專利名稱：：流態(tài)砂模離心鑄造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于金屬離心鑄造中一種新型澆鑄技術(shù)，其結(jié)合了其他澆鑄形式中的優(yōu)點(diǎn)，可運(yùn)用于大規(guī)模批量生產(chǎn)。
背景技術(shù)：
：目前金屬離心鑄造中絕大多數(shù)生產(chǎn)單元采用兩種主要制造方式——通過金屬模和使用砂(襯套)模而形成的生產(chǎn)方式。根據(jù)這兩種澆鑄類型在相似的應(yīng)用領(lǐng)域的要求，兩種生產(chǎn)方式都成功滿足了工業(yè)市場的需求，但這兩種方式均有明顯的優(yōu)缺點(diǎn)，現(xiàn)簡單總結(jié)如下金屬模方式優(yōu)點(diǎn)是1)快速固化形成優(yōu)質(zhì)晶體和均勻的顆粒分布；2)由于快速固化形成離心澆鑄機(jī)產(chǎn)量增加；3)由于金屬模的鋼性嚴(yán)格控制了尺寸公差。其缺點(diǎn)是1)固定的尺寸范圍和較短的壽命導(dǎo)致較高制模成本；2)離心轉(zhuǎn)速和鑄管厚度間保持平衡非常關(guān)鍵，而在實(shí)際生產(chǎn)中非常難于控制而易導(dǎo)致熱裂；3)由于金屬模的冷卻本質(zhì)(特性)在實(shí)際生產(chǎn)中難于控制重疊傾向。另一種砂(襯套)模澆鑄的方法的優(yōu)點(diǎn)是1)砂模的無限壽命在實(shí)際生產(chǎn)中成本很低；2)由于熔化的金屬軸向流過模的冷卻時(shí)間減少和模中熱梯度降低，更適合澆鑄更長的鑄件；3)更加平滑的澆鑄表面減少機(jī)械加工量和機(jī)加工設(shè)備；4)由于與金屬模不同的鋼水凝固方式較易控制熱撕裂和裂紋。如中國專利CN96121293.4離心鑄造鑄鐵排水管承口砂芯。其缺點(diǎn)是1)實(shí)際生產(chǎn)中較難控制填塞密度、一致的干燥度和成型；2)模型易生瘤和脫落而導(dǎo)致生產(chǎn)困難；3)模的膨脹和偏心導(dǎo)致生產(chǎn)困難。又如中國專利CN1141830離心鑄造鋼管的方法，適用于耐熱鋼管的離心鑄造。本發(fā)明的主要技術(shù)特征是控制澆注速度》20Kg/s;在澆注過程中向內(nèi)壁施加保護(hù)劑；從開始澆注時(shí)至lO秒鐘內(nèi)任一時(shí)刻起，以一定的規(guī)律增加型筒轉(zhuǎn)速，直至澆注完畢；澆注結(jié)束后，又以一定的規(guī)律連續(xù)地降低型筒轉(zhuǎn)速，直至鑄件完全凝固。采用本發(fā)明離心鑄造鋼管，無需添加任何設(shè)備和材料，就可以控制制品的等軸晶率，能獲得全部細(xì)小的等軸晶的制品，但上述鑄造鋼管方法的優(yōu)缺點(diǎn)仍沒有超出使用金屬?；蚴褂蒙?襯套)模優(yōu)缺點(diǎn)的范圍。就目前的金屬加工工藝的比較而言，離心鑄造薄壁結(jié)構(gòu)的鋼管或合金管工藝在某些方面仍是具有比較優(yōu)勢的工藝方法。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是為了消除以上傳統(tǒng)生產(chǎn)中使用金屬模或使用砂(襯套)模進(jìn)行離心鑄造的缺點(diǎn)，尤其是解決傳統(tǒng)生產(chǎn)方式中使用金屬模或使用砂(襯套)模易出現(xiàn)的問題和生產(chǎn)不穩(wěn)定性，提出流態(tài)砂模離心鑄造方法，能夠確保在砂箱內(nèi)部模表面的同心度；鑄管直徑可以無級和無限制變化，方便生產(chǎn)系列尺寸的鋼管或合金管，形成產(chǎn)品規(guī)格的多樣性；比傳統(tǒng)制模更加堅(jiān)硬、致密和均勻；解決傳統(tǒng)金屬模生產(chǎn)方式最難解決的問題,消除熱撕裂和裂紋現(xiàn)象。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是流態(tài)砂模離心鑄造方法，先配制易流動(dòng)，半液體或泥漿軟泥狀耐火模材料，將易于流動(dòng)、半液體或泥漿軟泥狀耐火模材料傾澆于圓柱狀金屬砂箱內(nèi)壁，從慢速旋轉(zhuǎn)形成均勻的徑向分布后加快模的旋轉(zhuǎn)速度，使得耐火料在砂箱內(nèi)部表面形成均勻的襯套。