适合于铝合金材料的消失模铸造工艺的制作方法

专利名称：适合于铝合金材料的消失模铸造工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适合于铝合金材料的消失模铸造工艺。
背景技术：
综合检具(Cubing)是在不考虑白车身质量状况的前提下，单独制造一个与 整车或部分零件形状相同的一种检具，它广泛应用于汽车生产过程中检测和控制汽 车零件尺寸的质量，对于制造材料的选择有较高的标准，所以大多采用锻造铝合金 制造该种检具，以保证各项性能均能达标。而锻造铝合金的成本相对较为高昂，且 加工时间长、浪费也较大，最终零件产品可能只是方形板材的30%。如果采用铸造 铝合金铸造成型就能大大降低成本。但是目前所采用消失模铸造工艺成型(泡沬成 型)的铝合金铸件的毛坯存在粘砂、砂孔、夹砂、气孔等缺陷，及可加工性差和变 形量大等。

发明内容
本发明的目的在于提供一种适合于铝合金材料的消失模铸造工艺，以提高铸 造铝合金的成型质量。
为了实现所述目的，本发明的适合于铝合金材料的消失模铸造工艺，其特点 是，包括准备步骤，制作泡沫实体模型；造芯步骤，将泡沫实体模型涂敷耐火涂 料并充分干燥，在砂箱上形成浇口和流道后，固定并用湿型砂埋设该泡沫实体模型， 然后设置浇口和排气通道，该湿型砂是包括沙粒、水和粘接剂的混合物；浇铸步骤， 熔炼该铝合金材料，将熔融状的该铝合金材料的温度控制在预定温度，通过浇口进 行浇注；以及后处理步骤，割除铸件上的浇冒口，并对铸件进行热处理。
所述的适合于铝合金材料的消失模铸造工艺，其进一步的特点是，在所述造 芯步骤中，所述湿型砂中含有a-淀粉。
所述的适合于铝合金材料的消失模铸造工艺，其进一步的特点是，在所述浇铸步骤中，型腔内的湿压强度保持在70kpa-80kpa之间，湿型砂含水量为3.2-3.6%。所述的适合于铝合金材料的消失模铸造工艺，其进一步的特点是，在所述浇 铸步骤中，湿型砂的紧实率与含水量的比例在10-12之间。所述的适合于铝合金材料的消失模铸造工艺，其进一步的特点是，在所述造 芯步骤中，湿型砂的粒度为70/140目。所述的适合于铝合金材料的消失模铸造工艺，其进一步的特点是，熔融状的 该铝合金材料的温度控制在700摄氏度 720摄氏度之间。所述的适合于铝合金材料的消失模铸造工艺，其进一步的特点是，在所述造 芯步骤中，湿型砂采用优质膨润土和煤粉作为聚渣剂。由于采用前述技术方案，本发明的有益效果是，用湿型砂代替传统的干砂， 减少了砂孔缺陷；并且采用型砂粒度70/140目的湿型砂，以粘降低砂缺陷；还由 于采用了优质膨润土和煤粉来替代稻草灰或干砂当作聚渣剂，并在砂子中加入少量 a-淀粉用来改善型砂韧性，降低起模摩擦阻力，增表面风干度；还由于铸造过程 中使湿压强度保持在在70 80kPa左右，含水量为3.2 3.6%，使(紧实率)/(含水量) 的比例在10 12的范围，这样就能提高型砂韧性和减少砂孔的缺陷；最后由于将 熔融状的该铝合金材料的温度控制在700摄氏度 720摄氏度之间，可以减少气孔 缺陷的发生。下面，将结合具体实施方式
对本发明的前述目的、技术方案和优点进行详细 的说明。
具体实施方式
在本发明的一实施例中，适合于铝合金材料的消失模铸造工艺主要包括准备 步骤、造芯步骤、浇铸步骤和后处理步骤。在下面的描述中，与现有技术相似的部 分仅进行一般性的描述。在准备步骤中，制作泡沫实体模型，泡沫实体模型的制作方法可依照现有技 术的适合于消失模铸造工艺的模型生产方法进行， 一般包括预发泡、模型成型和模 型簇组合等步骤，预发泡步骤主要是将聚苯乙烯珠粒预发到适当密度， 一般通过蒸 汽快速加热来进行，在模型成型步骤中，经过预发泡的珠粒要先进行稳定化处理， 然后再送到成型机的料斗中，通过加料孔进行加料，模具型腔充满预发的珠粒后，4开始通入蒸汽，使珠粒软化、膨胀，挤满所有空隙并且粘合成一体，这样就完成了 泡沫模型的制造过程，成型后，在模具的水冷腔内通过大流量水流对模型进行冷却， 然后打开模具取出模型；在模型簇组合步骤中，模型熟化稳定后，可对分块模型进 行胶粘结合，得到最终的与铸件的形状和结构相同的泡沫实体模型，该铸件可以是 汽缸体、汽缸盖、曲轴、变速箱、进气管、排气管及刹车毂等铸件。接下来，进行造芯步骤。在造芯步骤中，首先将泡沫实体模型涂敷耐火涂料并充分干燥，例如，把泡沫实体模型浸入耐火涂料中，然后在大约3(fc 60°C (86-140F)的空气循环烘炉中干燥2 3个小时；然后，在砂箱上形成浇口和流道 后，固定并用湿型砂埋设该泡沫实体模型，然后设置浇口和排气通道，该湿型砂是 包括沙粒、水和粘接剂的混合物，粘接剂可以是粘土，在该湿型砂中，沙粒占大部 分。排气通道主要用于在泡沫实体模型汽化后排出由此产生的气体。湿型砂埋设该 泡沫实体模型时，最好压实到松装密度的20-80%。