專利名稱：熱壓成形低溫焙燒的型芯用的芯料及用該芯料制作型芯的方法
技術領域：
本發明屬于鑄造造型領域，具體的說，涉及一種熱壓成形低溫焙燒的型芯用的芯料及用該芯料制作型芯的方法。
背景技術：
據了解，現有的形成金屬鑄件的內部空腔的方法有兩種，一種是在鑄型中設置型芯，另一種是制作鑄型上延伸到鑄件空腔內部的芯塊(即自帶芯)。對于砂型鑄造，通常采用的型芯為粘土砂芯、有機粘結劑砂芯和水玻璃砂芯，上述材質的型芯強度較低，表面較為粗糙，可以制造出尺寸較大的型芯或自帶芯，也難于制作出 由鑄型延伸到鑄件內部空腔的芯塊，所以不適合生產具有狹窄的復雜的內部空腔的鑄件。較小的具有狹窄、復雜和精密內腔的鑄件通常采用熔模鑄造工藝生產，由于涂料的氣泡、浮砂及涂料掛砂易造成涂掛通道堵塞，因而難于形成帶有致密的自帶芯的型殼。即使是最新的硅溶膠制殼工藝，由于涂掛難度和干燥速度的限制，對于具有狹窄復雜內腔的鑄件也難于制殼，不得不采用預制型芯。熔模鑄造用的常規型芯多為高溫燒結的石英玻璃陶瓷型芯，材料成本高，需要的焙燒溫度也很高，通常為1100 1250°C，因而在型芯制作時需要設備及其運行維護成本都較高的高溫加熱爐。同時焙燒型芯時對操作人員的技術水平要求很高，因而常規熔模鑄造型芯一般僅在軍工企業或航空航天企業生產高級精鑄件時應用，民用精鑄廠一般不輕易使用。其它種類精密型芯多采用普通砂芯的填砂制芯工藝再加以一定的特殊處理，因而也難于大批量生產出細薄精密、表面光潔、尺寸準確的、較低成本的熔模鑄造型芯。因此，對于大量的生產民用產品的熔模鑄造企業而言，十分企盼一種成本較低的、能由本企業自行生產型芯的、能大批量高效率生產普通型芯的制芯材料及相應的制芯工藝。現有技術的缺點難于自行和大批量的高效生產出細薄精密、表面光潔、尺寸準確的和成本低的熔模鑄造型芯。
發明內容
為解決以上技術問題，本發明的目的之一在于提供一種能自行和大批量高效生產出細薄精密、表面光潔、尺寸準確和成本低的熔模鑄造型芯的熱壓成形低溫焙燒的型芯用的芯料。本發明的目的之二在于提供一種能用熱壓成形低溫焙燒的型芯用的芯料大批量和高效制作出細薄精密、表面光潔、尺寸準確和成本低的熔模鑄造型芯的方法。本發明目的之一是這樣實現的一種熱壓成形低溫焙燒的型芯用的芯料，其關鍵在于包括以下重量份數的組分
磷酸二氫銨3. 5 15份；石英和/或熔融石英52 71份；氧化鎂1. 2 10份。上述芯料還含有磷酸二氫鎂，其重量分數為O. 5 8份。上述芯料還含有作為增塑劑的石蠟，其重量份數為13 26份。上述芯料按以下步驟制得首先用球磨機將磷酸二氫銨、磷酸二氫鎂、石英和/或熔融石英、氧化鎂分別磨制好，再按各組分的重量份數加入到攪拌機混合均均，然后加入規定重量份數的石蠟，加熱到70 100°C，熱態攪拌均勻，最后成形為塊狀芯料。
