专利名称：一种防粘砂铸钢消失模铸造工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及铸造领域，特别涉及消失模铸钢制造技术领域，具体涉及一种防粘砂铸钢消失模铸造工艺。
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，埋在干石英砂中振动造型，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。与传统铸造技术相比，消失模铸造有下列特点1.铸件质量好,成本低；2.材质不限，大小皆宜；3.尺寸精度高，表面光洁，减少清理工作量；4.内部缺陷大大减少，组织致密；5.可实现大规模、大批量生产，可以大大改善作业环境、降低劳动强度、减少能源消耗。虽然消失模铸造工艺目前得到较快发展，但涂料技术还达不到理想的要求。因涂料性能直接影响铸件的质量，涂料除了隔离金属液和型砂的直接接触，防止铸件产生机械粘砂和化学粘砂外，还有一个重要作用形成和保持铸件型腔。所以必须具有较高的常温强度以及高温强度，并且要有合适的高温透气性。然而，目前涂料的质量还有各方面的缺点，比如在铸钢生产中，浇铸冷却后，消失模涂料不容易从铸件上剥离，大幅增加后续砂轮打磨处理成本。针对上述现象，申请人经过涂层残片分析，涂层内层与钢水直接接触，外层与型砂直接接触。浇铸时，高温钢水会将涂料内层润湿并浸入涂料骨料颗粒间隙。待浇铸完毕后，在铸件缓慢冷却过程中，钢水将涂层与铸件凝结成一体，从而使涂层难以从铸件表面剥离。从以上分析得知，只有让钢水不能浸入骨料颗粒间隙，形成明显的分界线，才能避免这种现象。然而由于骨料颗粒不能太小，否则会造透气性下降，模样气化产物不能顺利透出，会造成气孔、夹渣现象，使得铸件品质下降。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，申请人对涂料的配方作出调整，使涂层内部在高温浇注时能生成一层熔融状态的玻璃相，这样就能成功阻挡在钢水渗入耐火骨料之间。本发明的目的在于提供一种防粘砂铸钢消失模铸造工艺。为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下一种防粘砂铸钢消失模铸造工艺，包含以下步骤I)将与铸件尺寸形状相似的泡沫模型粘结组合成模型簇；2)制备内层涂料a)在膨润土中加入水，高速搅拌后得到膨润土浆；b)将水玻璃、羧甲基纤维素钠、正辛醇、脂肪醇聚氧乙烯醚加入水中，配制成水溶液；c)将步骤a)得到的膨润土浆和石英粉加入步骤b)得到的水溶液中，在不断搅拌下加入水混制成内层涂料；3)制备外层涂料d)在钠基膨润土中加入水，高速搅拌后得到钠基膨润土浆；e)将白溶胶、羧甲基纤维素钠、正辛醇、脂肪醇聚氧乙烯醚加入水中，配制成水溶液；f)将步骤d)得到的钠基膨润土浆和高铬钢玉加入步骤e)得到的水溶液中，在不断搅拌下加入水混制成外层涂料；4)消失模模样首先浸入内层涂料，取出后干燥处理；干燥后再挂涂外层涂料，干 燥；5)将步骤4)得到的模型置于沙箱内，填上干沙，进行震动紧实，在沙箱上覆盖塑料薄膜并对沙箱内抽真空；6)将熔化的金属浇铸到模型区域，消失模气化，金属置换模型，经冷却后取出铸件。进一步地，步骤2)中制备内层涂料的各组分的配比为石英粉25 75重量份、膨润土广3重量份、水玻璃O. 5^1. 5重量份、羧甲基纤维素钠O. 75^2. 25重量份、正辛醇O. 15 O. 45重量份，脂肪醇聚氧乙烯醚O. 15 O. 45重量份。