所述耐火涂料可以是涂料的主 要成分是耐火度高、高温化学稳定性好的粉状材料和粘结剂，另外还加有便于施涂 的载体(水或其他溶剂)和各种附加物。接着，进行浇铸步骤。在浇铸步骤中，首先是熔炼该铝合金材料，例如，通 过坩锅熔化铝锭，待铝锭全部融化后，将清渣济、变质济分别置于铝水中，等待5 分钟变质，将坩锅内铝渣清除干净，用测量仪测量铝水温度， 一般铝水温度应控制 在700摄氏度 720摄氏度，并适当保温一定时间，先测算铸件的理论重量，然后 将铝液倒入事先准备好的座包，使该铸件在浇铸时更加平稳和连续，以免产生氧化 皮等铸造缺陷。然后，通过浇口进行浇注，熔融状的铝合金材料从流道进入由泡沫 实体模型充满的型腔内，高温的铝合金材料使得泡沫实体模型被汽化，汽化所产生 的气体从排气通道被排出，待铝合金材料熔液占据泡沫实体模型的空间后，得到铝 合金材料铸件。在前述的造芯步骤中，在用湿型砂埋设泡沫实体模型之前，可以在 实体模型的重要面上设置冷铁，冷铁在目标物体表面产生激冷降温作用，以有效地 降低铝合金液的侵蚀，达到保护目标物的目的，所述冷铁可以是翻铜成型所得的铜 冷铁，当然不限于此，还可以是铁冷铁等。最后，进行后处理步骤，即割除铸件上的浇冒口，并对铸件进行热处理。在 该步骤，打开砂箱前必须在浇铸后4小时以后进行，开箱过程中须小心谨慎，不得 将铸件重要型面敲击，以免变形。在所述造芯步骤中，所述湿型砂中可以混合有a-淀粉，以改善砂型的韧性， 降低起模摩擦阻力，增加铸件表面风干度。并且，经本申请的发明人的研究表明，在传统的铸造工艺中，砂孔缺陷主要 是由于采用了稻草灰或干砂当作聚渣剂。故在所述造芯步骤中，最好采用优质膨润 土和煤粉作为湿型砂的聚渣剂，以降低砂孔缺陷。此外，在所述浇铸步骤中，最好使型腔内的湿压强度保持在70-80kpa的范围， 湿型砂的含水量在3.2-3.6%之间且紧实率和含水量的比例在10-12之间，以进一步 提高湿型砂的韧性和减少砂孔的缺陷。再者，气孔缺陷主要有裹携气孔、侵入气孔、析出气孔和反应气孔四个类型， 鉴别气孔的类型和生成原因是很不容易的。根据发明人的生产经验，提高浇注温度 30 5(TC就可以减少气孔缺陷的发生，故在所述浇铸步骤中，熔融状的该铝合金材 料的温度控制在700摄氏度 720摄氏度之间。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，任何 熟悉本领域的一般技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，应当可作出种 种的等效的变化或替换。因此，本发明的保护范围当视后附的本申请权利要求 所界定的范围为准。
权利要求
1.一种适合于铝合金材料的消失模铸造工艺，其特征在于，包括准备步骤，制作泡沫实体模型；造芯步骤，将泡沫实体模型涂敷耐火涂料并充分干燥，在砂箱上形成浇口和流道后，固定并用湿型砂埋设该泡沫实体模型，然后设置浇口和排气通道，该湿型砂是包括沙粒、水和粘接剂的混合物；浇铸步骤，熔炼该铝合金材料，将熔融状的该铝合金材料的温度控制在预定温度，通过浇口进行浇注；以及后处理步骤，割除铸件上的浇冒口，并对铸件进行热处理。
2. 根据权利要求1所述的适合于铝合金材料的消失模铸造工艺，其特征在于， 在所述造芯步骤中，所述湿型砂中含有a-淀粉。
3. 根据权利要求1所述的适合于铝合金材料的消失模铸造工艺，其特征在于， 在所述浇铸步骤中，型腔内的湿压强度保持在70kpa-80kpa之间，湿型砂含水量为 3.2-3.6%。
4. 根据权利要求3所述的适合于铝合金材料的消失模铸造工艺，其特征在于， 在所述浇铸步骤中，湿型砂的紧实率与含水量的比例在10-12之间。
5. 根据权利要求1所述的适合于铝合金材料的消失模铸造工艺，其特征在于， 在所述造芯步骤中，湿型砂的粒度为70/140目。
6. 根据权利要求1所述的适合于铝合金材料的消失模铸造工艺，其特征在于， 熔融状的该铝合金材料的温度控制在700摄氏度 720摄氏度之间。
7. 根据权利要求1所述的适合于铝合金材料的消失模铸造工艺，其特征在于， 在所述造芯步骤中，湿型砂采用膨润土和煤粉作为聚渣剂。
全文摘要
一种适合于铝合金材料的消失模铸造工艺，其目的在于提高铸造铝合金的成型质量，包括准备步骤，制作泡沫实体模型；造芯步骤，将泡沫实体模型涂敷耐火涂料并充分干燥，在砂箱上形成浇口和流道后，固定并用湿型砂埋设该泡沫实体模型，然后设置浇口和排气通道，该湿型砂是包括沙粒、水和粘接剂的混合物；浇铸步骤，熔炼该铝合金材料，将熔融状的该铝合金材料的温度控制在预定温度，通过浇口进行浇注；以及后处理步骤，割除铸件上的浇冒口，并对铸件进行热处理。
文档编号B22C9/04GK101554644SQ20081003584
公开日2009年10月14日 申请日期2008年4月10日 优先权日2008年4月10日
发明者倪为华, 张鹰海 申请人:上海大众汽车有限公司