熔模铸造硅溶胶模壳制造工艺.docx

熔模铸造硅溶胶模壳制造工艺陈玉平(无锡职业技术学院 ,江苏 无锡 214121)摘要 :介绍用石蜡2硬脂酸低温模料制作熔模 ,用硅溶胶作粘结剂制造模壳的工艺 。包括熔模制造工艺 、硅溶胶模壳工艺和焙 烧工艺 。生产实践证明 ,铸造硅溶胶模壳制造工艺是成熟的 ,为生产合格模壳和精密铸件提供了技术保障 。关键词 :熔模铸造 ;粘结剂 ;硅溶胶模壳中图分类号 : T G249 . 5文献标识码 : A文章编号 :100028365 ( 2006) 0220170203I n v e s t i g a t i o n of Te c h ni c s Ma n uf a c t u r i n g C o l l o i d a lS i l i c a S h e l l M o ul d i n I n v e s t m e n t C a s t i n gC HEN Yu2ping( Wuxi Institute of Technology , Wuxi 214121 , China)A b s t r a c t : The t e chnic al re quire me nt s fo r t he lo st p att e rn ma de fro m t he p a raffin2st e a rin a nd t he shell mo uld ma de fro m colloidal silic a in t he p re ci sio n c a sting we re intro duc e d . The p ro c e s s of lo st p att e rn , colloidal silic a a nd ba king wa s studie d e mp hatic ally. The p ra ctic e o ve r t he p a st five ye a r s sho w s t hat t he p ro c e s s of shell mo uld ma de fro m colloidal silic a in inve st me nt c a sting i s mature , which p ro vide s t he t e chnic al suppo rt fo r p ro ducing the qualifie d c e ra mic shell mo uld a nd p re ci sec a sting .Ke y w o r d s : Inve st me nt c a sting ;Binde r s ; Ce ra micshell mo uld用石蜡2硬脂酸低温模料制造熔模 ( 蜡模) ,用硅溶胶作制壳粘结剂制造模壳 ,生产涡轮叶轮 、喷嘴环等盘 类精密铸件 ,能满足优质铸件生产要求 。本文主要介 绍熔模制造工艺 、硅溶胶模壳工艺和焙烧工艺 ,为生产 合格模壳和精密铸件提供技术保障 。1 熔模制造工艺1 . 1 蜡料熔制熔化蜡料 ,各种化蜡工具均需做好清洁工作 ,化蜡 器械每月至少清理一次 ,不允许水 、污物进入蜡液 ,严 禁蜡液过热 。糊状蜡制备时将刨好的蜡花慢慢加入不 断搅拌的蜡液中 ,加入量视具体的模具而定 。糊状蜡 的温度为 4548 。糊状蜡搅拌充分均匀 ,防止搅拌 过程中吸入空气造成蜡模气泡缺陷 ,避免因糊状蜡过 稠造成压不足 、皱皮 ,或因太稀而冷却时间过长造成开 裂变形 。1 . 2 工艺参数模料配比 :石蜡 50 % ,硬脂酸 50 % (重量比) ;模料熔化后保温温度 :7075 ;蜡液温度不超过 90 。1 . 3 压制蜡模1 . 3 . 1 工艺参数制蜡间温度 :1827 ; 蜡料温度 : 4548 ; 压 型温度 :2025 ; 压注压力 : 0 . 10 . 3 M Pa ; 压蜡枪预热温度 :3545 ;蜡模冷却水温度 : 1525 ; 开型时间 :1 mi n 左右 。1 . 3 . 2操作要求 压蜡前先检验模具型号是否符合要求 。压蜡前必须清理压型表面残余蜡 、水滴及其他附着物 ,清理时尽 量不使用钢刀 ,以免损坏模具 ,压型及活块保持干净 , 压蜡完毕后模具应擦净上油 ,按规定存放 。