在本发明的实施例中，步骤2)中制备内层涂料的各组分的配比为石英粉50重量份、膨润土 2重量份、水玻璃I重量份、羧甲基纤维素钠I. 5重量份、正辛醇O. 3重量份，月旨肪醇聚氧乙烯醚O. 3重量份。步骤a)中，膨润土与加入的水的重量比为1:10 ;步骤b)中，水玻璃与加入的水的重量比为1:20 ;步骤c)中，石英粉与在不断搅拌下加入的水的重量比为1:1。进一步地，步骤3)中制备外层涂料的各组分的配比为高铬钢玉25 75重量份、钠基膨润土 I. 5^4. 5重量份、白溶胶O. 25、. 75重量份、羧甲基纤维素钠O. 75^2. 25重量份、正辛醇O. 15^0. 45重量份，脂肪醇聚氧乙烯醚O. 15^0. 45重量份。在本发明的实施例中，步骤3)中制备外层涂料的各组分的配比为高铬钢玉50重量份、钠基膨润土 3重量份、白溶胶O. 5重量份、羧甲基纤维素钠I. 5重量份、正辛醇O. 3重量份，脂肪醇聚氧乙烯醚O. 3重量份。步骤d)中，钠基膨润土与加入的水的重量比为1:10 ;步骤e)中，白溶胶与加入的水的重量比为1:40 ;步骤f)中，高铬钢玉与在不断搅拌下加入的水的重量比为1:1。进一步地，步骤c)和f)中的搅拌方式为先高速搅拌I小时再低速搅拌排出内层涂料和外层涂料中卷入的气体，保持低速搅拌10小时左右。在本发明的实施例中，步骤4)中挂涂外层涂料的次数为2-5次。干燥温度为4(T60°C，干燥时间为2-8小时。本发明具有以下有益效果铸件冷却后，大部分涂片自动从铸件表面剥离，剥离效果突出。即使少部分没剥落的涂层，后续处理也大为简化，节省了大量人工。经涂料残片分析，涂层没有被钢水侵入，涂层内层的耐火骨料颗粒间受到融化的玻璃相填充，阻止了钢水的入侵，同时也避免了铸件粘砂现象。
图I是本发明公开的防粘砂铸钢消失模铸造工艺的流程图。
具体实施例方式以下结合实施例对本发明作进一步说明，但并非限制本发明的应用范围。实施例I一种防粘砂铸钢消失模铸造工艺，包含以下步骤I)将与铸件尺寸形状相似的泡沫模型粘结组合成模型簇；2)制备内层涂料
a)在I重量份膨润土中加入10重量份水，高速搅拌5小时后得到膨润土浆；b)I. 5重量份水玻璃、2. 25重量份羧甲基纤维素钠、O. 15重量份正辛醇、O. 45重量份脂肪醇聚氧乙烯醚加入30重量份水中，配制成水溶液；c)将步骤a)得到的膨润土浆和25重量份石英粉加入步骤b)得到的水溶液中，在不断搅拌下加入25重量份水混制成内层涂料，搅拌方式为先高速搅拌I小时再低速搅拌排出内层涂料中卷入的气体，保持低速搅拌8小时；3)制备外层涂料d)在I. 5重量份钠基膨润土中加入15重量份水，高速搅拌7小时后得到钠基膨润土衆;e)将O. 75重量份白溶胶、2. 25重量份羧甲基纤维素钠、O. 15重量份正辛醇、O. 45重量份脂肪醇聚氧乙烯醚加入30重量份水中，配制成水溶液；f )将步骤d)得到的钠基膨润土浆和25重量份高铬钢玉加入步骤e)得到的水溶液中，在不断搅拌下加入25重量份水混制成外层涂料，搅拌方式为先高速搅拌I小时再低速搅拌排出外层涂料中卷入的气体，保持低速搅拌11小时；4)消失模模样首先浸入内层涂料，取出后干燥处理；干燥后再挂涂外层涂料，干燥；5)将步骤4)得到的模型置于沙箱内，填上干沙，进行震动紧实，在沙箱上覆盖塑料薄膜并对沙箱内抽真空；6)将熔化的金属浇铸到模型区域，消失模气化，金属置换模型，经冷却后取出铸件。实施例2一种防粘砂铸钢消失模铸造工艺，包含以下步骤I)将与铸件尺寸形状相似的泡沫模型粘结组合成模型簇；2)制备内层涂料a)在3重量份膨润土中加入30重量份水，高速搅拌7小时后得到膨润土浆；b)将O. 5重量份水玻璃、O. 75重量份羧甲基纤维素钠、O. 45重量份正辛醇、O. 15重量份脂肪醇聚氧乙烯醚加入10重量份水中，配制成水溶液；c)将步骤a)得到的膨润土浆和75重量份石英粉加入步骤b)得到的水溶液中，在不断搅拌下加入75重量份水混制成内层涂料，搅拌方式为先高速搅拌I小时再低速搅拌排出内层涂料中卷入的气体，保持低速搅拌10小时；3)制备外层涂料
