專利名稱：一種非蠟基模料及其用于熔模鑄造的制作工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熔模精密鑄造，具體涉及一種非蠟基模料及其用于熔模鑄造的制作工 藝。
背景技術(shù)：
眾所周知，熔模精密鑄造是一種近無余量的鑄造工藝。通常情況下，人們習(xí)慣將熔 模鑄造稱作失蠟法鑄造。因?yàn)橛糜谌勰５哪Ａ洗蠖鄶?shù)都以蠟基為主或基本上都含有石蠟。 隨著近無余量鑄造工藝的發(fā)展，要求熔模必須具有較一般鑄造模型更高的尺寸精度和表面 質(zhì)量，而其關(guān)鍵必須選用優(yōu)質(zhì)的模料以及采用合適的制模工藝。當(dāng)前，石蠟-硬脂酸模料仍廣泛應(yīng)用于精密鑄造行業(yè)，而石蠟_硬脂酸模料強(qiáng)度、 硬度低，易軟化變形，特別是在南方夏季高溫季節(jié)里，在沒有空調(diào)設(shè)施的廠房無法進(jìn)行生 產(chǎn)，熔模軟化變形直接影響精鑄產(chǎn)品的質(zhì)量；況且，模料中的硬脂酸會(huì)降低熔模的熔點(diǎn)與強(qiáng) 度；同時(shí)，模料在使用過程中硬脂酸與金屬接觸，產(chǎn)生硬脂酸皂化物，使模料變脆、灰分增 加，性能下降?；谑?硬脂酸模料在使用過程中存在的問題，不少的研究人員做了大量的實(shí) 驗(yàn)研究，對(duì)模料組元與配方進(jìn)行選擇和試驗(yàn)，也取得了不少的成果，但無法從根本上解決問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種非蠟基模料及其用于熔模鑄造的制作工藝，本發(fā)明 采用的非蠟基模料既不含石蠟又不含硬脂酸，取代蠟基模料應(yīng)用于熔模精密鑄造，變形小， 不容易軟化，工藝簡(jiǎn)單，省工省時(shí)，降低成本，特別適合制作生產(chǎn)批量小、短時(shí)間內(nèi)交貨、內(nèi) 腔形狀復(fù)雜帶有葉片并且又不便于金加工的大、中型葉輪類精鑄件。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是該非蠟基模料由以下組分質(zhì)量百分 比組成鉀鋁礬48. 2%、硫酸鎂32. 2%、硫酸鋁19. 3%、三氧化二鐵0. 3%。本發(fā)明的非蠟基模料用于熔模鑄造的制作工藝包括非蠟基熔模的制作過程和砂 芯的制作過程；其中，非蠟基熔模的制作過程為按前述質(zhì)量分?jǐn)?shù)配比取塊狀或粉狀鉀鋁 礬、硫酸鎂、硫酸鋁、三氧化二鐵合計(jì)1000克為一次澆注量，裝入塘瓷缸內(nèi)混合均勻，放 在電爐上加熱熔化；熔化過程中應(yīng)注意不能讓其沸騰，待模料全部熔化后，放入熱水中保 溫；當(dāng)模料溫度達(dá)到70 80°C時(shí)澆注到模具中，待凝固后用熱水擦去飛邊，取出模具中 的模塊，得到了非蠟基熔模；其中，砂芯的制作過程為首先配制非蠟基熔模的鑄造芯砂， 芯砂中各材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為細(xì)硅砂96%、桐油浙青粘結(jié)劑3. 36%、石油酸鈷硬化促進(jìn)劑 0. 32%、氧化鋅0. 20%、過硼酸鈉0. 