压蜡过程 中压型及活块表面应及时涂上脱模剂 ,以便脱模快速方便 。脱模剂用变压器油 ,用干纱头或纱布沾上脱模剂后 ,在模具活块上擦拭 ,力求稀薄均匀 ,决不允许肉 眼能看见油迹 。蜡模取出后 ,放置于冷却水中的时间 不超过 20 mi n 。1 . 4 蜡模修整除去蜡模上多余的飞边毛刺 ,注蜡口修平 ,其他部收稿日期 :2005210228 ;作者简介 : 陈玉平 ( 19632熔炼.修订日期 : 2005212207) , 江苏无锡人 , 工学学士. 研究方向 : 合金铸造技术02/ 2006陈玉平 :熔模铸造硅溶胶模壳制造工艺171 位不允许修整 ,修整时不允许碰坏铸件工作表面 。机加工基准面不允许焊补及修整 。1 . 5蜡模焊接 蜡模经自检和专检合格后方可进行焊接 。按模组要求进行焊接 ,蜡模间距大于 5 mm 。蜡模及浇道焊 接温度 80 左右 ,焊接必须光滑 ,保证蜡模及浇道间 的光滑过渡 ,不允许有蜡痘 、凹缝存在 ,浇道必须用烫 刀烫平 ,不允许刮平 , 无 凹凸 缺陷 。不 允许 有虚 焊存 在 ,保证焊接强度 。1 . 6 蜡模清洗配制浓度为 0 . 2 %0 . 3 %的中性皂液 ,皂液温度2025 ,模组先在皂液中清洗 ,用软毛刷去处表面 油污 ,然后在 2025 的水中清洗干净 ,除去过剩皂 液 ,保证蜡模表面涂挂性能 。1 . 7 蜡模检验以自检为主 ,专检为辅 ,不合格的蜡模不允许焊接 成模组 。检验员对蜡模模组进行检验 ,包括外观质量 检验 ( 蜡 模 100 %进 行 外观 检验 , 表 面 不允 许存 在 缩 陷 、裂纹 、皱皮 、鼓包) 和尺寸检验 ( 抽检 蜡模 尺寸 、形 状) ,并对制蜡工艺进行工艺监督 。2 硅溶胶熔模铸造2 . 1熔模铸造用硅溶胶的技术要求 熔模铸造用硅溶胶无国家标准 。采用航空工业标准 HB534621986 。其技术要求见表 1 。硅溶胶是一种 优质熔模铸造用水基粘结剂 ,用于所有壳层 (面层和背 层) 。硅溶胶易配制成高粉液比的优质涂料 ,涂料稳定 性好 。用硅溶胶制成的型壳不需要化学硬化 ,型壳制 造过程无空气污染 。表 1 熔模铸造用硅溶胶技术要求Technical requirement s of colloidal silica in invest ment ca sti ngTa b. 1化学成分 w ( %)物理性能其它牌号密度/ ( g/ cm3 )运动粘度/ ( mm2 / s)SiO2Na2 Op H 值SiO2 胶粒直径/ mm外观稳定期GRJ22624280 . 31 . 151 . 1999 . 56715乳白或淡青1 年 GRJ230 2931 0 . 5 1 . 201 . 22 910 8 920 色无夹杂2 . 2硅溶胶涂料的配比控制涂料粘度及密度 ,是涂料质量控制的关键 ,配 制时按当时的实际情况 ,当零件壁薄 、复杂或带有深陷 时 ,涂料粘度取下限 ,反之取上限 。具体配方见表 2 。表 2 硅溶胶涂料液配方涂料间温度 : 22 25 ; 相对湿度 : 45 % 65 % ;通风条件良好 。2 . 3 . 2涂料工艺过程将清洗好的蜡模 ( 要求干燥后) 慢慢浸入 L 型涂 料搅拌桶中 ,并转动和上下移动 ,让涂料充分并均匀湿 润模组后 ,取出慢慢转动至无涂料堆积 、滴落现象时再 挂砂 ,使砂粒均匀附于涂料之上 ,每层涂料的粘度 ,撒 砂粒度的要求见表 3 。面层涂料使用时要用专用筛网 过滤涂料中的砂粒等杂质 ,以防止模壳中产生砂粒等 脱落而造成铸件夹灰 、夹砂 。表 3 硅溶胶涂料的性能要求Ta b. 3 Prop ert y requirement s of colloidal silica coatingsTab. 2Fo r mula of colloidal silica coating面层 (1)种类23 层45 层最外层硅溶胶/ kg锆英粉/ kg煤矸粉/ kg 湿润剂/ g 消泡剂/ g粘度/ s1038-2020303510-30-3010-20-1015100 . 31 . 2-15202 . 2 . 1配比原则硅溶胶涂料中 ,除了硅溶胶和耐火粉以外 ,还应有 一定量的表面活性剂 (J FC) 及消泡剂 (正辛醇) 。2 . 2 . 