d)在4. 5重量份钠基膨润土中加入45重量份水，高速搅拌5小时后得到钠基膨润土衆;e)将O. 75重量份白溶胶、O. 75重量份羧甲基纤维素钠、O. 15重量份正辛醇、O. 45重量份脂肪醇聚氧乙烯醚加入30重量份水中，配制成水溶液；f )将步骤d)得到的钠基膨润土浆和75重量份高铬钢玉加入步骤e)得到的水溶液中，在不断搅拌下加入75重量份水混制成外层涂料，搅拌方式为先高速搅拌I小时再低速搅拌排出外层涂料中卷入的气体，保持低速搅拌10小时；4)消失模模样首先浸入内层涂料，取出后干燥处理；干燥后再挂涂外层涂料，干燥；
5)将步骤4)得到的模型置于沙箱内，填上干沙，进行震动紧实，在沙箱上覆盖塑料薄膜并对沙箱内抽真空；6)将熔化的金属浇铸到模型区域，消失模气化，金属置换模型，经冷却后取出铸件。实施例3一种防粘砂铸钢消失模铸造工艺，包含以下步骤I)将与铸件尺寸形状相似的泡沫模型粘结组合成模型簇；2)制备内层涂料a)在2重量份膨润土中加入20重量份水，高速搅拌6小时后得到膨润土浆；b)将I重量份水玻璃、I. 5重量份羧甲基纤维素钠、O. 3重量份正辛醇、O. 3重量份脂肪醇聚氧乙烯醚加入20重量份水中，配制成水溶液；c)将步骤a)得到的膨润土浆和50重量份石英粉加入步骤b)得到的水溶液中，在不断搅拌下加入50重量份水混制成内层涂料，搅拌方式为先高速搅拌I小时再低速搅拌排出内层涂料中卷入的气体，保持低速搅拌11小时；3)制备外层涂料d)在3重量份钠基膨润土中加入30重量份水，高速搅拌6小时后得到钠基膨润土浆；e)将O. 5重量份白溶胶、I. 5重量份羧甲基纤维素钠、O. 3重量份正辛醇、O. 3重量份脂肪醇聚氧乙烯醚加入20重量份水中，配制成水溶液；f )将步骤d)得到的钠基膨润土浆和50重量份高铬钢玉加入步骤e)得到的水溶液中，在不断搅拌下加入50重量份水混制成外层涂料，搅拌方式为先高速搅拌I小时再低速搅拌排出外层涂料中卷入的气体，保持低速搅拌11小时；4)消失模模样首先浸入内层涂料，取出后干燥处理；干燥后再挂涂外层涂料，干燥；5)将步骤4)得到的模型置于沙箱内，填上干沙，进行震动紧实，在沙箱上覆盖塑料薄膜并对沙箱内抽真空；6)将熔化的金属浇铸到模型区域，消失模气化，金属置换模型，经冷却后取出铸件。在本发明的实施例中，可以根据铸件情况可以挂涂外层涂料多次，例如2-5次。另夕卜，为降低浇注时的发气量，保证铸件质量，泡沫塑料模样涂上涂料后必须烘干，保证足够的干燥时间使涂料烘干、烘透，温度控制在40-60度，时间2-8小时，必要时使用微波烘干燥，可以短时间内完成干燥过程。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明 权利要求的保护范围当中。
权利要求
