一种减少壳型铸造铸件变形和粘砂的方法
阅读说明：本技术 一种减少壳型铸造铸件变形和粘砂的方法 (Method for reducing deformation and sand adhesion of shell mold casting ) 是由 魏子云 殷亚军 郑力心 于 2021-09-07 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种减少壳型铸造铸件变形和粘砂的方法,将制备好的壳型置于与壳型外形一致的壳型夹套中,然后将夹套夹紧浇注,夹套不仅能保证壳型的整体强度和刚度,抑制浇注和冷却过程中壳型的变形,还能均匀地导出金属凝固过程中释放的热量,减少因冷却速度不均匀产生的热应力,最终减少铸件的变形和粘砂。本发明的特征在于：壳型固化；壳型热喷涂；利用壳型夹套工装对壳型夹紧；对组装完毕的整个壳型套工装进行低温烘烤；浇注后打开壳型套落砂取件,本发明能有效抑制壳型铸件因壳型强度低、夹紧力不足而引起的铸件变形和粘砂等铸造缺陷,还能提高铸件内部的致密性,从而大幅提升铸件的合格率。(The invention discloses a method for reducing deformation and sand sticking of a shell mold casting, which comprises the steps of placing a prepared shell mold in a shell mold jacket consistent with the shape of the shell mold, clamping and pouring the jacket, wherein the jacket not only can ensure the integral strength and rigidity of the shell mold, inhibit the deformation of the shell mold in the pouring and cooling processes, but also can uniformly guide out heat released in the metal solidification process, reduce thermal stress generated due to non-uniform cooling speed, and finally reduce the deformation and sand sticking of the casting. The invention is characterized in that: curing the shell mold; shell mold thermal spraying; clamping the shell by utilizing a shell type jacket tool; baking the assembled whole shell mold sleeve tool at low temperature; the invention can effectively inhibit casting defects such as casting deformation, sand sticking and the like of the shell type casting caused by low shell strength and insufficient clamping force, and can also improve the compactness of the interior of the casting, thereby greatly improving the qualification rate of the casting.)
技术领域
本发明涉及壳型铸造技术领域，尤其涉及一种减少壳型铸造铸件变形和粘砂的方法。
背景技术
随着制造业的不断发展，机械装备对铸造零件的内部质量、形状精度和尺寸精度提出了越来越高的要求，现有的覆膜砂壳形铸造技术生产的零件具有尺寸准确、表面质量好、节约材料等优点，因此被广泛应用，利用该技术能够制作出壳厚均匀的壳型，相比于其它的铸造技术，壳厚均匀的砂壳能获得组织比较均匀的铸件。
