專利名稱：一種利用石膏型澆注鋅錫合金模具的方法
技術領域：
本發明涉及一種合金模具的澆注成形方法，更具體的說，本發明涉及一種利用石膏型澆注鋅錫合金模具的方法。
背景技術：
傳統模具的制造方法有很多，例如，數控銑加工、電火花加工、線切割加工、電解加工、電鑄加工、壓力加工和蝕刻技術等。但是由于這些技術復雜、耗時長、并且費用高進而影響了新產品的開發進度。而傳統的快速模具由于工藝粗糙、精度低、壽命短，很難完全滿足用戶的要求，而且傳統的快速模具也很難達到快速的要求。因此，應用快速模具制造技術，在最終生產模具開模之前進行產品的試驗和小批量生產，可以有效地節約開發時間和費 用。石膏型鑄造是一種特種鑄造工藝，其是指將金屬熔液澆鑄到以石膏為基料制成的鑄型內的一種鑄造方法。其具有可以鑄造表面精度高、形狀復雜的有色金屬鑄件，澆注后容易清理等優點，常用于有色金屬的模具制造，采用翻模獲得石膏型的方法主要缺點是工藝過程復雜，需要制母模、翻制硅膠模，澆灌石膏型，獲得石膏型后再澆注金屬鑄件，且在翻模過程中存在精度損失。石膏型以石膏混合料的漿體灌漿成型，漿體的流動性很好，且又在真空下充填，其成型性能優良。漿料在凝結過程中又有輕微的膨脹，復模性能優異，鑄型精確、光潔，優勢是非常明顯的。本申請的發明人利用現有技術中的快速模具制造技術成功開發了一種利用石膏母型制備鋅錫合金模具的方法。
發明內容
本發明記載了一種利用石膏型澆注錫鋅合金模具的方法，其包括以下步驟I.石膏型模的制備A.石膏凹型模的制備石膏凹型模漿料的配方白水泥3-5wt*%,羧甲基殼聚糖l-3wt*%,油酸l-3wt*%,多聚磷酸鈉0. 03wt%和余量的半水石膏；水固比=I : 2 2 : 3 ;把稱量好的石膏配方與水混合在真空中攪拌和灌漿；灌漿后10-30分鐘起模，空氣干燥20-30小時；B.石膏凸型模的制備石膏凸型模漿料的配方石英粉3-5wt%,羧甲基殼聚糖l-3wt%,油酸l-3wt%,多聚磷酸鈉0. 03wt%和余量的半水石膏；水固比=I : 2 2 : 3 ;把稱量好的石膏配方與水混合在真空中攪拌和灌漿；灌漿后10-30分鐘起模，空氣干燥20-30小時；自然干燥的石膏型模表面涂刷聚乙烯醇，施加耐高溫涂層；2.石膏型模的烘干與焙燒烘干溫度60-100°C，烘干時間15_25h ；焙燒溫度200-280°C，焙燒時間120-200n3.合金的澆注在真空或惰性氣體低壓下加熱并熔融所述的鋅錫合金，所述的鋅錫合金的熔點為A，加熱溫度為A+10°C A+20°C;將制備得到的石膏型模置于帶有旋轉裝置的工作臺上，在真空或惰性氣氛中，將鋅錫合金熔融液傾倒入石膏型模中；其中的澆注分為兩次澆注完成， 第一次澆注溫度為A+30°C A+40°C，當液面高度升高至離石膏型凸模頂部約10-25mm處停止澆注；第二次澆注溫度為A+10°C A+20°C，澆到預定的高度為止；其中，步驟2中的耐高溫涂層為包含氮化碳或氮化硼自潤滑相的涂層。其中，步驟2中的施加方法包括涂、刷、浸、氣相沉積或噴涂；優選采用噴涂工藝，噴涂可以選擇電弧噴涂、等離子噴涂、爆炸噴涂等方法。其中，步驟3中的加熱工藝為真空感應熔融、感應線圈加熱等方法。其中，步驟3中工作臺的轉速為10_200r/min。本發明相對于現有技術的優點(I)與傳統的澆注工藝相比，本發明方法生產的澆注合金模具的表面光滑、質量聞。(2)利用該方法可以制造各種模具型腔，例如注塑模具型腔、注射模具型腔、沖壓模具型腔體等，其可以完全消除氣孔等缺陷。(3)成本低廉，采用本申請的方法制備的合金模具其成本只有傳統機械加工模具的1/3-1/5 ;制造周期只有前者的1/4-1/5。
圖I為本發明的離心澆鑄過程的示意圖。
