本發(fā)明涉及鑄造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鑄鐵消失模鑄造工藝。
背景技術(shù)：
消失模鑄造是將與鑄件尺寸形狀完全相同的塑料泡沫模型與相同材質(zhì)制成的澆冒口系統(tǒng)粘結(jié)組合成模型簇，刷涂消失模涂料并干燥后，埋在專用砂箱的干砂中振動緊實造型，用真空設(shè)備接上專用砂箱抽真空，在鑄型內(nèi)保持一定負(fù)壓的條件下澆注高溫金屬液，使模型熔融和氣化，分解產(chǎn)物通過涂料/鑄型界面逸出，液態(tài)金屬占據(jù)模型位置，凝固冷卻后形成鑄件的一種鑄造方法。消失模鑄造具有鑄件尺寸精度高、污染少、成本低等突出優(yōu)點，被譽(yù)為“21世紀(jì)的鑄造技術(shù)”和“鑄造工業(yè)的綠色革命”。
與一般砂型鑄造涂料不同，消失模鑄造用涂料不是涂覆在鑄型型腔上，而是涂覆在泡沫塑料模型上。當(dāng)泡沫塑料模型被液態(tài)金屬置換時，涂層實際上起到的是鑄型作用，因而有“涂料即是鑄型”之說。澆注時，泡沫塑料熱分解產(chǎn)生的大量氣體要通過耐火涂料和干砂間空隙方能排出鑄型外。耐火涂料對消失模模樣的氣化、金屬液充填和鑄件的形成等起著十分重要的作用。
涂料是消失模鑄造能否成功地用于生產(chǎn)的三大關(guān)鍵工藝因素之一，它是保證鑄件表面質(zhì)量和防止出現(xiàn)各種缺陷的關(guān)鍵措施。涂料的性質(zhì)不僅影響模樣的氣化和氣體的遷移，而且與鑄件表面質(zhì)量、表面缺陷、鑄件精度乃至鑄件內(nèi)在質(zhì)量等都密切相關(guān)。雖然消失模鑄造工藝自問世以來得到較快發(fā)展，但涂料技術(shù)一直困擾著鑄件成品率難以較大的提高，其主要原因是由于涂料的質(zhì)量不能滿足消失模鑄造工藝的要求。一是常溫強(qiáng)度達(dá)不到要求，造型時致使模樣變形和涂料破損使鑄件報廢；二是高溫強(qiáng)度較低，澆注時出現(xiàn)鑄件型腔塌陷、破壞、涂料剝落等使鑄件報廢；三是涂料沒有適宜的高溫透氣性，過高的透氣性導(dǎo)致型腔塌陷，過低的透氣性使鑄件產(chǎn)生氣孔、皺皮、夾渣等鑄造缺陷。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種鑄件質(zhì)量好、表面易于清理的鑄鐵消失模鑄造工藝。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的鑄鐵消失模鑄造工藝，包括以下步驟：
1)選用可發(fā)性聚苯乙烯樹脂珠粒作為泡塑珠粒；
2)泡塑珠粒經(jīng)預(yù)發(fā)泡-熟化-發(fā)泡成型步驟制得模型；
3)將加工好的模型組合粘結(jié)在一起，形成模型簇；
4)制備涂料：
a)將羧甲基纖維素鈉碾壓后加水浸泡，將浸泡后的羧甲基纖維素鈉倒入攪拌機(jī)中高速攪拌，制得基料a；b)在步驟a)中制備得到的基料a加入海泡石，并同時加水?dāng)嚢杈鶆蛑频没蟗；c)在步驟b)中制備得到的基料b中加入苯丙乳液、磷酸二氫鋁，并攪拌均勻制得基料c；d)在步驟c)中制得的基料c中加入珍珠巖和高鋁粉，并同時加水高速攪拌制得基料d；e)在步驟d)中制得的基料d中加入潤濕劑，在不斷攪拌下加水制得涂料；
5)將模型簇浸涂涂料，并干燥處理；
6)將步驟5)中得到的模型簇放入砂箱中進(jìn)行振動造型；
7)將熔化的金屬澆鑄到模型區(qū)域，消失模氣化，金屬置換模型，經(jīng)冷卻后取出鑄件；
其中，步驟4)中制備得到的涂料的各組分的配比為：高鋁粉80-100重量份、海泡石8-12重量份、羧甲基纖維素鈉0.02-0.05重量份、苯丙乳液6-10重量份、珍珠巖10-15重量份、磷酸二氫鋁2-5重量份、潤濕劑0.2-0.5重量份，水100-120重量份，其中高鋁粉粒度為300-320目，海泡石粒度為180-200目。
進(jìn)一步地，步驟a)中羧甲基纖維素鈉與加入的水的重量比為1:100。
進(jìn)一步地，步驟a)中具體攪拌方式為：以1500-2000r/min的轉(zhuǎn)速高速攪拌1-2小時；步驟d)中具體攪拌方式為：以1500-2000r/min的轉(zhuǎn)速高速攪拌3小時。