12% ；其中，桐油浙青粘結(jié)劑由桐油和浙青混合加熱溶 解而成，桐油占90%，浙青占10% ；按配比取砂芯材料合計(jì)5000克為一次混砂量，加入到 混砂機(jī)中混碾3 5分鐘，混碾好的芯砂立即制芯以防止芯砂固化，要求一次混碾量不能太 多，并要計(jì)算好制芯時(shí)間，芯砂混碾好后的固化時(shí)間夏季5 6分鐘，冬季8 10分鐘；其次將修銼好的非蠟基熔模裝入芯盒中對(duì)準(zhǔn)位置由卡圈固定使熔模在芯盒中不位移，向芯盒中填砂和椿砂，椿砂快結(jié)束前取出卡圈，再填砂壓實(shí)刮平，蓋上烘芯板，將其翻轉(zhuǎn)180度后 放平，取出芯盒，形成內(nèi)有熔模的砂芯；然后將制成的砂芯放入電加熱并能控溫的烘房進(jìn)行 低溫烘烤，當(dāng)溫度升至60°c時(shí)保溫1小時(shí)，再升溫至110°C保溫2小時(shí)，使熔模全部熔化流 出，在烘芯車的底部放置一個(gè)長(zhǎng)條形的鐵盆，讓熔化的熔模流入鐵盆中，以達(dá)到回收；接著 當(dāng)砂芯冷至85 95°C時(shí)出爐，放入80°C以上的熱水中浸25-35分鐘，再用水沖洗，使殘留 的熔模模料全部水解，水解后的砂芯再次裝入砂芯烘房中烘烤，升溫至210 220°C保溫2 小時(shí)；最后隨爐冷至55-65°C出爐，修整后待澆注，至此，非蠟基熔模砂芯制作完成。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)非蠟基模料強(qiáng)度、硬度高，凝固后的熔模可以修銼和粘 合，并且變形小，不容易軟化。(2)非蠟基熔模用于精密鑄造其工藝流程比蠟基熔模短，工藝 簡(jiǎn)單，省工省時(shí)，降低成本。(3)非蠟基熔模鑄造對(duì)生產(chǎn)環(huán)境條件要求不高，不需要空調(diào)設(shè) 施，生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單，投入少，一般普通的鑄造車間均可生產(chǎn)。(4)非蠟基熔模鑄造特別適合用 于生產(chǎn)批量小、鑄件形狀復(fù)雜、精度要求高、帶有葉片并且又不便于金加工的大、中型葉輪 類鑄件。


圖1為本發(fā)明渦輪鑄件非蠟基葉片熔模在砂芯中位置的示意圖。圖2為本發(fā)明導(dǎo)輪鑄件非蠟基葉片熔模在砂芯中位置的示意圖。圖3為本發(fā)明葉輪鑄件非蠟基葉片熔模在砂芯中位置的示意圖。圖中1為渦輪葉片砂芯，2為渦輪非蠟基葉片熔模，3為導(dǎo)輪葉片砂芯，4為導(dǎo)輪非 蠟基葉片熔模，5為葉輪葉片砂芯，6為葉輪非蠟基葉片熔模。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)解決方案，但不能理解為這些實(shí)施例是 對(duì)技術(shù)方案的限制。實(shí)施例1 如圖1所示，該渦輪鑄件是材質(zhì)為ZL104鋁合金，鑄件有25片葉片均布， 并由25片葉片將鑄件上、下部分連為一體，葉片需用x、y、z三個(gè)方向坐標(biāo)來表示，由于葉片 彎曲，無法在砂芯中直接拔出，需要用熔模鑄造的方法制作。該熔模鑄造所用的非蠟基模料由以下組分質(zhì)量百分比組成鉀鋁礬48. 2%、硫酸 鎂32. 2%、硫酸鋁19. 3%、三氧化二鐵0. 3%。非蠟基模料用于熔模鑄造的制作工藝包括非蠟基熔模的制作過程和砂芯的制作 過程；其中，非蠟基熔模的制作過程為按前述質(zhì)量分?jǐn)?shù)配比取塊狀或粉狀鉀鋁礬、硫酸 鎂、硫酸鋁、三氧化二鐵合計(jì)1000克為一次澆注量，裝入塘瓷缸內(nèi)混合均勻，放在電爐上加 熱熔化；熔化過程中應(yīng)注意不能讓其沸騰，待模料全部熔化后，放入熱水中保溫；當(dāng)模料溫 度達(dá)到70 80°C時(shí)澆注到模具中，待凝固后用熱水擦去飛邊，取出模具中的模塊，得到了 非蠟基熔模；其中，砂芯的制作過程為首先配制非蠟基熔模的鑄造芯砂，芯砂中各材料的 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為細(xì)硅砂96%、桐油浙青粘結(jié)劑3. 