一种采用泡沫钢与非占位涂料的精确成型金属型铸造方法
【专利摘要】一种采用泡沫钢与非占位涂料的精确成型金属型铸造方法，其技术方案为制作型腔比所需铸造的工件大一定尺寸的的模具基体，然后制作外形比工件小的陶瓷型芯，将陶瓷型芯固定，模具基体和陶瓷型芯之间形成一定的空隙；将发泡好的泡沫铝钢材料注入空隙中，并在空隙中成型；成型后，对泡沫钢进行加工，使其尺寸与所需铸造的工件尺寸精确匹配；将铸造所用涂料均匀填充、涂抹在泡沫钢的气孔和表面，即形成非占位的涂料层，可以进行浇铸操作。
【专利说明】一种采用泡沬钢与非占位涂料的精确成型金属型铸造方法
[0001]【技术领域】:
本发明属材料加工【技术领域】，特别涉及一种一种采用泡沫钢与非占位涂料的精确成型金属型铸造方法。
[0002]【背景技术】:
泡沫金属指孔隙度[多孔体中所有孔隙的体积与多孔体总体积之比]达到一定比例以上以上，具有一定强度和刚度的多孔金属。这类金属孔隙度高，孔隙直径可达至毫米级。它的透气性很高，几乎都是连通孔，孔隙比表面积大，材料容重很小。粉末冶金法制造泡沫金属，是在粉末中加入发泡剂(如NH4C1)，烧结时发泡剂挥发，留下孔隙。用电化学沉积法可以制得规则形状孔隙、孔隙率高达95%的泡沫金属，包括以Cu，Ni，NiCrFe, ZnCu, NiCu,NiCrff7NiFe等金属和合金为骨架的泡沫材料。将电化学沉积在多孔体上的金属，经烧结使沉积组分连接成整体，强度达到要求的高孔隙泡沫金属，孔隙度高，使用中可以填充更多的物质，如催化剂、电解质等。
[0003]含有泡沫状气孔的金属材料与一般烧结多孔金属相比，泡沫金属的气孔率更高，孔径尺寸较大，可达7毫米。由于泡沫金属是由金属基体骨架连续相和气孔分散相或连续相组成的两相复合材料，因此其性质取决于所用金属基体、气孔率和气孔结构，并受制备工艺的影响。通常，泡沫金属的力学性能随气孔率的增加而降低，其导电性、导热性也相应呈指数关系降低。当泡沫金属承受压力时，由于气孔塌陷导致的受力面积增加和材料应变硬化效应，使得泡沫金属具有优异的冲击能量吸收特性。
[0004]已实用的泡沫金属有铝、镍及其合金。泡沫铝及其合金质轻，具有吸音、隔热、减振、吸收冲击能和电磁波等特性，适用于导弹、飞行器和其回收部件的冲击保护层，汽车缓冲器，电子机械减振装置，脉冲电源电磁波屏蔽罩等。泡沫镍由于有连通的气孔结构和高的气孔率，因此具有高通气性、高比表面积和毛细力，多作为功能材料，用于制作流体过滤器、雾化器、催化器、电池电极板和热交换器等。
[0005]非占位涂料，亦称转移涂料，与占位涂料相对。一般涂料是在制好型、芯后涂敷，在无模样约束下涂敷固化，涂层厚度占据型腔有效空间位置，涂层表面的刷痕、流淌、堆积等均会复制在铸件表面上，影响铸件表面质量和尺寸精度。非占位涂料技术的出现可从根本上解决上述问题。其基本原理是先将涂料直接喷到芯盒表面，然后填砂紧实，涂料层和砂芯在芯盒的约束下同时固化，起模时涂料能从芯盒表面转移到砂芯表面从而制得带有涂料的精密砂芯。由于涂料层不占据型腔有效位置，因而不会影响铸件尺寸精度。
[0006]
【发明内容】
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鉴于以上技术的不足，本发明针对普通数控加工中心难以加工的大型工件，提出一种采用泡沫钢与非占位涂料的精确成型金属型铸造，其技术方案为制作型腔比所需铸造的工件大一定尺寸的的模具基体，然后制作外形比工件小的陶瓷型芯，将陶瓷型芯固定，模具基体和陶瓷型芯之间形成一定的空隙；将发泡好的泡沫铝钢材料注入空隙中，并在空隙中成型；成型后，对泡沫钢进行加工，使其尺寸与所需铸造的工件尺寸精确匹配；将铸造所用涂料均匀填充、涂抹在泡沫钢的气孔和表面，即形成非占位的涂料层，可以进行浇铸操作。
