[发明专利]一种冷硬砂型叠型铸造工艺

说明书

本发明涉及一种用二氧化碳气体制冷硬砂型并叠加成无箱的浇注系统铸造精细零件的方法。

在铸造工业中用二氧化碳气体来吹硬以水玻璃作粘结剂的砂型，来铸造比较精确的零件，已普遍采用了。特别是用腊模来铸造精密，复杂结构的零件，早已在铸造行业中应用了。但是由于腊模本身刚性等不足之处，它很难在大批量流水作业线上用于铸造各种重量尺寸规格的零件。因此，在生产线上常用刚度、硬度较大的，成型次数多的金属模或塑料模来代替腊模，以适应大批量生产的需要。

用金属模或塑料模冷硬砂型铸造工艺的方法一般包括以下几个步骤：首先是模型准备和型砂制备步骤，作好模和型砂之后，接着是用模和型砂制作铸造零件所需要的砂型，也就是造型步骤，然后是起模步骤，再接着将起去模型的砂型通二氧化碳，使型砂中的水玻璃和二氧化碳发生反应使砂型硬化，即冷硬砂型步骤。冷硬砂型步骤，一般是在容器中进行的。最简单的容器是钟罩式容器，钟罩扣上砂型，再通入二氧化碳，二氧化碳在钟罩内与砂型中的水玻璃粘结剂产生化学反应而使砂型硬化。接着下一步是合型步骤，合型步骤是将带箱体的冷硬砂型合型成为所需的铸造浇注系统，再接着是将液态金属浇注到砂型组成的浇注系统中去，待金属冷却后清砂成为铸造零件。

上述现有的冷硬砂型铸造工艺其方法存在如下问题：

1）从模型来看，采用金属模型固然有良好的刚度和硬度，但是在制造模型时为了保证模型的形状和尺寸精度复制的一致性，往往需要较高的加工设备条件，常常在仿型铣床上加工，因此加工成本高，模型修整和修复困难。还有模型表面易贴连型砂，难保证靠模砂型设计精度的缺点。如果用一般材质的塑料作模型例如工程塑料，虽然易制造，成本低，能保证复制模的精度和一致性，但也有模表面易贴砂的问题。这样在使用上述材质作模型时不得不采用振动起模，降低了起模后砂型的尺寸精度，难以铸出精细铸件。

2）现有的在容器中通入二氧化碳的方法气体直接参与硬化反应的量少，因此硬化反应时间较长，至少需要几分钟或更长的时间才能完成整个型砂的硬化过程。

3）现有的冷硬砂型还有砂箱，合箱后组成的浇注系统，皆采用平面排列放置等待浇注。浇注时金属液体在系统腔内流动压力不大，填充能力较低，易产生缺陷，还有占地面积大，不能有效的利用空间等不足之处。

由于以上所述现有技术存在的不足之处，使得大批量流水作业上难以用一般的水玻璃作型砂粘结剂配合金属模和一般的塑料模的冷硬方法来铸造精细尺寸精度的铸件。特别是用来铸造大批量的冰箱压缩机上的铸件有很大的难度。例如从冰箱压缩机的六个主要零件来看：它们的重量大小不一，大重量的机体每件达二千克重，小重量的活塞也只有六十克重;从尺寸精度上看支承板、连杆、伐板、活塞仅允许留磨削裕量。图纸标注公差一般在GB6414-86，GT3～5级范围，个别的超出GT3级。形位公差及错位公差要求也比较高。形位公差要求在尺寸公差范围之内，错位值也要求在5～6级。例如连杆铸件，其中两个圆径的中心距尺寸要求为35.2±0.1，错箱要求不能超过0.2毫米，除此之外对铸件的材质热处理的硬度和金相组织，以及要求加工面，非加工面不允许有铸造缺陷等诸方面都有质量要求。因此，用现有技术的工艺方法在大批量生产中既要成本低，又要成品率高是难以保证的。

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种新的冷硬砂型的铸造工艺方法，它不但模型制造成本低，有足够的刚度，硬度以及复制模型尺寸精度一致性好，而且容易修整、修复，所使用的型砂粘结剂不贴模，容易起模，采用先用二氧化碳冷硬砂型，然后起模型，采用无箱的冷硬砂型组成上下叠加的浇注系统，这种工艺方法能够达到铸造精细零件足够的质量要求。

本发明的目的可以通过以下措施来达到：

1）模型材质采用环氧树脂增强塑料。

2）型砂粘结剂采用市面上销售的上海机械制造工艺研究所产生的水玻璃类复合硅酸盐粘结剂-索罗西尔（SOLOSIL）433（以下简称433粘结剂）。

3）步骤中采用先冷硬砂型后起模的工艺顺序。造型步骤之后砂型连同模型在容器或相当于容器中通入1公斤至2公斤压力的二氧化碳气体在20～60秒的时间内即可使砂型冷硬成型，然后取出进入起模步骤。

4）起模步骤，采用的是使冷硬砂型与模型相对运动并且分离开的非振动的平滑移动起模法，完成起模。进一步去掉砂型护箱，成为独立的无箱冷硬砂型。

5）接着将无箱冷硬砂型合型，再把合型上下叠加组成浇注系统。