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气化模-精铸-负压复合铸造技术关键

 
楼主  收藏   举报   帖子创建时间:  2009-08-27 11:02 回复：0 关注量：198
 
该工艺的突出特点是用气化模来代替蜡模，因此制造优质气化模及超薄陶瓷型壳是气化模-精铸-负压复合铸造技术(EPC-CS法)的关键，其次是振动紧实负压工艺。
   （1）优质气化模的制造 
    该法气化模用的原材料为聚苯乙烯珠粒（EPS），但与EPC-V法用的EPS珠粒不同，为获优质气化模要采用高密度、粒径小而均匀的EPS珠粒，其粒径为0.25～0.5mm，密度为 0.l～0. 3g/cm3。
    气化模的成形包括：设计与加工气化模用模具，聚苯乙烯珠粒的预发、干燥熟化、气化模的蒸气成形工艺。EPS珠粒的预发采用热水预发工艺，将EPS珠粒放入连续式预发泡机中，加入适量的分散剂，为避免珠料预发时粘结，要严格控制预发温度和时间，使预发后EPS珠粒的密度为0.059/cm3左右。此密度的预发珠粒具有较高的膨胀能力，成形后可得到表面光洁、尺寸精确的气化模。可发性EPS珠粒最佳热水预发工艺见表1。预发后的可发性 EPS珠粒要在空气中放置一段时间，让空气渗透到珠粒的泡孔内，使珠粒变得干燥而有弹性，这个过程为熟化。预发后的EPS珠粒含水量很高，必须进行干燥，干燥熟化工艺见表2。干燥熟化时，为加快速度可以吹风，风速以不使EPC珠粒沸腾为限。 
                               表1   热水预发工艺
预发温度/℃
热水预发时间/min
加料量/水量
分散加入量/水量
100～102
2～3
＜6
＞0.03
表2  干燥熟化工艺
干燥熟化温度/℃
干燥熟化时间/h
干燥后EPS珠粒含水量①（%）
50
＞12
＜1
气化模成形应用最广、使用效果最好的是蒸汽成形法。该法是用过热水蒸气作热载体，将装满顿发的可发性EPS珠粒的母型（型壁装有排气筛的铝等轻合金模具）放入蒸汽室，通入过热蒸汽，热蒸汽通过排气筛进入母型内加热珠粒，使其发泡并保持到EPS珠粒再发泡终了为止。气化模蒸汽成形工艺见表3。 
                             表3  蒸汽成形工艺
喷料压力/MPa
成形压力/MPa
模具预热时间/s
成形时间/s
0.34～0.44
0.098～0.147
10～15
10～30
(2)超薄陶瓷型壳
EPC-CS法复合铸造用超薄陶瓷型壳厚一般为3～4mm，因此型壳必须具有足够的强度，为此选硅溶胶作为粘结剂，锆英粉、铝矾土粉作为涂料的填料，莫来石砂作为撒砂材料。采用如下精铸制壳工艺制取超薄陶瓷型壳。
    1）严格控制涂料的质量，涂料按组元配制后，采用“L”型涂料搅拌机低速长时间搅拌，使粘结剂与填料充分润湿。面层涂料粘度：(30±1)s，加固层涂料粘度：(15±2)s。
    2）制壳工艺：根据铸件大小，型壳可挂3～4层，制壳工艺参数详见表4，最后型壳再挂一遍涂料，干燥后待用。
表4   制壳工艺参数
层次
工艺参数
撒砂粒度/mm(目)
干燥时间/h
环境温度/℃
相对温度(%)
面层(一、二层)
0.45/0.22(40/70目)
莫来石砂
4～6
18～20
40～60
加固层(三、四层)
2.0/0.9(10/20目)
莫来石砂
2～4
18～20
40～60
3）失模、型壳焙烧工艺：型壳在高温焙烧前要将气化模从型壳中融出，为此将模组放人带托盘的低温干燥箱中进行加热，使气化模变成融熔流体从型腔中脱出，较好的失模温度为50～90℃，保温30～40min。
      将失模后的超薄陶瓷型壳放入高温炉中焙烧，在1000～1050℃下保温lh，出炉用于浇注。由此不难看出，EPC-CS法复合铸造在浇注前将气化模熔失，再进高温炉焙烧，因此在型壳中没有残存碳，可用于浇注任何合金铸件，同时解决了气化模燃烧时产生的烟雾，减轻环境污染。
     （3）振动紧实及负压工艺
   将焙烧后的陶瓷型壳放人振动台上的砂箱中，填入0.9mm／0.45mm（20/40目）或2.0mm／0.9mm（10/20目）的型砂，通过振动紧实和负压物理过程，使型砂得到紧实，保证型壳具有足够的抗变形、抗开裂能力，防止型壳因热冲击及合金凝固收缩应力作用产生破裂、跑火等现象。型砂振动紧实以共振状态下紧实效果为最好，三维振动紧实效果优于二维、一维振动紧实效果。一维振动参数选择合适仍能满足生产要求，而且设备投资少，操作简便。一维振动紧实型砂的最佳工艺参数如下：频率为50Hz左右，振幅为0.lmm左右，加速度为1～1.5g左右，振动时间根据铸件复杂程度确定。
      在铸件浇注和冷却过程中必须实施负压，有利于型腔中气体的排除和金属液的充填，提高铸件表面质量。适宜的真空度为0.03MPa左右，浇注后消除负压，将铸件从型砂中取出，除掉超薄陶瓷型壳，获得优质铸件。   
 
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