 李锋军概述消失模铸造充型凝固过程的研究现状【 J 拖拉 机与农用运输车 ， 2 0 0 2， ( 4 ) 2 杨亚杰 铸造模拟软件 P r o e a s t ， C A

19、D C A M与制造业信息化 J 软件 3 朱丽娟， 赵 欣 消失模负压铸造液态金属流动前沿气隙的厚度 研究 J 铸造技术 ， 2 0 0 5 ， ( 9 ) 4 廖希亮， 范金辉， 姜青河消失模铸钢件气孔缺陷的分析及解 决措施 J 铸造技术。 2 0 0 4 ， ( 1 2 ) 5 袁子洲 消失模铸造充型过程数值模拟 J 特种铸造及有色 合 金 ， 2 0 0 5 ， 2 5 ： ( 2 ) + ( 上接第l 9页) 2 4 模壳脱蜡工艺 采用水浴脱蜡， 水温9 o 一 9 5， 脱蜡时间应 2 0 ra i n ， 以防止水沸腾造成砂粒或涂料进入模壳 中。 2 5 模壳的自 检 模壳的自检

20、由操作工 自己完成， 当有分层， 走 泡， 开裂， 烂头者为不合格， 浇口中有多余的涂料 ， 不 均匀附着者必须除去， 否则为不合格， 2 6 脱蜡槽清理 每次脱蜡结束后要将蜡水放出浇成蜡锭， 浇蜡 锭时要用 1 6 0目一 2 0 0目的筛网过滤去除蜡液中的 渣滓， 并将槽中的水全部放掉并将脱蜡槽打扫干净， 下次脱蜡时重新加入清洁的水。 3 焙烧工艺 3 1 单壳焙烧 模壳口 朝下， 放置于炉膛内， 焙烧温度9 0 0 一 l 0 5 0， 到温后保温 1 h 一 2 h 后开始取出浇注， 当 需要装箱时待小于4 5 0时出炉， 装箱。 3 2 装箱焙烧 认真仔细检查模壳质量， 凡有型腔开裂

21、， 剥落， 起皮等现象的模壳不予装箱。清除浇 口翻边及浮 砂， 模壳口朝下， 四周均匀拍摇模壳， 清除夹灰， 夹砂 及型腔表面的浮尘。用压缩空气吹净型腔内夹灰及 其表面浮尘后 1 0 0进行清水清洗模壳型腔， 去除 内部渣滓。再次轻轻拍摇模壳后装箱， 填砂至封住 横浇道为止， 填砂后用石棉板盖住浇 口并用两半缺 口的石棉板盖住砂箱上IS l ( 石棉板大小保证盖满整 个砂箱上口并伸出挡砂箱爆皮的边沿) ， 以防止焙 烧至浇注过程中砂箱爆皮落入模壳中而造成铸件夹 灰。如有浇 口损坏， 杯口有砂粒外露者， 则停止使 用， 经修补并经检验合格后方可再次使用。小于 4 5 0 o C 装炉， 箱式电阻

22、焙烧至9 0 0 oC， 保温 2 h 后方 可浇注。 4 结束语 本工艺于2 0 0 0年 2月在浙江余姚某精铸工厂 试验， 经过三个月生产表明： 精密铸造硅溶胶模壳制 造工艺能满足优质铸件生产要求。2 0 0 2年 9月以 后在无锡与张家港等地精铸工厂反复试验， 也能满 足优质铸件生产要求。五年多来的生产实践充分证 明精密铸造硅溶胶模壳制造工艺是成熟的， 为生产 合格模壳和精密铸件提供技术保障。 参考文献： 1 张明志 铸造词典 M 北京： 机械工业出版社， 1 9 8 6 2 宫克强 特种铸造 M 北京： 机械工业出版社 ， 1 9 8 2 3 姜不居 熔模铸造手册 M ， 北京： 机械工业出版社 。 2 0 0 0 维普资讯 http:/