然而，壳型的壁厚相对较薄，强度相对较低，最终导致铸件的形状和尺寸精度难以保障，壳型的夹紧目前是一个亟待解决的问题，传统的利用围砂加压铁或是利用夹板螺栓结构来夹紧砂型的方法虽然有一定的效果，但很容易出现胀箱、跑水、粘砂和夹板变形等问题，这些问题的出现和两方面因素有关，一方面，浇注过程中的金属液流入到型腔中将与型腔内的空气和壳型发生热交换，由此产生的气压差对壳型产生较大的冲击，从而导致壳型表面局部溃散，而溃散的砂粒/砂块与金属液一起进入型腔，在铸件表面形成凸出或凹陷的疤痕，即橘皮、结疤等缺陷，同时，壳型自身也会由于受热膨胀而发生变形，另一方面，壳型在浇注和冷却过程中会因升温和降温而产生应力，而铸件在凝固冷却过程中却难以将这些应力释放，非常容易产生胀箱缺陷，导致铸件变形，当铸件变形量较大而难以满足形状精度和尺寸精度的要求时，将直接报废，因此，采取有效措施减少铸造过程中壳型的变形和冲砂，对于控制铸件的形状精度和尺寸精度、提高铸件的合格率意义重大。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种减少壳型铸造铸件变形和粘砂的方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种减少壳型铸造铸件变形和粘砂的方法，包括如下步骤：
步骤1)使用由耐火骨料、黏结剂、固化剂、润滑剂和特殊添加剂等组成的覆膜砂作为原材料，将模具加热到170～250℃，通过射砂、保温使覆膜砂固化、成型，其中射砂压力为0.5～1.5MPa，射砂时间为5～20s，固化时间为120～200s，最终得到厚度为3～50mm、满足要求的壳型和壳芯。
步骤2)将壳型从高温模具中取出后，采用锆英粉成分的水基涂料立即对壳型进行热喷涂，提高壳型表面的致密度和光洁度。
步骤3)将壳型放入到壳型夹套中(该夹套的内轮廓与壳型的外轮廓一致，两者装配后的间隙在0.3mm以内；夹套的材质为铸铁，各处壁厚均匀，平均壁厚在5～100mm)，下芯合型后将上下壳型夹套夹紧，夹套上留有设置浇口杯及排气冒口的粘接口，以便于浇注。
步骤4)对组装完毕的含有壳型的壳型夹套工装进行烘烤干燥，烘烤温度控制在140～250℃，烘烤时间为2～5h。
步骤5)将出炉温度为1550～1570℃的铁液进行球化处理，降温至1370～1400℃浇注，浇注时进行随流孕育，浇注时间控制在1～5min，浇注后3～6h打开壳型夹套，随后落砂、清理铸件。
优选地，射砂压力为1～1.5MPa，射砂时间为15～20s，固化时间为180～200s，得到的壳型厚度为30～50mm，壳形夹套厚度为5～10mm。
优选地，射砂压力为0.7～1MPa，射砂时间为10～15s，固化时间为150～180s，得到的壳型厚度为10～30mm，壳形夹套厚度则为10～30mm。
优选地，射砂压力为0.5～0.7MPa，射砂时间为5～10s，固化时间为120～150s，得到的壳型厚度为3～10mm，壳形夹套厚度则为30～100mm。
本发明具有以下有益效果：
1、对壳型进行热喷涂能减少其表面的孔隙，提高其致密度，有利于减少型砂受热产生的气体侵入铸件，同时防止铁液渗入型壳、减少壳型受热膨胀而产生的粘砂、夹砂结疤类缺陷，提高铸件表面质量。
2、壳型夹套外形与壳型一致，厚度均匀，强度高，在保证壳型整体刚度和强度的前提下，非常均匀地传递浇注时产生的热量，从而减少铸件由于冷却速度不均匀引起的热应力，这将极大的提高铸件的致密性和组织均匀性，减少铸件变形。
3、对于某些铸铁材料，如灰铸铁、蠕墨铸铁和球墨铸铁等，在凝固过程中由于析出石墨而发生体积膨胀，如果壳型的锁紧力不够或强度太低，易发生胀箱跑水而使铸件发生变形，壳型夹套的锁紧力足够大而且强度和刚度大，充分利用石墨膨胀在铸件内部建立压力，实现自补缩，提高铸件致密性。
4、壳型夹套的使用能降低壳型厚度，从而减少覆膜砂的使用量，降低生产成本及转运过程中的劳动强度。
附图说明
图1为本发明中的壳型铸件示意图；
图2为实施例中的铸件微观组织图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