進(jìn)一步地，步驟a)中浸泡時間在8小時以上。
進(jìn)一步地，模型涂層一次浸涂成形，涂層厚度為0.25-0.35mm。
具體地，造型時采用細(xì)砂造型，使用50-100目擦洗砂。
進(jìn)一步地，步驟2)中所述模型密度為14-16g/l。
進(jìn)一步地，步驟2)中預(yù)發(fā)泡溫度為98-110℃，壓力為0.02-0.05mpa，發(fā)泡時間設(shè)定為65-90s，預(yù)發(fā)泡后eps顆粒堆積密度為13.8-14.5g/l，含水量低于2％。
進(jìn)一步地，步驟5)中干燥溫度為55-65℃，干燥時間為7-9小時。
進(jìn)一步地，所述鑄鐵為球墨鑄鐵。
本發(fā)明的有益效果：
1)本發(fā)明中使用的涂料具有很好的涂掛性和均勻性，采取了高目數(shù)的高鋁粉和海泡石，涂層表面光滑，鑄件表面質(zhì)量好，海泡石的特殊結(jié)構(gòu)加上薄的涂層，能有效解決透氣性的問題；高溫粘結(jié)劑磷酸二氫鋁能大大提高涂料的高溫強(qiáng)度。
2)節(jié)約成本：涂料的密度為1.4-1.6g/cm3，eps模型密度下降，涂層一次浸涂，厚度低，能減少對原材料的使用，能提高工作效率，減少工作環(huán)節(jié)。
3)質(zhì)量提高：發(fā)氣量小，澆注更加平穩(wěn)，減少了鑄件褶皺等外表質(zhì)量問題；密度低的eps模型熔化潛熱更少，鐵水溫度下降慢，減少了冷隔、白口等問題；細(xì)砂造型對模型的支撐更加均勻，消除了粗砂造型缺陷，基本不存在塌箱問題。
4)環(huán)境改善：采取50-100目擦洗砂，替換以前使用的30-50目的石英砂，砂粒磨損小，有效減少了車間粉塵，提高了工作環(huán)境。
5)模型烘烤時間縮短，以前涂料烘烤需要12個小時以上，采取此涂料只需要8小時，以往模型浸涂后比較厚，還需要進(jìn)行翻轉(zhuǎn)處理，現(xiàn)在的工藝不需要這一道工序，省時省力。
6)預(yù)發(fā)泡后eps顆粒堆積密度為可以均勻達(dá)到13.8-14.5g/l，含水量低于2％。
具體實施方式
下面將結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
實施例1
一種鑄鐵消失模鑄造工藝，包括以下步驟：
1)選用可發(fā)性聚苯乙烯樹脂珠粒作為泡塑珠粒；
2)泡塑珠粒經(jīng)預(yù)發(fā)泡-熟化-發(fā)泡成型步驟制得模型，所述模型密度為14g/l；
3)將加工好的模型組合粘結(jié)在一起，形成模型簇；
4)制備涂料：
a)將0.02重量份的羧甲基纖維素鈉碾壓后加入到2重量份的水中浸泡8小時以上，將浸泡后的羧甲基纖維素鈉倒入攪拌機(jī)中高速攪拌2小時，攪拌速度為1500r/min，制得基料a；b)在步驟a)中制備得到的基料a加入12重量份粒度為180目的海泡石，并同時加30重量份的水?dāng)嚢杈鶆蛑频没蟗；c)在步驟b)中制備得到的基料b中加入6重量份的苯丙乳液、5重量份的磷酸二氫鋁，并攪拌均勻制得基料c；d)在步驟c)中制得的基料c中加入10重量份的珍珠巖和80重量份粒度為310目的高鋁粉，并同時加60重量份的水高速攪拌制得基料d，攪拌時間為3小時，攪拌速度為1800r/min；e)在步驟d)中制得的基料d中加入0.2重量份的潤濕劑，在不斷攪拌下加28重量份的水制得涂料；
5)將模型簇浸涂涂料，模型涂層一次浸涂成形，涂層厚度為0.25mm；并干燥處理；
6)將步驟5)中得到的模型簇放入砂箱中進(jìn)行振動造型，造型時采用細(xì)砂造型，使用100目擦洗砂；
7)將熔化的金屬澆鑄到模型區(qū)域，消失模氣化，金屬置換模型，經(jīng)冷卻后取出鑄件。
實施例2
一種鑄鐵消失模鑄造工藝，包括以下步驟：
1)選用可發(fā)性聚苯乙烯樹脂珠粒作為泡塑珠粒；
2)泡塑珠粒經(jīng)預(yù)發(fā)泡-熟化-發(fā)泡成型步驟制得模型，所述模型密度為16g/l；
3)將加工好的模型組合粘結(jié)在一起，形成模型簇；