[0007]模具基体采用模具钢、高速钢、结构钢中的一种或几种制成，基体内部型腔尺寸比所需铸造的工件尺寸表面向外大出l~10mm。
[0008]陶瓷型芯采用氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硼化物陶瓷、硅化物陶瓷、氟化物陶瓷、硫化物陶瓷中的一种或几种，尺寸比所需铸造的工件尺寸小
[0009]泡沫钢采用粉末致密化法、填料-造孔法、渗流法中的一种制成，气孔孔径在
0.5~2mm之间，孔隙率在60~95%之间。
[0010]有益效果:
本发明所提出的一种采用泡沫钢与非占位涂料的精确成型金属型铸造方法，改进了传统金属型铸造中，由于涂料层厚度难以控制而无法精确成型的缺陷，极大地改进了金属型铸造的成型精度，因此降低了后期加工成本，更可以应用于一些难以加工、无法加工的铸件直接成型。同时，相对于传统的非占位涂料方法，本方法拓展了其应用范围，不再仅适用于传统的砂型铸造，而能应用于适合大批量自动化生产的金属型铸造，更适合未来铸造的需求。
[0011]【专利附图】
【附图说明】:
图1为采用泡沫钢与非占位涂料的精确成型金属型铸造方法示意图附图标记:1.模具基体，2.泡沫钢非加工区域，3.泡沫钢加工区域，4.陶瓷【具体实施方式】:
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下。结合图说明本
【发明内容】
所提及的一种用于大型工件加工的环形轨道工业机器人，用于大型铝铸件的加工。
[0012]模具基体采用模具钢制成，基体内部型腔尺寸比所需铸造的工件尺寸表面向外大出 10mnin
[0013]陶瓷型芯采用氧化物陶瓷，尺寸比所需铸造的工件尺寸小10mm。
[0014]泡沫钢采用粉末致密化法制成，气孔孔径在1mm，孔隙率80%。
[0015]泡沫钢制成后，按图1所示，将加工区域泡沫钢加工掉，形成于铸件尺寸匹配的内腔。
[0016]将铸造所用涂料均匀填充、涂抹在泡沫钢的气孔和表面，即形成非占位的涂料层，可以进行浇铸操作。
[0017] 申请人:声明，以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种采用泡沫钢与非占位涂料的精确成型金属型铸造方法，其特征在于:制作型腔比所需铸造的工件大一定尺寸的的模具基体，然后制作外形比工件小的陶瓷型芯，将陶瓷型芯固定，模具基体和陶瓷型芯之间形成一定的空隙；将发泡好的泡沫铝钢材料注入空隙中，并在空隙中成型；成型后，对泡沫钢进行加工，使其尺寸与所需铸造的工件尺寸精确匹配；将铸造所用涂料均匀填充、涂抹在泡沫钢的气孔和表面，即形成非占位的涂料层，可以进行烧铸操作。
2.根据权利1所述的精确成型金属型铸造方法，其特征在于:模具基体采用模具钢、高速钢、结构钢中的一种或几种制成，基体内部型腔尺寸比所需铸造的工件尺寸表面向外大出1~10臟。
3.根据权利1所述的精确成型金属型铸造方法，其特征在于:陶瓷型芯采用氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硼化物陶瓷、硅化物陶瓷、氟化物陶瓷、硫化物陶瓷中的一种或几种，尺寸比所需铸造的工件尺寸小
4.根据权利1所述的精确成型金属型铸造方法，其特征在于:泡沫钢采用粉末致密化法、填料-造孔法、渗流法中的一种制成，气孔孔径在0.之间，孔隙率在60~95%之间。
【文档编号】B22C9/06GK104439080SQ201410648197
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月15日 优先权日:2014年11月15日
【发明者】聂刚, 谢峰, 龙海敏 申请人:安徽省新方尊铸造科技有限公司