由于圓柱狀金屬砂箱旋轉(zhuǎn)離心力擠壓出半液體或泥漿狀耐火模材料絕大部分水分，從而形成均勻致密的耐火模，耐火模與砂箱旋轉(zhuǎn)帶同心。旋轉(zhuǎn)后多余水分從模的內(nèi)部排出。濕砂模經(jīng)干燥或烘焙后在金屬砂箱中形成了可預(yù)設(shè)厚度的致密、堅(jiān)硬的砂模，然后進(jìn)行離心澆鑄鋼水。在澆鑄鋼水時(shí)，由于模筒材料的膨脹特性形成模內(nèi)徑的向心力，對鋼水形成擠壓，這就加強(qiáng)了向心澆鑄，阻止了熱撕裂和裂紋的產(chǎn)生;同時(shí)絕對確保的同心度保證了管壁的均勻度,產(chǎn)品成品率應(yīng)較傳統(tǒng)方式大大提高，尤其是離心澆鑄的速度可以控制在更寬的范圍內(nèi)。不至于速度和澆鑄厚度間很困難的保持平衡，不易導(dǎo)致熱裂紋。耐火材料、懸浮劑、水配制成易流動(dòng)，半液體或泥漿軟泥狀耐火模材料，其中耐火材料、懸浮劑、水三者的質(zhì)量比是66-84:5-10:11-26。耐火材料、懸浮劑、水三者的質(zhì)量比尤其是72-81:6-8:13-20。耐火材料主要采用石英砂和石英粉，當(dāng)然也可以釆用其它的如鋯英砂，鋯英粉，氧化鋁、硅鋁耐火材料。懸浮劑采用膨潤土、凹凸棒土，羧甲基纖維素，糊精或高嶺土。水中也可以適量添加少量無機(jī)粘結(jié)劑或有機(jī)增稠劑含量少于0.5%。本發(fā)明的有益效果可以離心形成的流態(tài)砂模，保證模具幾何尺寸的均勻，從而保證產(chǎn)品的圓度和精度，用于運(yùn)用于離心澆鑄具有許多優(yōu)勢，可以便利地變換不同的直徑和長度。甚至在較敏感的合金鋼產(chǎn)品上運(yùn)用更高的旋轉(zhuǎn)速度而不產(chǎn)生熱撕裂和裂紋。絕對確保的同心度保證了管壁周圍的均勻度。在具有排放孔砂箱中的致密、烘焙過的砂模可以生產(chǎn)出致密、質(zhì)量更好的鑄件。不必考慮單根澆鑄或小批量生產(chǎn)的成本，在流態(tài)砂模離心澆鑄工藝中單根澆鑄和大批量生產(chǎn)的成本是相同的，這是此發(fā)明的又一優(yōu)勢。本發(fā)明幾乎具有金屬模和使用砂(襯套)模離心鑄造薄壁結(jié)構(gòu)的鋼管或合金管的全部優(yōu)點(diǎn)，而又克服以上二者的全部缺點(diǎn)。圖1是發(fā)明的流態(tài)砂模工藝流程圖具體實(shí)施例方式1、如圖所示，典型的制成砂模的各種材料具體為1)石英砂其規(guī)格為2---20目、20——40目、40-—70目等。2)石英粉其規(guī)格為200目以上。3)膨潤土和水普通以下是各種各種組分的比例列表,根據(jù)研究和分析,可以優(yōu)先選用組分編號(hào)為(五)、(七)、(十四)、(十五)的混合比例。流態(tài)砂?；熘粕皾{組分(一)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>2、工藝流程A.混制砂漿--…為了便于耐火模材料置于金屬模筒內(nèi)部，這種材料必須是易于流動(dòng)，半液體或泥漿狀是首選，也可以是軟泥狀。其組成如下1)、相對粗糙的固體耐火材料，其中可以包括一系列不同顆粒大小的材料。2)、較細(xì)密的耐火粉。3)、懸浮劑或膠凝劑使顆粒處于懸浮狀態(tài)。4)、水。B.稱重灌漿(模筒)-----確定各種組分的比例，計(jì)算各種組分的重量，必須小心控制水的比例，因?yàn)樽⑷氲臐{料重量決定了將要成型的干砂模的體積和厚度。將各種組分稱重后均勻混合且充分?jǐn)嚢?澆灌于金屬管模中。D.模筒高速旋轉(zhuǎn)----為了獲得耐火料的均勻徑向分布，金屬砂箱必須水平安置，保證水平度。通過降低模的運(yùn)轉(zhuǎn)可以加強(qiáng)此種分布，使得濃湯狀耐火料滾動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)。