上述磷酸二氫銨顆粒細于或等于200目，所述磷酸二氫鎂顆粒細于或等于100目。 本發明目的之二是這樣實現的一種用熱壓成形低溫焙燒的型芯用的芯料制作型芯的方法，其關鍵在于包括以下工藝步驟(I)熱壓成形把所述芯料加熱到65V 100°C保溫2 10小時，加熱和保溫芯料可以采用可控溫度的、熱油循環加熱的市售芯料保溫缸，可以用提高保溫溫度和增加保溫時間的方式來提高芯料的流動性，然后采用油壓機或陶芯壓注機或換缸式蠟模壓注機，在
I.5 15mpa的壓力下注入型芯模具，冷卻成形后取出，然后對芯坯進行檢查和矯正變形；(2)裝箱焙燒把壓出的芯坯裝入用氧化鋁粉末作填料的匣缽中，裝箱時須加以微震以填實氧化鋁粉末；然后把匣缽放入焙燒爐中，逐漸升溫到600°C 950°C保溫4 15小時進行焙燒；待爐溫降至200 300°C后取出匣缽晾冷，再從匣缽中取出型芯；(3)浸潰強化把焙燒后的型芯依次作高溫浸潰強化和常溫浸潰強化。有益效果本發明熱壓成形低溫焙燒的型芯用的芯料及用該芯料制作型芯的方法，易操作控制，不僅能制作出細薄精密、表面光潔、尺寸準確和成本低的熔模鑄造型芯，而且其芯料制作的成本低，還能由熔模鑄造廠自行和大批量地高效生產型芯。
具體實施例方式實施例I :一種熱壓成形低溫焙燒的型芯用的芯料及用該芯料制作型芯的方法，選擇制作化工用集流管鑄件的熔模鑄造預制精密型芯為例，其步驟如下(一 )、制備40公斤熱壓成形低溫焙燒的型芯用的芯料備用。該芯料包括以下重量份數的組分顆粒粗細等于200目的磷酸二氫銨3. 5份；顆粒粗細等于100目的磷酸二氫鎂O. 5份；熔融石英52份；氧化鎂I. 2份，用球磨機將上述各重量份數的磷酸二氫銨、磷酸二氫鎂、熔融石英和氧化鎂分別磨制好，再把上述各組分加入到攪拌機中混合均勻，然后加入石蠟13份，加熱到70°C，熱態攪拌均勻，最后成形為塊狀，然后密封防潮備用。(二)、制作型芯集流管鑄件材質為ZGOCr 18Ni9Ti高鎳鉻不銹鋼，結構特點在于內部斷面有2 10毫米厚的狹窄空腔，此空腔很深，鑄造時往往因內腔夾鐵、內表面鼓包又無法打磨清理而導致報廢，因而需要型芯形成內腔且對型芯的質量要求很高。其具體操作為(I)、熱壓成形將40公斤的芯料加入到能自動控溫的、熱油循環加熱的芯料保溫缸中加熱保溫，溫度控制為65°C，保溫時間為2小時。采用油壓機搭配活塞式壓料缸，在壓料缸內壓力I. 5mpa條件下壓入鋼制型芯模具，壓制芯坯120個，芯坯經檢查變形和矯正。(2)、裝箱焙燒將芯坯裝入鋼板焊接鐵箱，內填入經過高溫焙燒后的氧化鋁粉末，放到振動臺上，微震I分鐘。裝入最高允許溫度為950°C的電阻加熱爐中焙燒，焙燒制度為設定溫度為 190°C，達到后保溫3小時；設定溫度為340C，達到后保溫4小時；設定溫度為600°C，達到后保溫8小時；斷電，隨爐冷卻降溫，降到350°C后半開爐門降溫，降到250°C后從爐中取出匣缽自然冷卻，匣缽內溫度低于80°C后取出型芯。(3)、清理和浸潰強化用軟毛刷清理和壓縮空氣清理型芯表面的粘附物。高溫浸潰強化把型芯浸入硅酸乙酯水解液中約I分鐘后取出自然晾干I天。常溫浸潰強化把型芯浸入酚醛樹脂烏洛托品乙醇溶液中約30分鐘后取出自然晾干，再加熱到190°c保溫I. 5小時。