專利名稱：適合于鋁合金材料的消失模鑄造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適合于鋁合金材料的消失模鑄造工藝。
背景技術(shù)：
綜合檢具(Cubing)是在不考慮白車身質(zhì)量狀況的前提下，單獨(dú)制造一個(gè)與 整車或部分零件形狀相同的一種檢具，它廣泛應(yīng)用于汽車生產(chǎn)過(guò)程中檢測(cè)和控制汽 車零件尺寸的質(zhì)量，對(duì)于制造材料的選擇有較高的標(biāo)準(zhǔn)，所以大多采用鍛造鋁合金 制造該種檢具，以保證各項(xiàng)性能均能達(dá)標(biāo)。而鍛造鋁合金的成本相對(duì)較為高昂，且 加工時(shí)間長(zhǎng)、浪費(fèi)也較大，最終零件產(chǎn)品可能只是方形板材的30%。如果采用鑄造 鋁合金鑄造成型就能大大降低成本。但是目前所采用消失模鑄造工藝成型(泡沬成 型)的鋁合金鑄件的毛坯存在粘砂、砂孔、夾砂、氣孔等缺陷，及可加工性差和變 形量大等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種適合于鋁合金材料的消失模鑄造工藝，以提高鑄 造鋁合金的成型質(zhì)量。
為了實(shí)現(xiàn)所述目的，本發(fā)明的適合于鋁合金材料的消失模鑄造工藝，其特點(diǎn) 是，包括準(zhǔn)備步驟，制作泡沫實(shí)體模型；造芯步驟，將泡沫實(shí)體模型涂敷耐火涂 料并充分干燥，在砂箱上形成澆口和流道后，固定并用濕型砂埋設(shè)該泡沫實(shí)體模型， 然后設(shè)置澆口和排氣通道，該濕型砂是包括沙粒、水和粘接劑的混合物；澆鑄步驟， 熔煉該鋁合金材料，將熔融狀的該鋁合金材料的溫度控制在預(yù)定溫度，通過(guò)澆口進(jìn) 行澆注；以及后處理步驟，割除鑄件上的澆冒口，并對(duì)鑄件進(jìn)行熱處理。
所述的適合于鋁合金材料的消失模鑄造工藝，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，在所述造 芯步驟中，所述濕型砂中含有a-淀粉。
所述的適合于鋁合金材料的消失模鑄造工藝，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，在所述澆鑄步驟中，型腔內(nèi)的濕壓強(qiáng)度保持在70kpa-80kpa之間，濕型砂含水量為3.2-3.6%。所述的適合于鋁合金材料的消失模鑄造工藝，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，在所述澆 鑄步驟中，濕型砂的緊實(shí)率與含水量的比例在10-12之間。所述的適合于鋁合金材料的消失模鑄造工藝，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，在所述造 芯步驟中，濕型砂的粒度為70/140目。所述的適合于鋁合金材料的消失模鑄造工藝，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，熔融狀的 該鋁合金材料的溫度控制在700攝氏度 720攝氏度之間。所述的適合于鋁合金材料的消失模鑄造工藝，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，在所述造 芯步驟中，濕型砂采用優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土和煤粉作為聚渣劑。由于采用前述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是，用濕型砂代替?zhèn)鹘y(tǒng)的干砂， 減少了砂孔缺陷；并且采用型砂粒度70/140目的濕型砂，以粘降低砂缺陷；還由 于采用了優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土和煤粉來(lái)替代稻草灰或干砂當(dāng)作聚渣劑，并在砂子中加入少量 a-淀粉用來(lái)改善型砂韌性，降低起模摩擦阻力，增表面風(fēng)干度；還由于鑄造過(guò)程 中使?jié)駢簭?qiáng)度保持在在70 80kPa左右，含水量為3.2 3.6%，使(緊實(shí)率)/(含水量) 的比例在10 12的范圍，這樣就能提高型砂韌性和減少砂孔的缺陷；最后由于將 熔融狀的該鋁合金材料的溫度控制在700攝氏度 720攝氏度之間，可以減少氣孔 缺陷的發(fā)生。下面，將結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明的前述目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì) 的說(shuō)明。