4)制備涂料：
a)將0.05重量份的羧甲基纖維素鈉碾壓后加入到5重量份的水中浸泡8小時以上，將浸泡后的羧甲基纖維素鈉倒入攪拌機(jī)中高速攪拌1.5小時，攪拌速度為1800r/min，制得基料a；b)在步驟a)中制備得到的基料a加入10重量份粒度為200目的海泡石，并同時加25重量份的水?dāng)嚢杈鶆蛑频没蟗；c)在步驟b)中制備得到的基料b中加入10重量份的苯丙乳液、3.5重量份的磷酸二氫鋁，并攪拌均勻制得基料c；d)在步驟c)中制得的基料c中加入15重量份的珍珠巖和100重量份粒度為300目的高鋁粉，并同時加60重量份的水高速攪拌制得基料d，攪拌時間為4小時，攪拌速度為1500r/min；e)在步驟d)中制得的基料d中加入0.3重量份的潤濕劑，在不斷攪拌下加12重量份的水制得涂料；
5)將模型簇浸涂涂料，模型涂層一次浸涂成形，涂層厚度為0.35mm；并干燥處理；
6)將步驟5)中得到的模型簇放入砂箱中進(jìn)行振動造型，造型時采用細(xì)砂造型，使用50目擦洗砂；
7)將熔化的金屬澆鑄到模型區(qū)域，消失模氣化，金屬置換模型，經(jīng)冷卻后取出鑄件。
實施例3
一種鑄鐵消失模鑄造工藝，包括以下步驟：
1)選用可發(fā)性聚苯乙烯樹脂珠粒作為泡塑珠粒；
2)泡塑珠粒經(jīng)預(yù)發(fā)泡-熟化-發(fā)泡成型步驟制得模型，所述模型密度為15g/l；
3)將加工好的模型組合粘結(jié)在一起，形成模型簇；
4)制備涂料：
a)將0.03重量份的羧甲基纖維素鈉碾壓后加入到3重量份的水中浸泡8小時以上，將浸泡后的羧甲基纖維素鈉倒入攪拌機(jī)中高速攪拌1小時，攪拌速度為2000r/min，制得基料a；b)在步驟a)中制備得到的基料a加入8重量份粒度為190目的海泡石，并同時加35重量份的水?dāng)嚢杈鶆蛑频没蟗；c)在步驟b)中制備得到的基料b中加入8重量份的苯丙乳液、2重量份的磷酸二氫鋁，并攪拌均勻制得基料c；d)在步驟c)中制得的基料c中加入12重量份的珍珠巖和90重量份粒度為320目的高鋁粉，并同時加50重量份的水高速攪拌制得基料d，攪拌時間為3小時，攪拌速度為2000r/min；e)在步驟d)中制得的基料d中加入0.5重量份的潤濕劑，在不斷攪拌下加20重量份的水制得涂料；
5)將模型簇浸涂涂料，模型涂層一次浸涂成形，涂層厚度為0.3mm；并干燥處理；
6)將步驟5)中得到的模型簇放入砂箱中進(jìn)行振動造型，造型時采用細(xì)砂造型，使用75目擦洗砂；
7)將熔化的金屬澆鑄到模型區(qū)域，消失模氣化，金屬置換模型，經(jīng)冷卻后取出鑄件。
本實施例中澆鑄的鑄鐵為球磨鑄鐵，為控制模型密度的均勻性，預(yù)發(fā)泡溫度設(shè)定為98-110℃，壓力為0.02-0.05mpa，發(fā)泡時間設(shè)定為65-90s，預(yù)發(fā)泡后eps顆粒堆積密度能夠均勻控制在13.8-14.5g/l，含水量低于2％，從而為制得密度均勻的模型打下基礎(chǔ)；泡沫模樣涂上涂料后在干燥溫度為55-65℃的條件下，只需干燥7-9小時即可使涂料完全烘干、烘透。
實驗結(jié)果證明，使用本發(fā)明實施例1-3的鑄鐵消失模鑄造工藝，鑄件無氣孔、褶皺、冷隔及白口等鑄造缺陷，鑄件質(zhì)量大大提高；細(xì)砂造型對模型的支撐更加均勻，消除了粗砂造型缺陷，基本不存在塌箱問題；采取50-100目擦洗砂，替換以前使用的30-50目的石英砂，該砂磨損小，有效減少了車間粉塵，提高了工作環(huán)境。
顯然，本發(fā)明不限于以上優(yōu)選實施方式，還可在本發(fā)明權(quán)利要求和說明書限定的精神內(nèi)，進(jìn)行多種形式的變換和改進(jìn)，能解決同樣的技術(shù)問題，并取得預(yù)期的技術(shù)效果，故不重述。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接或聯(lián)想到的所有方案，只要在權(quán)利要求限定的精神之內(nèi)，也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。