(4)、采用本型芯和硅溶膠制殼熔模鑄造工藝即生產出了質量符合要求的集流管鑄件。實施例2 —種熱壓成形低溫焙燒的型芯用的芯料及用該芯料制作型芯的方法，選擇制作化工用集流管鑄件的熔模鑄造預制精密型芯為例，其步驟如下(一 )、制備40公斤熱壓成形低溫焙燒的型芯用的芯料備用。該芯料包括以下重量份數的組分顆粒粗細等于100目的磷酸二氫銨9份；顆粒粗細等于100目的磷酸二氫鎂6份；熔融石英55份；氧化鎂10份，用球磨機將上述各重量份數的磷酸二氫銨、磷酸二氫鎂、熔融石英和氧化鎂分別磨制好，再把上述各組分加入到攪拌機中混合均勻，然后加入石蠟20份，加熱到80°C，熱態攪拌均勻，最后成形為塊狀，然后密封防潮備用。(二)、制作型芯集流管鑄件材質為ZGOCr 18Ni9Ti高鎳鉻不銹鋼，結構特點在于內部斷面有2 10毫米厚的狹窄空腔，此空腔很深，鑄造時往往因內腔夾鐵、內表面鼓包又無法打磨清理而導致報廢，因而需要型芯形成內腔且對型芯的質量要求很高。其具體操作為(I)、熱壓成形將40公斤的芯料加入到能自動控溫的、熱油循環加熱的芯料保溫缸中加熱保溫，溫度控制為85°C，保溫時間為4小時。采用油壓機搭配活塞式壓料缸，在壓料缸內壓力13Mpa條件下壓入鋼制型芯模具，壓制芯坯120個，芯坯經檢查變形和矯正。(2)、裝箱焙燒將芯坯裝入鋼板焊接鐵箱，內填入經過高溫焙燒后的氧化鋁粉末，放到振動臺上，微震I分鐘。裝入最高允許溫度為950°C的電阻加熱爐中焙燒，焙燒制度為設定溫度為190°C，達到后保溫3小時；設定溫度為340°C，達到后保溫4小時；設定溫度為650°C，達到后保溫8小時；斷電，隨爐冷卻降溫，降到350°C后半開爐門降溫，降到250°C后從爐中取出匣缽自然冷卻，匣缽內溫度低于80°C后取出型芯。
(3)、清理和浸潰強化用軟毛刷清理和壓縮空氣清理型芯表面的粘附物。高溫浸潰強化把型芯浸入硅酸乙酯水解液中約I分鐘后取出自然晾干I天。常溫浸潰強化把型芯浸入酚醛樹脂烏洛托品乙醇溶液中約30分鐘后取出自然晾干，再加熱到190°c保溫I. 5小時。(4)、采用本型芯和硅溶膠制殼熔模鑄造工藝即生產出了質量符合要求的集流管鑄件。實施例3 一種熱壓成形低溫焙燒的型芯用的芯料及用該芯料制作型芯的方法，選擇制作鑲齒鉆頭的鑄鋼鑲齒頭鑄件為例，其步驟如下(一 )、制備50公斤熱壓成形低溫焙燒的型芯用的芯料備用。該芯料包括以下重量份數的組分顆粒等于100目的磷酸二氫銨4份；顆粒等于100目的磷酸二氫鎂3份；熔融石英23份；石英44份；氧化鎂2份，用球磨機將上述各重量份數的磷酸二氫銨、磷酸二氫鎂、熔融石英和氧化鎂分別磨制好，再把上述各組分加入到攪拌機中混合均勻，然后加入石蠟24份，加熱到85°C，熱態攪拌均勻，最后成形為塊狀，然后密封防潮備用。(二)、制作型芯鑲齒鉆頭的鑄鋼鑲齒頭鑄件材質為ZG20MoV，結構特點是鑲齒頭部位有10 20個方向各異的較深的孔必須鑄出。