一种灰口铸铁消失模铸造工艺方法
阅读：820发布：2023-03-02
专利汇可以提供一种灰口铸铁消失模铸造工艺方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公布了一种灰口 铸 铁 消失模 铸造 工艺方法，包括浇注系统设计、 浇注 温度 控制、浇注 负压 度控制、涂料的常温透气性控制。通过选择合适控制参数、采用综合控制工艺，完全满足消失模铸造中 泡沫 聚苯乙烯模样完全 气化 的条件，从而消除消失模铸件夹灰 缺陷 ，提高消失模铸造 质量 。经过实际生产检验，由于夹灰产生的废品率由原来的5％～10％下降到1％～3％。该工艺具有设计可靠，现场可操作性好、易实现的特征。按照本发明提供的这些工艺控制方法，能够基本上消除消失模 灰 铸铁 件的夹灰缺陷，提高铸件的成品率。该工艺方法适用于不同牌号的消失模灰铸铁件。，下面是一种灰口铸铁消失模铸造工艺方法专利的具体信息内容。
1.一种灰口铸铁消失模铸造工艺方法，该方法主要包括浇注系统的直浇道、横浇道和内浇道横截面积的控制，浇注温度控制，浇注负压度控制，涂料的常温透气性控制四个工艺方面的控制，其特征是按照以下的技术条件控制：
一、浇铸温度控制在1400～1500℃；
二、浇铸负压度控制在0.035～0.050MPa；
2
三、消失模外涂料常温透气性控制在40～60 cm/KPa·min；
四、浇注系统的直浇道、横浇道和内浇道横截面积控制为：直浇道总截面积∶横浇道总截面积∶内浇道总截面积＝(0.9～1.1)∶(0.8～0.9)∶1。
2.按照权利要求1所述的一种灰口铸铁消失模铸造工艺方法，其特征在于所说的浇铸温度控制在1420～1450℃。
3.按照权利要求1所述的一种灰口铸铁消失模铸造工艺方法，其特征在于所说的消失
2
模外涂料常温透气性控制在45～55cm/KPamin。
4.按照权利要求1所述的一种灰口铸铁消失模铸造工艺方法，其特征在于所说的浇注系统的内浇道横截面总面积按照下述公式确定：
2
其中：∑S内是内浇道的总截面积，单位：cm ；G是铸件和浇道的总质量，单位：Kg；μ是浇注系统流量系数，数值范围：0.3～0.65；κ是铸件壁厚系数，数值范围：0.4～0.6；δ是铸件平均壁厚，单位cm；Hp是浇铸平均静压头，取值范围：直浇道的高度减去0～0.5倍铸件高度，单位：cm。
一种灰口铸铁消失模铸造工艺方法
技术领域
背景技术
[0002] 在我国，灰口铸铁消失模铸造是近十多年来发展起来的铸造领域的先进制造技术，以其成本低、工艺先进、绿色环保和铸件质量高等优势，得到较多铸造企业的重视和应用。然而，由于其制作消失模的泡沫模样主要采用含碳约92％的聚苯乙烯为原料制作，常规的铸造工艺致使铸件产生该技术下的特有的铸造缺陷——夹灰，生产中夹灰的废品率一般在5～10％。而且，夹灰往往产生在铸件的表皮下，肉眼难以观察到，只有在切削加工时才会被发现，给生产造成极大地人力和能源的浪费。由于夹灰现象的存在，使得消失模铸造的绿色环保优势得不到充分的体现。通过研究发现：夹灰的主要形成原因是铸件浇注过程中泡沫聚苯乙烯模样气化不良，产生的残留物质卷入到铸铁液中所致。为此，本发明的发明人根据夹灰的形成机理，提出了一种能够基本消除消失模铸铁件夹灰缺陷的工艺方法。
发明内容
[0003] 本发明的发明目的是为了克服消失模铸铁件夹灰缺陷，从而提高整个灰口铸铁消失模铸造品质的目的而提出来的。即提供一种灰口铸铁消失模铸造工艺方法。
[0004] 本发明的技术解决方案是这样实现的，通过控制密切相关的工艺参数，包括浇注系统控制，浇注温度控制，浇注负压度控制，涂料常温透气性控制，等四个方面的工艺过程控制。其特征在于浇注系统的设计包括内浇道、横浇道、直浇道的截面积之比，浇注温度的合理范围值控制，合适的负压度范围，涂料的透气性控制。灰口铸铁消失模铸造工艺方法的具体设计如下：
