[发明专利]基于泡沫塑料模的消失模壳型铸造振动凝固方法

说明书

技术领域

本发明涉及精密铸造领域，具体是一种基于泡沫塑料模的消失模壳型铸造振动凝固方法。

背景技术

消失模铸造是一种近无余量、精确成形的新技术，被称为“21世纪的铸造新技术”和“铸造中的绿色工程”，当前得到了较大发展和广泛应用。 然而，消失模铸造也存在一定的问题，比如采用的泡沫塑料模样在浇注过程中由于分解会带来气孔、皱皮、夹杂和增碳等诸多缺陷，还导致浇注温度较高，致使最终铸件晶粒粗大，铸件性能偏低，尤其对于铝、镁合金的消失模铸造。

消失模壳型铸造是将消失模铸造与熔模铸造相结合发展而来的一种新的复合铸造工艺，其采用消失模铸造的泡沫塑料模样，之后在泡沫模上制备较薄型壳，型壳经脱去泡沫模和焙烧后，型壳装入砂箱，往砂箱中填砂振动紧实后进行浇注，从而获得精密铸件的新方法。该工艺具有消失模铸造泡沫模样的结构设计灵活、尺寸稳定、收缩小和成本低，能够进行中大型复杂薄壁铸件的生产，同时由于浇注前脱去了泡沫塑料模样，因此可避免消失模铸件易出现的气孔、皱皮、夹杂和增碳等缺陷，并可克服传统熔模铸造不能生产大型铸件以及成本偏高的问题，铸件又具有熔模铸造的精度和表面质量。虽然消失模壳型铸造解决了消失模铸造和熔模铸造的一些问题，但其自身也存在一定问题，由于金属液仅在重力下自然凝固，并且造型的散干砂散热速度较慢，使得最终铸件组织呈现明显的树枝晶，晶粒尺寸偏大。而铸件的晶粒尺寸对铸件的力学性能具有重要影响，其晶粒尺寸越小，其强度和硬度就越高，铸件的性能就越优良。因此，实现铸件晶粒尺寸的细化是提高铸件性能的重要手段。

发明内容

本发明提供一种基于泡沫塑料模的消失模壳型铸造振动凝固方法，解决现有消失模壳型铸件晶粒尺寸粗大的问题，目的在于细化消失模壳型铸件晶粒尺寸、提高铸件性能的方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：基于泡沫塑料模的消失模壳型铸造振动凝固方法，其特征在于包括以下步骤：

1）首先制作泡沫塑料模，泡沫塑料模浸沾涂料，之后在其上撒砂，待干燥后反复进行以上操作2-3次，从而得到表面具有2-3层陶瓷型壳的泡沫塑料模；

2）将步骤1）所得表面具有2-3层陶瓷型壳的泡沫塑料模经失去泡沫塑料模及焙烧后，放入底抽式砂箱中，底抽式砂箱与振动台通过固定螺钉连接；然后往底抽式砂箱中填充造型散干砂，将散干砂通过振动台进行振动紧实后，关闭振动台，并在底抽式砂箱上部覆盖一层塑料薄膜，之后在底抽式砂箱上部放置浇口杯待浇；

3）开启真空装置和振动台，将金属液经浇口杯注入陶瓷型壳，使其在振动下凝固，待金属液全部凝固成铸件后关闭振动台和真空装置，开箱清理后即可获得高性能铸件。

按上述方案，造型散干砂为宝珠砂或硅砂。

按上述方案，振动台的振动方向为水平方向或垂直方向。

按上述方案，振动台的振动频率为25-500Hz，振幅为0.04-4 mm，加速度为2-16 g。

本发明的基于泡沫塑料模的消失模壳型铸造振动凝固方法，适合于铝合金、镁合金等有色金属的消失模壳型铸造，也适合于铸铁、铸钢等黑色金属的消失模壳型铸造。

本发明的有益效果在于：（1）本发明对消失模壳型铸造过程中金属液的凝固过程进行振动，使得凝固初期形成的枝晶臂被剪切而折断、破碎与增殖,达到细化消失模壳型铸造铸件晶粒尺寸，提高铸件性能的目的，晶粒尺寸经过振动后可降低到未振动前的35-45%；（2）同时，本发明可以解决普通消失模铸造易于出现的气孔、增碳、夹杂等铸造缺陷，克服传统熔模铸造不能生产大型铸件以及成本偏高的问题，具有消失模铸造泡沫模样的结构设计灵活、尺寸稳定、收缩小和成本低，以及熔模铸造的高精度和优良表面质量等优点，能够进行中大型复杂薄壁精密铸件的生产，再结合振动凝固，最终可获得表面质量好、尺寸精度高、内部质量优良和力学性能高的中大型复杂薄壁精密铸件；（3）本发明工艺简单、成本较低、操作方便、环境友好，可为消失模壳型铸造企业提供一种方便快捷、成本较低、环保的细化铸件晶粒尺寸，提高铸件性能的有效方法，大大提高消失模壳型铸造生产高质量中大型复杂薄壁精密铸件的竞争力，具有广泛的应用前景，可以实现大规模的工业生产。

附图说明

图1为本发明的具体实例示意图；

1、振动台；2、固定螺钉；3、隔离层；4、底抽式砂箱；5、散干砂；6、陶瓷型壳；7、金属液；8、抽真空口；9、塑料薄膜。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细的说明，但是此说明不会构成对本发明的限制。

实施例1：