由于孔部位涂掛困難，很難保證該處型殼致密，鑄件該處常出現夾鐵缺陷，且多個孔中一旦出現一處夾鐵，就可能導致清理困難甚至鑄件報廢。鑄造工藝是采用型芯形成鑄件上的多個孔。型芯是圓柱形的，芯頭為直徑略大一點的圓柱形。其具體操作為(I)、熱壓成形將50公斤的芯料加入到能自動控溫的、熱油循環加熱的芯料保溫缸中加熱保溫，溫度控制為70°C，保溫時間為9小時。采用油壓機搭配活塞式壓料缸，在壓料缸內壓力I. SMpa條件下壓入鋼制型芯模具，壓制芯坯10000個。(2)、裝箱焙燒將芯坯裝入耐火材料匣缽，分層填入經過高溫焙燒后的氧化鋁粉末，放到振動臺上，每層微震O. 5分鐘。裝入最高允許溫度為950°C的電阻加熱爐中焙燒，焙燒制度為設定溫度為190°C，達到后保溫3小時；設定溫度為340°C，達到后保溫4小時；設定溫度為900°C，達到后保溫9小時；斷電，隨爐冷卻降溫，降到350°C后半開爐門降溫，降到250°C后從爐中取出匣缽自然冷卻，匣缽內溫度低于80°C后取出型芯。(3)、清理和浸潰強化用軟毛刷清理和壓縮空氣清理型芯表面的粘附物。高溫浸潰強化把型芯浸入硅溶膠中約I分鐘后取出自然晾干I天，再120°c保溫2小時烘干。常溫浸潰強化把型芯浸入酚醛樹脂烏洛托品乙醇溶液中約30分鐘后取出自然晾干，再加熱到190°C保溫I. 5小時固化。(4)、采用本型芯和水玻璃制殼低溫蠟料熔模鑄造工藝即生產出了質量符合要求
的鑄鋼鑲齒頭鑄件。實施例4 一種熱壓成形低溫焙燒的型芯用的芯料及用該芯料制作型芯的方法，選擇制作鑄鋼氣缸體鑄件為例，其步驟如下(一 )、制備40公斤熱壓成形低溫焙燒的型芯用的芯料備用。該芯料包括以下重量份數的組分顆粒等于200目的磷酸二氫銨13. 5份；顆粒等于100目的磷酸二氫鎂I份；熔融石英64. 5份；氧化鎂6份，用球磨機將上述各重量份數的磷酸二氫銨、磷酸二氫鎂、熔融石英和氧化鎂分別磨制好，再把上述各組分加入到攪拌機中混合均勻，然后加入石蠟15份，加熱到90°C，熱態攪拌均勻，最后成形為塊狀，然后密封防潮備用。(二)、制作芯料本實施例制作鑄鋼氣缸體鑄件，鑄件材質為ZG45，結構特點是進排氣部位有
2X IOmm斷面的狹長通道必須鑄出，該處涂掛困難，很難保證該處型殼致密，鑄件該處常出現夾鐵缺陷，且多個孔中一旦出現一處夾鐵，就可能導致清理困難甚至鑄件報廢。鑄造工藝是采用型芯形成鑄件上的通道，其具體操作為(I)、熱壓成形將5公斤芯料加入到能自動控溫的、熱油循環加熱的芯料保溫缸中加熱保溫，溫度控制為80°C，保溫時間為4小時。采用陶芯壓注機，在壓料缸內壓力7Mpa條件下壓入鋼制型芯模具，壓制兩種芯坯各60個，芯坯經檢查變形和矯正。(2)、裝箱焙燒將芯坯裝入鋼板焊接匣缽，分層填入經過高溫焙燒后的氧化鋁粉末，放到振動臺上，每層微震O. 5分鐘。裝入最高允許溫度為950°C的電阻加熱爐中焙燒，焙燒制度為設定溫度為190°C，達到后保溫3小時；設定溫度為340°C，達到后保溫4小時；設定溫度為750°C，達到后保溫4小時；斷電，隨爐冷卻降溫，降到350°C后半開爐門降溫，降到250°C后從爐中取出匣缽自然冷卻，匣缽內溫度低于80°C后取出型芯。(3)、清理和浸潰強化