采用废钢，生铁，铁屑为原料配料，采用冲天炉—电炉双联熔炼，冲天炉熔炼原铁水，电炉加合金调成分，得到所需的铁水进行浇注准备。具体的实施步骤如下：
步骤1)使用由耐火骨料、黏结剂、固化剂、润滑剂和特殊添加剂等组成的覆膜砂作为原材料，将模具加热到170～215℃，通过射砂、保温使覆膜砂固化、成型，其中射砂压力为1～1.5MPa，射砂时间为15～20s，固化时间为180～200s，最终得到厚度为30～50mm的壳型和满足要求的壳芯。
步骤2)将壳型从高温模具中取出后，采用锆英粉成分的水基涂料对刚取出的砂壳进行热喷涂，增强壳型表面的致密度和光洁度。
步骤3)将壳型放入壳型夹套中(该夹套的内轮廓与壳型的外轮廓一致，厚度均匀，厚度为5～10mm，材料为铸铁)，下芯并合型后将上下壳型夹套工装夹紧，夹套上留有位置方便单独粘接浇口杯及排气冒口，从而方便浇注。
步骤4)对组装完毕的整个壳型夹套工装进行低温烘烤，去除壳型中吸附的水分、潮气等，烘烤温度控制在150℃～180℃，烘烤时间为4～5h。
步骤5)将出炉温度为1550～1570℃的铁液，在温度为1370～1400℃进行浇注，浇注前已经对铁液进行了球化处理，孕育处理则是采用随流孕育的方法，整个浇注过程的浇注时间控制在3～4min，浇注结束后4～5h打开夹套开始落砂清理，取出铸件。
通过此方法得到的铸件的质量如表1所示：
实施例2
采用生铁、废钢、硅铁、锰铁、电解铜、锑锭为原料配料，采用冲天炉—电炉双联熔炼，冲天炉熔炼原铁液，电炉加合金调成分，得到所需的铁液，准备浇注。具体的实施步骤如下：
步骤1)使用由耐火骨料、黏结剂、固化剂、润滑剂和特殊添加剂等组成的覆膜砂作为原材料，将模具加热到170～215℃，通过射砂、保温使覆膜砂固化、成型，其中，射砂压力为0.7～1MPa，射砂时间为10～15s，固化时间为150～180s，最终得到厚度为10～30mm的壳型和满足要求的壳芯。
步骤2)将壳型从高温模具中取出后，采用锆英粉成分的水基涂料对刚取出的砂壳进行热喷涂，提高壳型表面的致密度和光洁度。
步骤3)将壳型放入壳型夹套中(该夹套的内轮廓与壳型的外轮廓一致，厚度均匀，厚度为10～30mm，材料为铸铁)，下芯并合型后将上下壳型夹套工装夹紧，夹套上留有位置方便单独粘接浇口杯及排气冒口，从而方便浇注。
步骤4)对组装完毕的整个壳型夹套工装进行低温烘烤，去除壳型中吸附的水分、潮气等，烘烤温度控制在150℃～180℃，烘烤时间为4～5h。
步骤5)将出炉温度为1550～1570℃的铁液，在温度为1370～1400℃时进行浇注，浇注前已经对铁液进行了球化处理，孕育处理则是采用随流孕育的方法。整个浇注过程的浇注时间控制在3～4min，浇注结束后4～5h打开夹具开始落砂清理，取出铸件。
通过此方法得到的铸件的质量如表2所示：
实施例3
采用生铁、废钢、硅铁、锰铁、电解铜、锑锭为原料配料，采用冲天炉—电炉双联熔炼，冲天炉熔炼原铁水，电炉加合金调成分，得到所需的铁水进行浇注准备。具体的实施步骤如下：
步骤1)使用由耐火骨料、黏结剂、固化剂、润滑剂和特殊添加剂等组成的覆膜砂作为原材料，将模具加热到170～215℃，通过射砂、保温使覆膜砂固化、成型，其中射砂压力为0.5～0.7MPa，射砂时间为5～10s，固化时间为120～150s，最终得到厚度为3～10mm的壳型和满足要求的壳芯。
步骤2)将壳型从高温模具中取出后，采用锆英粉成分的水基涂料对刚取出的壳型进行热喷涂，提高壳型表面的致密度和光洁度。
步骤3)将壳型放入壳型夹套中(该夹套的内轮廓与壳型的外轮廓一致，厚度均匀，厚度为30～100mm，材料为铸铁)，下芯并合型后将上下型壳型夹套工装夹紧，夹具上留有位置方便单独粘接浇口杯及排气冒口，从而方便浇注。
步骤4)对组装完毕的整个壳型夹套工装进行低温烘烤，去除壳型中吸附的水分、潮气等，烘烤温度控制在150℃～180℃，烘烤时间为4～5h。
步骤5)将出炉温度为1550～1570℃的铁液，在温度为1370～1400℃进行浇注，浇注前已经对铁液进行了球化处理，孕育处理则是采用随流孕育的方法，整个浇注过程的浇注时间控制在3～4min，浇注结束后4～5h打开夹具开始落砂清理，取出铸件。
通过此方法得到的铸件的质量如表3所示：
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种具有蓖板结构铸件的铸造方法