1.一种防粘砂铸钢消失模铸造工艺，其特征在于，包含以下步骤 1)将与铸件尺寸形状相似的泡沫模型粘结组合成模型簇； 2)制备内层涂料 a)在膨润土中加入水，高速搅拌后得到膨润土浆； b)将水玻璃、羧甲基纤维素钠、正辛醇、脂肪醇聚氧乙烯醚加入水中，配制成水溶液； c)将步骤a)得到的膨润土浆和石英粉加入步骤b)得到的水溶液中，在不断搅拌下加入水混制成内层涂料； 3)制备外层涂料 d)在钠基膨润土中加入水，高速搅拌后得到钠基膨润土浆； e)将白溶胶、羧甲基纤维素钠、正辛醇、脂肪醇聚氧乙烯醚加入水中，配制成水溶液； f)将步骤d)得到的钠基膨润土浆和高铬钢玉加入步骤e)得到的水溶液中，在不断搅拌下加入水混制成外层涂料； 4)消失模模样首先浸入内层涂料，取出后干燥处理；干燥后再挂涂外层涂料，干燥； 5)将步骤4)得到的模型置于沙箱内，填上干沙，进行震动紧实，在沙箱上覆盖塑料薄膜并对沙箱内抽真空； 6)将熔化的金属浇铸到模型区域，消失模气化，金属置换模型，经冷却后取出铸件。
2.根据权利要求I所述的防粘砂铸钢消失模铸造工艺，其特征在于，步骤2)中制备内层涂料的各组分的配比为石英粉25 75重量份、膨润土 f 3重量份、水玻璃O. 5^1. 5重量份、羧甲基纤维素钠O. 75^2. 25重量份、正辛醇O. 15^0. 45重量份，脂肪醇聚氧乙烯醚O.15 O. 45重量份。
3.根据权利要求2所述的防粘砂铸钢消失模铸造工艺，其特征在于，步骤2)中制备内层涂料的各组分的配比为石英粉50重量份、膨润土 2重量份、水玻璃I重量份、羧甲基纤维素钠I. 5重量份、正辛醇O. 3重量份，脂肪醇聚氧乙烯醚O. 3重量份。
4.根据权利要求2或3所述的防粘砂铸钢消失模涂料的制备方法，其特征在于，步骤a)中，膨润土与加入的水的重量比为1:10 ;步骤b)中，水玻璃与加入的水的重量比为1:20 ;步骤c)中，石英粉与在不断搅拌下加入的水的重量比为1:1。
5.根据权利要求I所述的防粘砂铸钢消失模铸造工艺，其特征在于，步骤3)中制备外层涂料的各组分的配比为高铬钢玉25 75重量份、钠基膨润土 I. 5^4. 5重量份、白溶胶O.25、. 75重量份、羧甲基纤维素钠O. 75 2. 25重量份、正辛醇O. 15 O. 45重量份，脂肪醇聚氧乙烯醚O. 15 O. 45重量份。
6.根据权利要求4所述的防粘砂铸钢消失模铸造工艺，其特征在于，步骤3)中制备外层涂料的各组分的配比为高铬钢玉50重量份、钠基膨润土 3重量份、白溶胶O. 5重量份、羧甲基纤维素钠I. 5重量份、正辛醇O. 3重量份，脂肪醇聚氧乙烯醚O. 3重量份。
7.根据权利要求5或6所述的防粘砂铸钢消失模涂料的制备方法，其特征在于，步骤d)中，钠基膨润土与加入的水的重量比为1:10 ;步骤e)中，白溶胶与加入的水的重量比为1:40 ;步骤f)中，高铬钢玉与在不断搅拌下加入的水的重量比为1:1。
8.根据权利要求I所述的防粘砂铸钢消失模铸造工艺，其特征在于，步骤c)和f)中的搅拌方式为先高速搅拌I小时再低速搅拌排出内层涂料和外层涂料中卷入的气体，保持低速搅拌10小时左右。
9.根据权利要求I所述的防粘砂铸钢消失模铸造工艺，其特征在于，步骤4)中，挂涂外层涂料的次数为2-5次。
10.根据权利要求I所述的防粘砂铸钢消失模铸造工艺，其特征在于，步骤4)中，干燥温度为4(T60°C，干燥时间为2-8小时。
全文摘要
本发明涉及一种防粘砂铸钢消失模铸造工艺，包括制作模型簇、制备内层涂料、制备外层涂料、用内层涂料和外层涂料处理消失模模样、振动造型、浇铸置换和冷却等步骤。经涂料残片分析，涂层没有被钢水侵入，涂层内层的耐火骨料颗粒间受到融化的玻璃相填充，阻止了钢水的入侵，同时也避免了铸件粘砂现象。
文档编号B22C3/00GK102873263SQ20121032002
公开日2013年1月16日 申请日期2012年8月31日 优先权日2012年8月31日
发明者陈立国 申请人:太仓科博尔精密铸业有限公司