用軟毛刷清理和壓縮空氣清理型芯表面的粘附物。高溫浸潰強化把型芯浸入硅酸乙酯水解液中約I分鐘后取出自然晾干I天。常溫浸潰強化把型芯浸入酚醛樹脂烏洛托品乙醇溶液中約20分鐘后取出自然晾干，再加熱到190°C保溫I. 5小時固化。(4)、采用本型芯和硅溶膠制殼中溫蠟料熔模鑄造工藝即生產出了質量符合要求的鑄鋼汽缸體鑄件。實施例5 一種熱壓成形低溫焙燒的型芯用的芯料及用該芯料制作型芯的方法，選擇制作化工用集流管鑄件的熔模鑄造預制精密型芯為例，其步驟如下(一 )、制備40公斤熱壓成形低溫焙燒的型芯用的芯料，備用該芯料包括以下重量份數的組分 顆粒等于200目的磷酸二氫銨15份；顆粒等于100目的磷酸二氫鎂8份；熔融石英71份；氧化鎂10份，用球磨機將上述各重量份數的磷酸二氫銨、磷酸二氫鎂、熔融石英和氧化鎂分別磨制好，再把上述各組分加入到攪拌機中混合均勻，然后加入石蠟26份，加熱到100°C，熱態攪拌均勻，最后成形為塊狀，然后密封防潮備用。(二)、制作型芯:集流管鑄件材質為ZGOCr 18Ni9Ti高鎳鉻不銹鋼，結構特點在于內部斷面有2 10毫米厚的狹窄空腔，此空腔很深，鑄造時往往因內腔夾鐵、內表面鼓包又無法打磨清理而導致報廢，因而需要型芯形成內腔且對型芯的質量要求很高。其具體操作為(I)、熱壓成形將40公斤的芯料加入到能自動控溫的、熱油循環加熱的芯料保溫缸中加熱保溫，溫度控制為100°c，保溫時間為10小時。采用油壓機搭配活塞式壓料缸，在壓料缸內壓力15mpa條件下壓入鋼制型芯模具，壓制芯坯120個，芯坯經檢查變形和矯正。(2)、裝箱焙燒將芯坯裝入鋼板焊接鐵箱，內填入經過高溫焙燒后的氧化鋁粉末，放到振動臺上，微震I分鐘。裝入最高允許溫度為950°C的電阻加熱爐中焙燒，焙燒制度為設定溫度為190°C，達到后保溫3小時；設定溫度為340°C，達到后保溫4小時；設定溫度為950°C，達到后保溫8小時；斷電，隨爐冷卻降溫，降到350°C后半開爐門降溫，降到250°C后從爐中取出匣缽自然冷卻，匣缽內溫度低于80°C后取出型芯。(3)、清理和浸潰強化用軟毛刷清理和壓縮空氣清理型芯表面的粘附物。高溫浸潰強化把型芯浸入硅酸乙酯水解液中約I分鐘后取出自然晾干I天。常溫浸潰強化把型芯浸入酚醛樹脂烏洛托品乙醇溶液中約30分鐘后取出自然晾干，再加熱到190°c保溫I. 5小時。(4)、采用本型芯和硅溶膠制殼熔模鑄造工藝即生產出了質量符合要求的集流管鑄件。
權利要求
1.一種熱壓成形低溫焙燒的型芯用的芯料，其特征在于包括以下重量份數的組分 磷酸二氫銨3. 5 15份； 石英和/或熔融石英52 71份； 氧化鎂1. 2 10份。
2.根據權利要求I所述熱壓成形低溫焙燒的型芯用的芯料，其特征在于所述芯料還含有磷酸二氫鎂，其重量分數為O. 5 8份。