一旦均勻徑向分布形成，立刻加快模的旋轉(zhuǎn)速度，使得耐火料在砂箱內(nèi)部表面形成均勻的襯套。在極高的離心力作用下，較粗的顆粒聚集在金屬砂箱的外部，而較細(xì)密的細(xì)粉顆粒則聚集在內(nèi)表面，形成極度光滑、細(xì)密的澆鑄表面。離心力擠壓出絕大部分水分，形成均勻致密的耐火模。E.沖洗已制好的管模-—-—用水將砂模表面進(jìn)行清洗或沖刷，使膠體物質(zhì)不再粘附于模壁，形成極度光滑、細(xì)密的澆鑄表面；如果需要的話，還可以制成特殊表面。F.干化和烘焙--…將裝有離心濕砂模的砂箱在再循環(huán)型加熱爐中緩慢加熱，設(shè)定好烘焙時(shí)間。起初緩慢加熱，在9(TC以下去除大部分自由濕度，然后溫度緩慢提高到300°C，甚至更高并維持，直到大部分混合水分被去除，這樣模材料的完整加熱和粘和得到保證。G.上好端蓋，準(zhǔn)備澆鑄-…-將烘焙完成的砂模放置在澆鑄臺(tái)上，兩端安裝固定端蓋，到目前為止，具備澆鑄條件。H.進(jìn)行離心澆鑄，離心澆鑄的轉(zhuǎn)速可以在100-1500轉(zhuǎn)/分中選擇。權(quán)利要求1、流態(tài)砂模離心鑄造方法，其特征是先配制易流動(dòng)，半液體或泥漿軟泥狀耐火模材料，將易于流動(dòng)、半液體或泥漿軟泥狀耐火模材料傾澆于圓柱狀金屬砂箱內(nèi)壁，從慢速旋轉(zhuǎn)形成均勻的徑向分布后加快模的旋轉(zhuǎn)速度，使得耐火料在砂箱內(nèi)部表面形成均勻的襯套；由圓柱狀金屬砂箱旋轉(zhuǎn)離心力擠壓出半液體或泥漿狀耐火模材料絕大部分水分，形成均勻致密的耐火模，耐火模與砂箱旋轉(zhuǎn)帶同心；旋轉(zhuǎn)后多余水分從模的內(nèi)部排出；濕砂模經(jīng)干燥或烘焙后在金屬砂箱中形成了可預(yù)設(shè)厚度的致密、堅(jiān)硬的砂模，然后進(jìn)行離心澆鑄鋼水。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述流態(tài)砂模離心鑄造方法，其特征是由耐火材料、懸浮劑、水配制成易流動(dòng)，半液體或泥漿軟泥狀耐火模材料，其中耐火材料、懸浮劑、水三者的質(zhì)量比是66-84:4-10:11-26。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述流態(tài)砂模離心鑄造方法，其特征是耐火材料、懸浮劑、水三者的質(zhì)量比是72-81:6-8:13-20。4、根據(jù)權(quán)利要求2所述流態(tài)砂模離心鑄造方法，其特征是耐火材料采用石英砂、石英粉，鋯英砂，鋯英粉，氧化鋁、硅鋁耐火材料。5、根據(jù)權(quán)利要求2所述流態(tài)砂模離心鑄造方法，其特征是懸浮劑采用膨潤土、凹凸棒土，羧甲基纖維素，糊精或高嶺土。6、根據(jù)權(quán)利要求2所述流態(tài)砂模離心鑄造方法，其特征是耐火材料采用石英砂和石英粉同時(shí)混用；石英砂其規(guī)格為2-—20目、20-—40目、40—-70目；石英粉其規(guī)格為200目以上。全文摘要流態(tài)砂模離心鑄造方法，先配制易流動(dòng)，半液體或泥漿軟泥狀耐火模材料，將易于流動(dòng)、半液體或泥漿軟泥狀耐火模材料傾澆于圓柱狀金屬砂箱內(nèi)壁，從慢速旋轉(zhuǎn)形成均勻的徑向分布后加快模的旋轉(zhuǎn)速度，使得耐火料在砂箱內(nèi)部表面形成均勻的襯套；由圓柱狀金屬砂箱旋轉(zhuǎn)離心力擠壓出半液體或泥漿狀耐火模材料絕大部分水分，形成均勻致密的耐火模，耐火模與砂箱旋轉(zhuǎn)帶同心；旋轉(zhuǎn)后多余水分從模的內(nèi)部排出；濕砂模經(jīng)干燥或烘焙后在金屬砂箱中形成了可預(yù)設(shè)厚度的致密、堅(jiān)硬的砂模，然后進(jìn)行離心澆鑄鋼水。文檔編號(hào)B22D13/10GK101249553SQ20081002462公開日2008年8月27日申請日期2008年3月27日優(yōu)先權(quán)日2008年3月27日發(fā)明者鷹羅申請人:鷹羅