[0005] 一、消失模灰口铸铁件的浇注温度控制在1400～1500℃之间，优选的温度控制范围是1420～1450℃之间。当铸件平均壁厚δ≤2cm，取浇注温度上限值，当δ＞2cm时，取浇注温度下限值。
[0006] 二、消失模铸造在浇注时的浇铸系统的负压度控制在0.035～0.050MP范围之内。当铸件总质量G≤50Kg时，取负压度的在0.035～0.040Mp，当G＞50Kg时，取负压度在
0.04～0.050Mp。
0.04～0.050Mp。
[0007] 三、消失模灰口铸铁铸造的消失模外表层的涂料的透气性利用STZ直读式型砂透2
气率测定仪测得，其常温透气性应控制在40～60cm/KPamin，优选的常温透气性应控制在
2
45～55cm/KPa·min。当铸件总质量G＜50Kg时，取透气性的下限值，当G≥50Kg时，取透气性的上限值。
气率测定仪测得，其常温透气性应控制在40～60cm/KPamin，优选的常温透气性应控制在
2
45～55cm/KPa·min。当铸件总质量G＜50Kg时，取透气性的下限值，当G≥50Kg时，取透气性的上限值。
[0008] 四、浇注系统的直浇道、横浇道和内浇道横截面积比为：
[0009] 直浇道总截面积∶横浇道总截面积∶内浇道总截面积＝(0.9～1.1)∶(0.8～0.9)∶1。
[0010] 用公式表示：s直∶∑s横∶∑s内＝(0.9～1.1)∶(0.8～0.9)∶1。
[0011] 其中：
[0012] 式中S表示各浇道横截面积。S直＝直浇道横截面积；S横＝横浇道横截面积；S内＝内浇道横截面积。
[0013] 式中G——为铸件质量，包括浇注系统质量，单位Kg。
[0014] μ——浇注系统流量系数，取值标准按照下表要求。
[0015]
[0016] κ——铸件壁厚系数，取值标准按照下表要求
[0017]
[0018] δ——铸件平均壁厚，单位cm。
[0019] HP——平均静压头，由浇注方式确定，大小为直浇道的高度减去0～0.5倍铸件高度，单位cm。具体计算按照下表的要求。
[0020]
[0021] 上表中的浇注方式主要由铸件的高度确定。浇铸方式选择按照下表的要求。
[0022]2
[0023] 具体说明如下：∑S内是内浇道的总截面积，单位：cm ；G是铸件和浇道的总质量，单位：Kg；μ是浇注系统流量系数，数值范围：0.3～0.65；κ是铸件壁厚系数，数值范围：0.4～0.6；δ是铸件平均壁厚，单位cm；Hp是浇铸平均静压头，取值范围：直浇道的高度减去0～0.5倍铸件高度，单位：cm。
[0024] 本发明的有益的技术效果是：通过选择合适控制参数、采用综合控制工艺，完全满足消失模铸造中泡沫聚苯乙烯模样完全气化的条件，从而消除消失模铸件夹灰缺陷，提高消失模铸造质量。经过实际生产检验，由于夹灰产生的废品率由原来的5％～10％下降到1％～3％。该工艺具有设计可靠，现场可操作性好、易实现的特征。
附图说明
附图说明
[0025] 附图1是灰口铸铁消失模铸造件之一，是一个端盖类零件。
[0026] 附图2是附图1的端盖零件带有浇注系统的模样，从图中可以清楚地看出直浇道、横浇道和内浇道。
[0027] 附图3是灰口铸铁消失模铸造件之二，是一个箱体类零件。
[0028] 附图4是附图3的箱体零件带有浇道的模样。
[0029] 附图5是灰口铸铁消失模铸造件之三，是一个壳体类零件。
[0030] 附图6是附图5的壳体零件的带有浇道的模样。
具体实施方式
[0031] 下面给出本发明的具体实施例，对本发明进行详细说明。实施例中的数据不是对本发明的限制和约束，只是为了说明各种工艺方法的配合应用。由于消失模铸造的特点，对于一般的灰铸铁铸造件均采用单一直浇道的设计方案，除非特别复杂和特大型的铸造件，则可以设置多于1个的直浇道。因此在实施例中，仅讨论一个直浇道的设计方案，而多个直浇道其道理和计算与单一直浇道的设计一致，既N个直浇道的横截面积是单一直浇道的1/N。