3.根據權利要求I或2所述熱壓成形低溫焙燒的型芯用的芯料，其特征在于所述芯料還含有作為增塑劑的石蠟，其重量份數為13 26份。
4.根據權利要求3所述熱壓成形低溫焙燒的型芯用的芯料，其特征在于所述芯料按以下步驟制得首先用球磨機將磷酸二氫銨、磷酸二氫鎂、石英和/或熔融石英、氧化鎂分別磨制好，再按各組分的重量份數加入到攪拌機混合均均，然后按所述重量份數加入石蠟，加熱到70 100°C，熱態攪拌均勻，最后成形為塊狀芯料。
5.根據權利要求1、2或4所述熱壓成形低溫焙燒的型芯用的芯料，其特征在于所述磷酸二氫銨顆粒細于或等于200目，所述磷酸二氫鎂顆粒細于或等于100目。
6.一種用權利要求I所述熱壓成形低溫焙燒的型芯用的芯料制作型芯的方法，其特征在于包括以下工藝步驟 (1)熱壓成形把所述芯料加熱到65°C 100°C保溫2 10小時，然后采用油壓機或陶芯壓注機或換缸式蠟模壓注機，在I. 5 15mpa的壓力下注入型芯模具，冷卻成形后取出，然后對芯坯進行檢查和矯正變形； (2)裝箱焙燒 把壓出的芯坯裝入用氧化鋁粉末作填料的匣缽中；然后把匣缽放入焙燒爐中，逐漸升溫到600°C 950°C保溫4 15小時進行焙燒；待爐溫降至200 300°C后取出匣缽晾冷，再從匣缽中取出型芯； (3)浸潰強化 把焙燒后的型芯依次作高溫浸潰強化和常溫浸潰強化。
7.根據權利要求6所述用熱壓成形低溫焙燒的型芯用的芯料制作型芯的方法，其特征在于所述芯料還含有磷酸二氫鎂，其重量分數為O. 5 8份，所述芯料還含有作為增塑劑的石蠟，其重量份數為13 26份。
8.根據權利要求6或7所述用熱壓成形低溫焙燒的型芯用的芯料制作型芯的方法，其特征在于所述芯料按以下步驟制得首先用球磨機將磷酸二氫銨、磷酸二氫鎂、石英和/或熔融石英、氧化鎂分別磨制好，再按各組分的重量份數加入到攪拌機混合均均，然后加入規定重量份數的石蠟，加熱到70 100°C，熱態攪拌均勻，最后成形為塊狀芯料。
9.根據權利要求8所述用熱壓成形低溫焙燒的型芯用的芯料制作型芯的方法，其特征在于所述磷酸二氫銨顆粒細于或等于200目，所述磷酸二氫鎂顆粒細于或等于100目。
全文摘要
本發明提供了一種熱壓成形低溫焙燒的型芯用的芯料及用該芯料制作型芯的方法，其關鍵在于所述芯料包括以下重量份數的組分磷酸二氫銨3.5～15份；磷酸二氫鎂0.5～8份；石英和/或熔融石英52～71份；氧化鎂1.2～10份；石蠟13～26份，然后將所述芯料通過熱壓成形、裝箱焙燒和浸漬強化制得型芯。本發明為熱壓成形低溫焙燒的型芯用的芯料及用該芯料制作型芯的方法，易操作控制，不僅能制作出細薄精密、表面光潔、尺寸準確和成本低的熔模鑄造型芯，而且其型芯制作的成本低，還能由熔模鑄造廠自行和大批量地高效生產型芯。
文檔編號B22C1/00GK102935485SQ201210466639
公開日2013年2月20日 申請日期2012年11月19日 優先權日2012年11月19日
發明者王世全, 閔小俊, 李從文 申請人:重慶精芯通鑄造材料有限公司