具體實施例以下將通過具體實施例對本發明的技術方案做出進一步的說明。申請人需要強調的是，以下實施例僅僅是為了詳細說明發明的內容的需要，而不能認為是對本發明的限制。本發明要求保護的范圍，以權利要求書所限定的技術方案為準。實施例II.石膏型模的制備A.石膏凹型模的制備石膏凹型模漿料的配方白水泥3wt%，羧甲基殼聚糖^^^，油酸^被^^多聚磷酸鈉0. 03wt%和余量的半水石膏；水固比=I 2 ;把稱量好的石膏配方與水混合在真空中攪拌和灌漿；灌漿后20分鐘起模，空氣干燥25小時；B.石膏凸型模的制備石膏凸型模漿料的配方石英粉3Wt%，羧甲基殼聚糖2Wt%，油酸2Wt%，多聚磷酸鈉0. 03wt%和余量的半水石膏；水固比=I 2 ;把稱量好的石膏配方與水混合在真空中攪拌和灌漿；灌漿后20分鐘起模，空氣干燥25小時；自然干燥的石膏型模表面涂刷聚乙烯醇，電弧噴涂含有氮化硼的自潤滑涂層；2.石膏型模的烘干與焙燒烘干溫度80°C，烘干時間20h ;焙燒溫度280°C，焙燒時間150min ；3.錫鋅合金的澆注在低壓氮氣氣氛下加熱并熔融所述的錫鋅合金，采用真空感應熔融的加熱方式，將溫度加熱到A+10°C，形成熔融的錫鋅合金；將石膏型模置于帶有旋轉裝置的工作臺上，工作臺的轉速為100r/min,在氮氣氣氛中，將錫鋅合金合金傾倒進入石膏型模中；其中的澆注分為兩次澆注完成，第一次澆注溫度為A+40°C，當液面高度升高至離石膏型凸模頂部約IOmm處停止澆注；第二次澆注溫度為A+20°C，澆到預定的高度為止；形成所述的錫鋅合 金模具。實施例2I.石膏型模的制備A.石膏凹型模的制備石膏凹型模漿料的配方白水泥5wt%，羧甲基殼聚糖^^^，油酸^被^^多聚磷酸鈉0. 03wt%和余量的半水石膏；水固比=I 2 ;把稱量好的石膏配方與水混合在真空中攪拌和灌漿；灌漿后20分鐘起模，空氣干燥25小時；B.石膏凸型模的制備石膏凸型模漿料的配方石英粉5Wt%，羧甲基殼聚糖2Wt%，油酸3Wt%，多聚磷酸鈉0. 03wt%和余量的半水石膏；水固比=I 2 ;把稱量好的石膏配方與水混合在真空中攪拌和灌漿；灌漿后20分鐘起模，空氣干燥25小時；自然干燥的石膏型模表面涂刷聚乙烯醇，電弧噴涂含有氮化硼的自潤滑涂層2.石膏型模的烘干與焙燒烘干溫度90°C，烘干時間20h ;焙燒溫度250°C，焙燒時間200min ；3.錫鋅合金的澆注在真空氣氛下加熱并熔融所述的錫鋅合金，采用真空感應熔融的加熱方式，將溫度加熱到A+20°C，形成熔融的錫鋅合金；將石膏型模置于帶有旋轉裝置的工作臺上，工作臺的轉速為100r/min，在真空環境中，將錫鋅合金合金傾倒進入石膏型模中；其中的澆注分為兩次澆注完成，第一次澆注溫度為A+30°C，當液面高度升高至離石膏型凸模頂部約IOmm處停止澆注；第二次澆注溫度為A+20°C，澆到預定的高度為止；形成所述的錫鋅合金模具。實施例3I.石膏型模的制備A.石膏凹型模的制備石膏凹型模漿料的配方白水泥4wt%，羧甲基殼聚糖^^^，油酸^被^^多聚磷酸鈉0. 03wt%和余量的半水石膏；水固比=I 2 ;把稱量好的石膏配方與水混合在真空中攪拌和灌漿；灌漿后20分鐘起模，空氣干燥25小時；B.石膏凸型模的制備
