用石蜡-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45~48℃。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:70~75℃;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:18~27℃;蜡料温度:45~48℃;压型温度:20~25℃;压注压力:0.1~0.3MPa;压蜡枪预热温度:35~45℃;蜡模冷却水温度:15~25℃;开型时间:1 min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20min。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5mm。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20~25℃,模组先 在皂液中清洗,用软毛刷去处表面油污,然后在20~25℃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HB5346-1986。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Tab.1Technical requirements of colloidal silica in investment casting牌号化学成分w(%)物理性能其它SiO2Na2O密度/(g/cm3)pH值运动粘度/(mm2/s)SiO2胶粒直径/mm外观稳定期GRJ-26 24~28≤0.3 1.15~1.19 9~9.5≤6 7~15GRJ-30 29~31≤0.5 1.20~1.22 9~10≤8 9~20乳白或淡青色无夹杂≥1年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Tab.2Formula of colloidal silica coating种类面层(1)2~3层4~5层最外层硅溶胶/kg 10 10 10 10锆英粉/kg 38--0.3煤矸粉/kg-30 20 1.2湿润剂/g 20---消泡剂/g 20---粘度/s 30~35 30 10~15 15~202.2.1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(JFC)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6~12h,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Tab.3Property requirements of colloidal silica coatings型壳层数涂料粘度/s密度/(g/cm3)撒砂粒度/目1(面)30~35 1.87~2.03 80/100(锆英砂)2 30 1.84~1.85 30/60(煤矸砂)3 30 1.83~1.84 30/60(煤矸砂)4 15~20 1.81~1.82 16/30(煤矸砂)5 15~20 1.80~1.81 16/30(煤矸砂)6(最外层)15~20 1.79~1.802.3.3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%~65%。表4硅溶胶型壳干燥工艺参数Tab.4Processing parameters of dry ceramic shell mould时间层数干燥温度/℃相对湿度(%)风速>4 h 1~2 20~25 50~60不宜吹风>6 h 3~5<30 30~50<3 m/s>8 h 6<30 30~50<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 min,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160~200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900~1050℃,到温后保温1~2 h后取出浇注,当需要装箱时待模壳温度小于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2h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。快讯熔模铸造硅 溶胶模壳制造工艺@陈玉平$无锡职业技术学院!江苏无锡214121介绍用石蜡-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。熔模铸造;;粘结剂;;硅溶胶模壳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%~65%。表4硅溶胶型壳干燥工艺参数Tab.4Processing parameters of dry ceramic shell mould时间层数干燥温度/℃相对湿度(%)风速>4 h 1~2 20~25 50~60不宜吹风>6 h 3~5<30 30~50<3 m/s>8 h 6<30 30~50<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 min,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160~200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
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