[0032] 实施例1
[0033] 附图1所示为一端盖零件，材质为HT200，质量为54Kg，端盖直径尺寸H为520mm，铸件平均壁厚δ为30mm。
[0034] (1)浇注系统设计：浇注位置为立浇，铸件高度在300～600mm之间，故采用底注式，每箱两件浇注，附图2所示。由于该端盖类零件的结构相对简单，所以，可以分别取浇注系统流量系数μ＝0.30或者0.35或者0.40，铸件壁厚系数取κ＝0.5，一般地，在消失模铸造中取浇口杯杯口离开铸件的最高点处的距离为30cm，则单一直浇道高度H0＝30+52＝82cm，
[0035] G＝2×54+54X2×20％(浇注系统质量按照消失模铸造基本工艺要求取铸造件质量的20％)＝129.6(Kg)，
[0036] Hp＝H0-H/2＝82-52/2＝56(cm)，δ＝3cm，则：
[0037] 当流量系数μ＝0.30、壁厚系数取κ＝0.5时，则有：
[0038]2
[0039] 取：∑S直∶∑S横∶∑S内＝1.1∶0.9∶1，则：S直＝20.80(cm)，∑S横＝2
17.02(cm)。
17.02(cm)。
[0040] 当流量系数μ＝0.35、壁厚系数取κ＝0.5时，则有：
[0041]
[0042] 取：∑S直∶∑S横∶∑S内＝1.0∶0.85∶1，则：S直＝1 6.2 1(cm2)，∑S横＝2
13.77(cm)。
13.77(cm)。
[0043] 当流量系数μ＝0.4、壁厚系数取κ＝0.5时，则有：
[0044]
[0045] 取：s直∶∑s横∶∑s内＝0.9∶0.8∶1，则：S直＝1 2.76cm2， ∑S横＝11.34cm2。
[0046] 实际浇注时，根据实际设计的横浇道和内浇道数量，依据上述的计算结果，平均分2
配横浇道和内浇道的横截面尺寸。例如，按照内浇道总横截面积：14.18cm，采用4个内浇
2
道，每个矩形内浇道的矩形截面尺寸约为1.0×3.5＝3.5(cm)，矩形横浇道的矩形截面尺
2
寸约为3×4＝12(cm)，圆柱形直浇道的圆截面直径约为4cm。
配横浇道和内浇道的横截面尺寸。例如，按照内浇道总横截面积：14.18cm，采用4个内浇
2
道，每个矩形内浇道的矩形截面尺寸约为1.0×3.5＝3.5(cm)，矩形横浇道的矩形截面尺
2
寸约为3×4＝12(cm)，圆柱形直浇道的圆截面直径约为4cm。
[0047] (2)浇注温度取为1400℃～1500℃。
[0048] (3)浇注负压度取为0.040～0.050MPa
[0049] (4)涂料的常温透气性控制在40～60cm2/KPa·min。
[0050] 实施例2
[0051] 附图3所示为一箱体，材质为HT250，质量为198Kg，铸件高度尺寸为810mm，铸件平均壁厚20mm。
[0052] (1)浇注系统设计：浇注位置为立浇，铸件高度大于600mm，故采用侧注阶梯式，3个内浇口，单件浇注，附图4所示。由于本铸件相对比较复杂，高度较高，取浇注系统流量系数μ＝0.41或者0.50或者0.60，铸件壁厚系数取κ＝0.5，单一直浇道高度H0＝81+30＝111cm，
[0053] G＝198+198×20％(浇注系统质量按照消失模铸造基本工艺要求取铸造件质量的20％)＝237.6(Kg)，
[0054] Hp＝H0-H/10＝111-84/10＝102.6(cm)，δ＝2.0cm，则：
[0055] 当系统流量系数μ＝0.41、铸件壁厚系数取κ＝0.5时，有：
[0056]
[0057] 取：∑S直∶∑S横∶∑S内＝1.1∶0.8∶1，则：S直＝18.65(cm2)，∑S横＝2
13.56(cm)。
13.56(cm)。
[0058] 当系统流量系数μ＝0.50、铸件壁厚系数取κ＝0.5时，有
[0059]2