2配制工艺按涂料的配方取一定量的耐火粉料 、湿润剂 、消泡 剂 ,先将湿润剂及消泡剂加入涂料桶中 ,然后加入硅溶胶 ,开始搅拌 ,在不断搅拌中加入耐火粉料 ,待全部加 入完后 ,继续搅拌 6 12 h , 稳定后测其粘度 , 过高加硅溶胶稀释 ,过小则加入一定量的耐火粉料补充 ,直至 粘度合格为止 。2 . 3硅溶胶涂料液的制壳工艺2 . 3 . 1制壳场地工艺参数密度/ ( g/ cm3 )型壳层数涂料粘度/ s撒砂粒度/ 目1 (面)23456 (最外层)80/ 100 (锆英砂)30/ 60 (煤矸砂)30/ 60 (煤矸砂)16/ 30 (煤矸砂)16/ 30 (煤矸砂)303530301520152015201 . 872 . 031 . 841 . 851 . 831 . 841 . 811 . 821 . 801 . 811 . 791 . 802 . 3 . 3硅溶胶每层型壳的干燥过程硅溶胶在干燥过程中必须严格控制温度 、相对湿 度及空气流速等 ,具体工艺参数见表 4 。当环境温度和相对湿度不易调整时 ,可控制为一 定相对稳 定额 数值 ; 温 度 为 22 25 , 湿度 45 % 1994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. Vol . 27 No . 2Feb. 2006172 FO U ND R Y T EC HNOL O GY65 % 。时待模壳温度小于 450 时出炉 ,装箱 。3 . 2装箱焙烧认真仔细检查模壳质量 ,凡有型腔开裂 、剥落 、起 皮等现象的模壳不予装箱 。清除浇道翻边及浮砂 ,模 壳口朝下 ,四周均匀拍摇模壳 ,清除夹灰 、夹砂及型腔 表面的浮尘 。用压缩空气吹净型腔内夹灰及其表面浮 尘后 , 100 %进行清水清洗模壳型腔 , 去除内部渣滓 。 再次轻轻拍摇模壳后装箱 ,填砂至封住横浇道为止 ,填 砂后用石棉板盖住浇口并用两半缺口的石棉板盖住砂 箱上口 (石棉板大小保证盖满整个砂箱上口并伸出挡 砂箱爆皮的边沿) ,以防止焙烧至浇注过程中砂箱爆皮 落入模壳中而造成铸件夹灰 。如有浇口损坏 ,杯口有 砂粒外露者 ,则停止使用 ,经修补并经检验合格后方可 再次 使 用 。小 于 450 装 炉 , 箱 式 电 阻 炉 焙 烧 至900 ,保温 2 h 后方可浇注 。4结语本工艺于 2000 年 2 月在浙江余姚某精铸工厂试 验 ,经过 3 个月生产表明 : (熔模) 精密铸造硅溶胶模壳 制造工艺能满足优质铸件生产要求 。2002 年 9 月以 后在无锡与张家港等地精铸工厂反复试验 ,也能满足 优质铸件生产要求 。5 年多来的生产实践充分证明熔 模精密铸造硅溶胶模壳制造工艺是成熟的 ,为生产合 格模壳和精密铸件提供了技术保障 。表 4 硅溶胶型壳干燥工艺参数 Ta b. 4 Proce s si ng p a ra met e r s of dr y ce ra mic shell mo ul d 相对湿度 ( %)时间层数干燥温度/ 风速 4 h 6 h 8 h123562025 30 30506030503050不宜吹风 3 m/ s 3 m/ s2 . 4 模壳脱蜡工艺采用 水 浴 脱 蜡 , 水 温 90 95 , 脱 蜡 时 间 应 20 mi n ,以防止水沸腾造成砂粒或涂料进入模壳中 。2 . 5 模壳的自检模壳的自检由操作工完成 ,当有分层 、起泡 、开裂 、 烂头者为不合格 ,浇道中有多余的涂料 ,不均匀附着者 必须除去 ,否则为不合格 。2 . 6脱蜡槽清理 每次脱蜡结束后要将蜡水放出浇成蜡锭 ,浇蜡锭时要用 160200 目的筛网过滤去除蜡液中的渣滓 ,并 将槽中的水全部放掉 ,将脱蜡槽打扫干净 ,下次脱蜡时 重新加入清洁的水 。3 焙烧工艺3 . 1 单壳焙烧模壳 口 朝 下 , 放 置 于 炉 膛 内 , 焙 烧 温 度 900 1 050,到温后保温 12 h 后取出浇注 ,当需要装箱 1994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 快讯陕西华兴铸造有限责任公司 自动造型生产线投产陕西华兴铸造有限责任公司自动化铸铁件生产线于 2005 年 12 月 8 日投产运行 。西安航空制动科 技有限公司铸铁件生产有近 50 年的历史 ,在新的市场条件下 ,其运营模式