36%、石油酸鈷硬化促進(jìn)劑0. 32%、氧化鋅 0. 20%、過硼酸鈉0. 12% ；其中，桐油浙青粘結(jié)劑由桐油和浙青混合加熱溶解而成，桐油占 90%,浙青占10%；按配比取砂芯材料合計(jì)5000克為一次混砂量，加入到混砂機(jī)中混碾3 5分鐘，混碾好的芯砂立即制芯以防止芯砂固化，要求一次混碾量不能太多，并要計(jì)算好制 芯時(shí)間，芯砂混碾好后的固化時(shí)間夏季5 6分鐘，冬季8 10分鐘；其次將修銼好的非蠟 基熔模裝入芯盒中對(duì)準(zhǔn)位置由卡圈固定使熔模在芯盒中不位移，向芯盒中填砂和椿砂，椿 砂快結(jié)束前取出卡圈，再填砂壓實(shí)刮平，蓋上烘芯板，將其翻轉(zhuǎn)180度后放平，取出芯盒，形 成內(nèi)有熔模的砂芯；然后將制成的砂芯放入電加熱并能控溫的烘房進(jìn)行低溫烘烤，當(dāng)溫度 升至60°C時(shí)保溫1小時(shí)，再升溫至110°C保溫2小時(shí)，使熔模全部熔化流出，在烘芯車的底 部放置一個(gè)長(zhǎng)條形的鐵盆，讓熔化的熔模流入鐵盆中，以達(dá)到回收；接著當(dāng)砂芯冷至85 95°C時(shí)出爐，放入80°C以上的熱水中浸25-35分鐘，再用水沖洗，使殘留的熔模模料全部水 解，水解后的砂芯再次裝入砂芯烘房中烘烤，升溫至210 220°C保溫2小時(shí)；最后隨爐冷 至55-65°C出爐，修整后待澆注，至此，渦輪鑄件非蠟基熔模葉片砂芯制作完成。實(shí)施例2 如圖2所示，該導(dǎo)輪鑄件是材質(zhì)為ZL104鋁合金，鑄件內(nèi)、外圓由20片 葉片連接，全部為非加工表面，粗糙度要求達(dá)到Ra 6.3u m,要求20片葉片均勻分布；由于 內(nèi)腔與葉片的粗糙度要求高，需要用熔模鑄造的方法制作。該熔模鑄造所用的非蠟基模料由以下組分質(zhì)量百分比組成鉀鋁礬48. 2%、硫酸 鎂32. 2%、硫酸鋁19. 3%、三氧化二鐵0. 3%。非蠟基模料用于熔模鑄造的制作工藝包括非蠟基熔模的制作過程和砂芯的制作 過程；其中，非蠟基熔模的制作過程為按前述質(zhì)量分?jǐn)?shù)配比取塊狀或粉狀鉀鋁礬、硫酸 鎂、硫酸鋁、三氧化二鐵合計(jì)1000克為一次澆注量，裝入塘瓷缸內(nèi)混合均勻，放在電爐上加 熱熔化；熔化過程中應(yīng)注意不能讓其沸騰，待模料全部熔化后，放入熱水中保溫；當(dāng)模料溫 度達(dá)到70 80°C時(shí)澆注到模具中，待凝固后用熱水擦去飛邊，取出模具中的模塊，得到了 非蠟基熔模；其中，砂芯的制作過程為首先配制非蠟基熔模的鑄造芯砂，芯砂中各材料的 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為細(xì)硅砂96%、桐油浙青粘結(jié)劑3. 36%、石油酸鈷硬化促進(jìn)劑0. 32%、氧化鋅 0. 20%、過硼酸鈉0. 12% ；其中，桐油浙青粘結(jié)劑由桐油和浙青混合加熱溶解而成，桐油占 90%,浙青占10%；按配比取砂芯材料合計(jì)5000克為一次混砂量，加入到混砂機(jī)中混碾3 5分鐘，混碾好的芯砂立即制芯以防止芯砂固化，要求一次混碾量不能太多，并要計(jì)算好制 芯時(shí)間，芯砂混碾好后的固化時(shí)間夏季5 6分鐘，冬季8 10分鐘；其次將修銼好的非蠟 基熔模裝入芯盒中對(duì)準(zhǔn)位置由卡圈固定使熔模在芯盒中不位移，向芯盒中填砂和椿砂，椿 砂快結(jié)束前取出卡圈，再填砂壓實(shí)刮平，蓋上烘芯板，將其翻轉(zhuǎn)180度后放平，取出芯盒，形 