[0060] 取：∑S直∶∑S横∶∑S内＝0.9∶0.85∶1，则：S直＝12.51(cm)，∑S横＝2
11.82(cm)。
11.82(cm)。
[0061] 当系统流量系数μ＝0.60、铸件壁厚系数取κ＝0.5时，有
[0062]
[0063] 取s直∶∑s横∶∑s内＝1∶0.9∶1，则：S直＝11.58cm2，∑S横＝10.42cm2。
[0064] 由于本实施例没有设计横浇道，所以本实施例上述的横浇道的数值仅为计算的结果，实际不采纳。
[0065] 实际浇注时，根据实际设计的横浇道和内浇道数量，依据上述的计算结果，平均分2
配横浇道和内浇道的横截面尺寸。例如，按照内浇道总横截面积：11.58cm，采用3个内浇
2
道，每个矩形内浇道的矩形截面尺寸为1.0×3.9＝3.9(cm)，圆柱形直浇道的圆截面直径为3.85cm。
配横浇道和内浇道的横截面尺寸。例如，按照内浇道总横截面积：11.58cm，采用3个内浇
2
道，每个矩形内浇道的矩形截面尺寸为1.0×3.9＝3.9(cm)，圆柱形直浇道的圆截面直径为3.85cm。
[0066] (2)浇注温度取为1420℃～1450℃。
[0067] (3)浇注负压度取为0.040～0.050MPa
[0068] (4)涂料的常温透气性控制在50～55 cm2/KPa·min。
[0069] 实施例3
[0070] 附图5所示为壳体，材质为HT250，质量为71Kg，铸件高度尺寸为610mm，铸件平均壁厚15mm。
[0071] (1)浇注系统设计：浇注位置为立浇，铸件高度大于600mm，故采用侧注阶梯式，2个内浇道口，不设横浇道，单件浇注，附图6所示。由于本铸件壳体比较复杂，取浇注系统流量系数μ＝0.5 1或者0.60或者0.65，铸件壁厚系数分别取κ＝0.4，单一直浇道高度H0＝61+30＝91cm，
[0072] G＝71+71×15％(浇注系统质量按照消失模铸造基本工艺要求取铸造件质量的20％)＝81.65(Kg)，
[0073] Hp＝H0-H/10＝91-61/8＝83.38(cm)，δ＝1.5cm，则：
[0074] 当系统流量系数μ＝0.51、铸件壁厚系数取κ＝0.4时，有：
[0075]
[0076] 取：∑S直∶∑S横∶∑S内＝1.0∶0.8∶1，则：S直＝1 2.79(cm2)，∑S横＝2
10.23(cm)。
10.23(cm)。
[0077] 当系统流量系数μ＝0.65、铸件壁厚系数取κ＝0.4时，有
[0078]2
[0079] 取：∑S直∶∑S横∶∑S内＝0.9∶0.85∶1，则：S直＝9.03(cm)，∑S横＝2
8.53(cm)。
8.53(cm)。
[0080] 当系统流量系数μ＝0.60、铸件壁厚系数取κ＝0.4时，有
[0081]
[0082] 取s直∶∑s横∶∑s内＝1.1∶0.9∶1，则：S直＝11.96(cm2)，∑S横＝9.78(cm2)[0083] 由于本实施例没有设计横浇道，所以本实施例上述的横浇道的数值仅为计算的结果，实际不采纳。
[0084] 实际浇注时，根据实际设计的内浇道数量，依据上述的计算结果，平均分配内浇道2
的横截面尺寸。例如，按照内浇道总横截面积：10.87(cm)，采用2个内浇道，每个内浇道的
2
矩形截面尺寸为1×5.4＝5.4(cm)，圆柱形直浇道的圆截面直径约为4cm。
的横截面尺寸。例如，按照内浇道总横截面积：10.87(cm)，采用2个内浇道，每个内浇道的
2
矩形截面尺寸为1×5.4＝5.4(cm)，圆柱形直浇道的圆截面直径约为4cm。
[0085] (2)浇注温度取为1440℃～1500℃。
[0086] (3)浇注负压度取为0.040～0.050MPa
[0087] (4)涂料的常温透气性控制在45～55cm2/KPa·min。
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