石膏凸型模漿料的配方石英粉4被％，羧甲基殼聚糖2被％，油酸3被％，多聚磷酸鈉0. 03wt%和余量的半水石膏；水固比=I 2 ;把稱量好的石膏配方與水混合在真空中攪拌和灌漿；灌漿后20分鐘起模，空氣干燥25小時；自然干燥的石膏型模表面涂刷聚乙烯醇，電弧噴涂含有氮化硼的自潤滑涂層；2.石膏型模的烘干與焙燒烘干溫度75°C，烘干時間20h ;焙燒溫度250°C，焙燒時間200min ；3.錫鋅合金的澆注在低壓氮氣氣氛下加熱并熔融所述的錫鋅合金，采用真空感應熔融的加熱方式，將溫度加熱到A+20°C，形成熔融的錫鋅合金；將石膏型模置于帶有旋轉裝置的工作臺上，工作臺的轉速為200r/min，在氮氣氣氛中，將錫鋅合金融溶液傾倒進入石膏型模中；其中的澆注分為兩次澆注完成，第一次澆注溫度為A+30°C，當液面高度升高至離石膏型凸模頂部約IOmm處停止澆注；第二次澆注溫度為A+10°C，澆到預定的高度為止；形成所述的錫鋅 合金模具。實施例1-3澆鑄得到的錫鋅合金模具的均勻性接近于鍛造材料，并且定向固化使澆鑄體的質量很好，并且沒有澆鑄缺陷。
權利要求
1.一種利用石膏型澆注錫鋅合金模具的方法，其包括以下步驟 步驟I.石膏型模的制備 A.石膏凹型模的制備 石膏凹型模漿料的配方白水泥3-5wt%，羧甲基殼聚糖l-3wt%，油酸l-3wt%，多聚磷酸鈉0. 03wt%和余量的半水石膏；水固比=I : 2 2 : 3;把稱量好的石膏配方與水混合在真空中攪拌和灌漿；灌漿后10-30分鐘起模，空氣干燥20-30小時； B.石膏凸型模的制備 石膏凸型模漿料的配方石英粉3_5wt %，羧甲基殼聚糖l-3wt%,油酸l-3wt%,多聚磷酸鈉0. 03wt%和余量的半水石膏；水固比=I : 2 2 : 3;把稱量好的石膏配方與水混合在真空中攪拌和灌漿；灌漿后10-30分鐘起模，空氣干燥20-30小時；自然干燥的石膏型模表面涂刷聚乙烯醇，施加耐高溫涂層； 步驟2.石膏型模的烘干與焙燒 將自然干燥的石膏凹型模和石膏凸型模進行烘干和焙燒過程；其中烘干溫度60-100°C，烘干時間15-25h ;焙燒溫度200-280°C，焙燒時間120_200min ； 步驟3.錫鋅合金的澆注 在真空或惰性氣體低壓下加熱并熔融所述的鋅錫合金，所述的鋅錫合金的熔點為A，加熱溫度為A+10°C A+20°C;將制備得到的石膏型模置于帶有旋轉裝置的工作臺上，在真空或惰性氣氛中，將鋅錫合金熔融液傾倒入石膏型模中；其中的澆注分為兩次澆注完成，第一次澆注溫度為A+30°C A+40°C，當液面高度升高至離石膏型凸模頂部約10-25mm處停止澆注；第二次澆注溫度為A+10°C A+20°C，澆到預定的高度為止，得到所述的錫鋅合金模。
2.權利要求I所述的利用石膏型澆注錫鋅合金模具的方法，其特征在于步驟2中的耐高溫涂層為包含氮化碳或氮化硼自潤滑相的涂層。
3.權利要求2所述的利用石膏型澆注錫鋅合金模具的方法，其特征在于步驟2中的施加方法包括涂、刷、浸、氣相沉積或噴涂；
4.權利要求3所述的利用石膏型澆注錫鋅合金模具的方法，其特征在于采用噴涂工藝。
5.權利要求4所述的利用石膏型澆注錫鋅合金模具的方法，其特征在于所述的噴涂方法為火焰噴涂、電弧噴涂、等離子噴涂或爆炸噴涂。
6.權利要求I所述的利用石膏型澆注錫鋅合金模具的方法，其特征在于步驟3中的加熱工藝為真空感應熔融、感應線圈加熱等方法。
7.權利要求I所述的利用石膏型澆注錫鋅合金模具的方法，其特征在于步驟3中工作臺的轉速為10-200r/min。
8.—種錫鋅合金模具，根據權利要求1-7所述的任意一種方法制造。
全文摘要
本發明提供了一種利用石膏型間接快速制造錫鋅合金模具的方法，以及由該方法得到的錫鋅合金模具。采用本申請的方法制備的合金模具其成本只有傳統機械加工模具的1/3-1/5；制造周期只有前者的1/4-1/5。與傳統的澆注工藝相比，本發明方法生產的澆注合金模具的表面光滑、質量高。
文檔編號B22C1/00GK102794395SQ201110135950
公開日2012年11月28日 申請日期2011年5月24日 優先權日2011年5月24日
發明者鄭霞 申請人:昆山市瑞捷精密模具有限公司