具體實(shí)施方式
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，適合于鋁合金材料的消失模鑄造工藝主要包括準(zhǔn)備 步驟、造芯步驟、澆鑄步驟和后處理步驟。在下面的描述中，與現(xiàn)有技術(shù)相似的部 分僅進(jìn)行一般性的描述。在準(zhǔn)備步驟中，制作泡沫實(shí)體模型，泡沫實(shí)體模型的制作方法可依照現(xiàn)有技 術(shù)的適合于消失模鑄造工藝的模型生產(chǎn)方法進(jìn)行， 一般包括預(yù)發(fā)泡、模型成型和模 型簇組合等步驟，預(yù)發(fā)泡步驟主要是將聚苯乙烯珠粒預(yù)發(fā)到適當(dāng)密度， 一般通過(guò)蒸 汽快速加熱來(lái)進(jìn)行，在模型成型步驟中，經(jīng)過(guò)預(yù)發(fā)泡的珠粒要先進(jìn)行穩(wěn)定化處理， 然后再送到成型機(jī)的料斗中，通過(guò)加料孔進(jìn)行加料，模具型腔充滿預(yù)發(fā)的珠粒后，4開始通入蒸汽，使珠粒軟化、膨脹，擠滿所有空隙并且粘合成一體，這樣就完成了 泡沫模型的制造過(guò)程，成型后，在模具的水冷腔內(nèi)通過(guò)大流量水流對(duì)模型進(jìn)行冷卻， 然后打開模具取出模型；在模型簇組合步驟中，模型熟化穩(wěn)定后，可對(duì)分塊模型進(jìn) 行膠粘結(jié)合，得到最終的與鑄件的形狀和結(jié)構(gòu)相同的泡沫實(shí)體模型，該鑄件可以是 汽缸體、汽缸蓋、曲軸、變速箱、進(jìn)氣管、排氣管及剎車轂等鑄件。接下來(lái)，進(jìn)行造芯步驟。在造芯步驟中，首先將泡沫實(shí)體模型涂敷耐火涂料并充分干燥，例如，把泡沫實(shí)體模型浸入耐火涂料中，然后在大約3(fc 60°C (86-140F)的空氣循環(huán)烘爐中干燥2 3個(gè)小時(shí)；然后，在砂箱上形成澆口和流道 后，固定并用濕型砂埋設(shè)該泡沫實(shí)體模型，然后設(shè)置澆口和排氣通道，該濕型砂是 包括沙粒、水和粘接劑的混合物，粘接劑可以是粘土，在該濕型砂中，沙粒占大部 分。排氣通道主要用于在泡沫實(shí)體模型汽化后排出由此產(chǎn)生的氣體。濕型砂埋設(shè)該 泡沫實(shí)體模型時(shí)，最好壓實(shí)到松裝密度的20-80%。所述耐火涂料可以是涂料的主 要成分是耐火度高、高溫化學(xué)穩(wěn)定性好的粉狀材料和粘結(jié)劑，另外還加有便于施涂 的載體(水或其他溶劑)和各種附加物。接著，進(jìn)行澆鑄步驟。在澆鑄步驟中，首先是熔煉該鋁合金材料，例如，通 過(guò)坩鍋熔化鋁錠，待鋁錠全部融化后，將清渣濟(jì)、變質(zhì)濟(jì)分別置于鋁水中，等待5 分鐘變質(zhì)，將坩鍋內(nèi)鋁渣清除干凈，用測(cè)量?jī)x測(cè)量鋁水溫度， 一般鋁水溫度應(yīng)控制 在700攝氏度 720攝氏度，并適當(dāng)保溫一定時(shí)間，先測(cè)算鑄件的理論重量，然后 將鋁液倒入事先準(zhǔn)備好的座包，使該鑄件在澆鑄時(shí)更加平穩(wěn)和連續(xù)，以免產(chǎn)生氧化 皮等鑄造缺陷。然后，通過(guò)澆口進(jìn)行澆注，熔融狀的鋁合金材料從流道進(jìn)入由泡沫 實(shí)體模型充滿的型腔內(nèi)，高溫的鋁合金材料使得泡沫實(shí)體模型被汽化，汽化所產(chǎn)生 的氣體從排氣通道被排出，待鋁合金材料熔液占據(jù)泡沫實(shí)體模型的空間后，得到鋁 合金材料鑄件。在前述的造芯步驟中，在用濕型砂埋設(shè)泡沫實(shí)體模型之前，可以在 實(shí)體模型的重要面上設(shè)置冷鐵，冷鐵在目標(biāo)物體表面產(chǎn)生激冷降溫作用，以有效地 降低鋁合金液的侵蝕，達(dá)到保護(hù)目標(biāo)物的目的，所述冷鐵可以是翻銅成型所得的銅 冷鐵，當(dāng)然不限于此，還可以是鐵冷鐵等。最后，進(jìn)行后處理步驟，即割除鑄件上的澆冒口，并對(duì)鑄件進(jìn)行熱處理。在 該步驟，打開砂箱前必須在澆鑄后4小時(shí)以后進(jìn)行，開箱過(guò)程中須小心謹(jǐn)慎，不得 將鑄件重要型面敲擊，以免變形。在所述造芯步驟中，所述濕型砂中可以混合有a-淀粉，以改善砂型的韌性， 降低起模摩擦阻力，增加鑄件表面風(fēng)干度。并且，經(jīng)本申請(qǐng)的發(fā)明人的研究表明，在傳統(tǒng)的鑄造工藝中，砂孔缺陷主要 是由于采用了稻草灰或干砂當(dāng)作聚渣劑。