成內(nèi)有熔模的砂芯；然后將制成的砂芯放入電加熱并能控溫的烘房進(jìn)行低溫烘烤，當(dāng)溫度 升至60°C時(shí)保溫1小時(shí)，再升溫至110°C保溫2小時(shí)，使熔模全部熔化流出，在烘芯車的底 部放置一個(gè)長(zhǎng)條形的鐵盆，讓熔化的熔模流入鐵盆中，以達(dá)到回收；接著當(dāng)砂芯冷至85 95°C時(shí)出爐，放入80°C以上的熱水中浸25-35分鐘，再用水沖洗，使殘留的熔模模料全部水 解，水解后的砂芯再次裝入砂芯烘房中烘烤，升溫至210 220°C保溫2小時(shí)；最后隨爐冷 至55-65°C出爐，修整后待澆注，至此，導(dǎo)輪鑄件非蠟基熔模葉片砂芯制作完成。實(shí)施例3 如圖3所示，該葉輪鑄件是材質(zhì)為ZL104鋁合金，鑄件有24片葉片均布， 不均分度允差士 10'，并由24片葉片將鑄件上、下部分連為一體；由于葉片形狀呈立體彎 曲狀態(tài)，無法在砂芯中直接拔出，需要用熔模鑄造的方法制作。該熔模鑄造所用的非蠟基模料由以下組分質(zhì)量百分比組成鉀鋁礬48. 2%、硫酸 鎂32. 2%、硫酸鋁19. 3%、三氧化二鐵0. 3%。
非蠟基模料用于熔模鑄造的制作工藝包括非蠟基熔模的制作過程和砂芯的制作過程；其中，非蠟基熔模的制作過程為按前述質(zhì)量分?jǐn)?shù)配比取塊狀或粉狀鉀鋁礬、硫酸 鎂、硫酸鋁、三氧化二鐵合計(jì)1000克為一次澆注量，裝入塘瓷缸內(nèi)混合均勻，放在電爐上加 熱熔化；熔化過程中應(yīng)注意不能讓其沸騰，待模料全部熔化后，放入熱水中保溫；當(dāng)模料溫 度達(dá)到70 80°C時(shí)澆注到模具中，待凝固后用熱水擦去飛邊，取出模具中的模塊，得到了 非蠟基熔模；其中，砂芯的制作過程為首先配制非蠟基熔模的鑄造芯砂，芯砂中各材料的 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為細(xì)硅砂96%、桐油浙青粘結(jié)劑3. 36%、石油酸鈷硬化促進(jìn)劑0. 32%、氧化鋅 0. 20%、過硼酸鈉0. 12% ；其中，桐油浙青粘結(jié)劑由桐油和浙青混合加熱溶解而成，桐油占 90%,浙青占10%；按配比取砂芯材料合計(jì)5000克為一次混砂量，加入到混砂機(jī)中混碾3 5分鐘，混碾好的芯砂立即制芯以防止芯砂固化，要求一次混碾量不能太多，并要計(jì)算好制 芯時(shí)間，芯砂混碾好后的固化時(shí)間夏季5 6分鐘，冬季8 10分鐘；其次將修銼好的非蠟 基熔模裝入芯盒中對(duì)準(zhǔn)位置由卡圈固定使熔模在芯盒中不位移，向芯盒中填砂和椿砂，椿 砂快結(jié)束前取出卡圈，再填砂壓實(shí)刮平，蓋上烘芯板，將其翻轉(zhuǎn)180度后放平，取出芯盒，形 成內(nèi)有熔模的砂芯；然后將制成的砂芯放入電加熱并能控溫的烘房進(jìn)行低溫烘烤，當(dāng)溫度 升至60°C時(shí)保溫1小時(shí)，再升溫至110°C保溫2小時(shí)，使熔模全部熔化流出，在烘芯車的底 部放置一個(gè)長(zhǎng)條形的鐵盆，讓熔化的熔模流入鐵盆中，以達(dá)到回收；接著當(dāng)砂芯冷至85 95°C時(shí)出爐，放入80°C以上的熱水中浸25-35分鐘，再用水沖洗，使殘留的熔模模料全部水 解，水解后的砂芯再次裝入砂芯烘房中烘烤，升溫至210 220°C保溫2小時(shí)；最后隨爐冷 至55-65°C出爐，修整后待澆注，至此，葉輪鑄件非蠟基熔模葉片砂芯制作完成。
權(quán)利要求
