[发明专利]一种灰口铸铁消失模铸造工艺方法

说明书

技术领域

本发明属于铸造工程技术领域，特别涉及灰口铸铁消失模铸造工艺范畴。

背景技术

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

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。

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：

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。

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。

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直读式型砂透气率测定仪测得，其常温透气性应控制在40～60cm²/KPamin，优选的常温透气性应控制在45～55cm²/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。

四、浇注系统的直浇道、横浇道和内浇道横截面积比为：

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。

用公式表示：s_直∶∑s_横∶∑s_内＝(0.9～1.1)∶(0.8～0.9)∶1。

其中：

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。

式中G——为铸件质量，包括浇注系统质量，单位Kg。

μ——浇注系统流量系数，取值标准按照下表要求。

κ——铸件壁厚系数，取值标准按照下表要求

δ——铸件平均壁厚，单位cm。

H_P——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。

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。

具体说明如下：∑S_内是内浇道的总截面积，单位：cm²；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。

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1是灰口铸铁消失模铸造件之一，是一个端盖类零件。