故在所述造芯步驟中，最好采用優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn) 土和煤粉作為濕型砂的聚渣劑，以降低砂孔缺陷。此外，在所述澆鑄步驟中，最好使型腔內(nèi)的濕壓強(qiáng)度保持在70-80kpa的范圍， 濕型砂的含水量在3.2-3.6%之間且緊實(shí)率和含水量的比例在10-12之間，以進(jìn)一步 提高濕型砂的韌性和減少砂孔的缺陷。再者，氣孔缺陷主要有裹攜氣孔、侵入氣孔、析出氣孔和反應(yīng)氣孔四個(gè)類型， 鑒別氣孔的類型和生成原因是很不容易的。根據(jù)發(fā)明人的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，提高澆注溫度 30 5(TC就可以減少氣孔缺陷的發(fā)生，故在所述澆鑄步驟中，熔融狀的該鋁合金材 料的溫度控制在700攝氏度 720攝氏度之間。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何 熟悉本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，應(yīng)當(dāng)可作出種 種的等效的變化或替換。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的本申請(qǐng)權(quán)利要求 所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種適合于鋁合金材料的消失模鑄造工藝，其特征在于，包括準(zhǔn)備步驟，制作泡沫實(shí)體模型；造芯步驟，將泡沫實(shí)體模型涂敷耐火涂料并充分干燥，在砂箱上形成澆口和流道后，固定并用濕型砂埋設(shè)該泡沫實(shí)體模型，然后設(shè)置澆口和排氣通道，該濕型砂是包括沙粒、水和粘接劑的混合物；澆鑄步驟，熔煉該鋁合金材料，將熔融狀的該鋁合金材料的溫度控制在預(yù)定溫度，通過(guò)澆口進(jìn)行澆注；以及后處理步驟，割除鑄件上的澆冒口，并對(duì)鑄件進(jìn)行熱處理。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適合于鋁合金材料的消失模鑄造工藝，其特征在于， 在所述造芯步驟中，所述濕型砂中含有a-淀粉。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適合于鋁合金材料的消失模鑄造工藝，其特征在于， 在所述澆鑄步驟中，型腔內(nèi)的濕壓強(qiáng)度保持在70kpa-80kpa之間，濕型砂含水量為 3.2-3.6%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的適合于鋁合金材料的消失模鑄造工藝，其特征在于， 在所述澆鑄步驟中，濕型砂的緊實(shí)率與含水量的比例在10-12之間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適合于鋁合金材料的消失模鑄造工藝，其特征在于， 在所述造芯步驟中，濕型砂的粒度為70/140目。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適合于鋁合金材料的消失模鑄造工藝，其特征在于， 熔融狀的該鋁合金材料的溫度控制在700攝氏度 720攝氏度之間。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適合于鋁合金材料的消失模鑄造工藝，其特征在于， 在所述造芯步驟中，濕型砂采用膨潤(rùn)土和煤粉作為聚渣劑。
全文摘要
一種適合于鋁合金材料的消失模鑄造工藝，其目的在于提高鑄造鋁合金的成型質(zhì)量，包括準(zhǔn)備步驟，制作泡沫實(shí)體模型；造芯步驟，將泡沫實(shí)體模型涂敷耐火涂料并充分干燥，在砂箱上形成澆口和流道后，固定并用濕型砂埋設(shè)該泡沫實(shí)體模型，然后設(shè)置澆口和排氣通道，該濕型砂是包括沙粒、水和粘接劑的混合物；澆鑄步驟，熔煉該鋁合金材料，將熔融狀的該鋁合金材料的溫度控制在預(yù)定溫度，通過(guò)澆口進(jìn)行澆注；以及后處理步驟，割除鑄件上的澆冒口，并對(duì)鑄件進(jìn)行熱處理。
文檔編號(hào)B22C9/04GK101554644SQ20081003584
公開日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2008年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月10日
發(fā)明者倪為華, 張鷹海 申請(qǐng)人:上海大眾汽車有限公司