一種非蠟基模料，其特征在于該非蠟基模料由以下組分質(zhì)量百分比組成鉀鋁礬48.2％、硫酸鎂32.2％、硫酸鋁19.3％、三氧化二鐵0.3％。
2.非蠟基模料用于熔模鑄造的制作工藝，其特征在于該制作工藝包括非蠟基熔模的制 作過程和砂芯的制作過程；其中，非蠟基熔模的制作過程為按前述質(zhì)量分?jǐn)?shù)配比取塊狀 或粉狀鉀鋁礬、硫酸鎂、硫酸鋁、三氧化二鐵合計(jì)1000克為一次澆注量，裝入塘瓷缸內(nèi)混合 均勻，放在電爐上加熱熔化；熔化過程中應(yīng)注意不能讓其沸騰，待模料全部熔化后，放入熱 水中保溫；當(dāng)模料溫度達(dá)到70 80°C時(shí)澆注到模具中，待凝固后用熱水擦去飛邊，取出模 具中的模塊，得到了非蠟基熔模；其中，砂芯的制作過程為首先配制非蠟基熔模的鑄造芯 砂，芯砂中各材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為細(xì)硅砂96%、桐油浙青粘結(jié)劑3. 36%、石油酸鈷硬化促進(jìn) 劑0. 32%、氧化鋅0. 20%、過硼酸鈉0. 12% ；其中，桐油浙青粘結(jié)劑由桐油和浙青混合加熱 溶解而成，桐油占90 %，浙青占10 % ；按配比取砂芯材料合計(jì)5000克為一次混砂量，加入到 混砂機(jī)中混碾3 5分鐘，混碾好的芯砂立即制芯以防止芯砂固化，要求一次混碾量不能太 多，并要計(jì)算好制芯時(shí)間，芯砂混碾好后的固化時(shí)間夏季5 6分鐘，冬季8 10分鐘；其 次將修銼好的非蠟基熔模裝入芯盒中對(duì)準(zhǔn)位置由卡圈固定使熔模在芯盒中不位移，向芯盒 中填砂和椿砂，椿砂快結(jié)束前取出卡圈，再填砂壓實(shí)刮平，蓋上烘芯板，將其翻轉(zhuǎn)180度后 放平，取出芯盒，形成內(nèi)有熔模的砂芯；然后將制成的砂芯放入電加熱并能控溫的烘房進(jìn)行 低溫烘烤，當(dāng)溫度升至60°C時(shí)保溫1小時(shí)，再升溫至110°C保溫2小時(shí)，使熔模全部熔化流 出，在烘芯車的底部放置一個(gè)長(zhǎng)條形的鐵盆，讓熔化的熔模流入鐵盆中，以達(dá)到回收；接著 當(dāng)砂芯冷至85 95°C時(shí)出爐，放入80°C以上的熱水中浸25-35分鐘，再用水沖洗，使殘留 的熔模模料全部水解，水解后的砂芯再次裝入砂芯烘房中烘烤，升溫至210 220°C保溫2 小時(shí)；最后隨爐冷至55-65°C出爐，修整后待澆注，至此，非蠟基熔模砂芯制作完成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種非蠟基模料及其用于熔模鑄造的制作工藝，該非蠟基模料由以下組分質(zhì)量百分比組成鉀鋁礬48.2％、硫酸鎂32.2％、硫酸鋁19.3％、三氧化二鐵0.3％；該制作工藝包括非蠟基熔模的制作過程和砂芯的制作過程；本發(fā)明采用的非蠟基模料既不含石蠟又不含硬脂酸，取代蠟基模料應(yīng)用于熔模精密鑄造，變形小，不容易軟化，工藝簡(jiǎn)單，省工省時(shí)，降低成本，特別適合制作生產(chǎn)批量小、短時(shí)間內(nèi)交貨、內(nèi)腔形狀復(fù)雜帶有葉片并且又不便于金加工的大、中型葉輪類精鑄件。
文檔編號(hào)B22C7/02GK101879579SQ20101015287
公開日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2010年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月14日
發(fā)明者卓榮明 申請(qǐng)人:淮陰工學(xué)院