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精密铸造硅溶胶模壳的制造工艺

精密铸造硅溶胶模壳的制造工艺

2014-07-01

用石蜡-硬脂酸低温模料,制造涡轮叶轮、喷嘴环等盘类精密铸件的熔模(习称腊模);用精密铸造硅溶胶,作为制壳粘结剂,制造涡轮叶轮、喷嘴环等铸件模壳。主要研究熔模制造工艺、硅溶胶模壳工艺和焙烧工艺,从而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  模料的成分及性能应满足原材料检验要求

熔化蜡料,各种化腊工具均需作好清洁工作,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,加入量视具体情况而定。糊状蜡的温度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

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:0.1MPa~0.3 MPa;压蜡枪预热温度:35℃~45℃;蜡模冷却水温度:15℃~25℃;开型时间:1min左右。

1.3.2  操作要求

压腊前先检查模具型号是否符合要求。压腊前必须清理压型表面残余蜡、水滴及其它附着物,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及注蜡口的修平,其它部位不允许修整,修整时不允许碰坏铸件工作表面,机加工基准面不允许焊接及修整。

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。蜡模及浇口焊接温度80℃左右,焊接必须光滑,保证蜡模及浇口间的光滑过度,不允许有蜡痘、凹缝存在,浇口必须用烫刀烫平,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,用软毛刷去除表面油污,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),并对制蜡工艺进行控制。

2  硅溶胶模壳工艺

2.1  精铸用粘结剂硅溶胶的技术要求

熔模铸造用硅溶胶无国家标准,只有航空工业标准 HB5346-1986《熔模铸造用硅溶胶》技术要求(见表1).硅溶胶是一种优质硅溶胶熔模铸造用水基粘结剂,生产用于所有层(面层和背层)。硅溶胶易配制成高粉液比的优质涂料,涂料稳定好。用于硅溶胶制成的型壳不需化学硬化,型壳制造过程中无空气污染。

2.2  硅溶胶涂料配比

正确地选择各种原材料配比,保证涂料有适当的比重和粘度,是涂料控制的关键(见表2)。硅溶胶涂料中,除了硅溶胶和耐火粉以外,还有一定量的表面活性剂(江苏省海安石油化工厂生产的脂肪醇聚氧乙烯醚即JFC)及消泡剂(正辛醇)。

2.2.1  硅溶胶涂料的配比原则

控制涂料粘度以达到稳定制壳质量的目的,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。

2.2.2  配制工艺

按涂料的配方取一定量的耐火材料、润湿剂、消泡剂,先将润湿剂及消泡剂加入涂料桶中,然后加入硅溶胶,开始搅拌,在不断搅拌过程中加入耐火材料,待全部加入完后,继续搅拌6h~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

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、撒砂粒度要求(见表3)。面层涂料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。

2.3.3  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)如下。

2.4  模壳脱蜡工艺

采用水浴脱蜡,水温90℃~95℃,脱蜡时间≥20min,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自己完成,当有分层、走泡、开裂、烂头者为不合格,浇口中有多余的涂料,不均匀附着者必须除去,否则为不合格。

2.6  脱模槽清理

每次脱模结束后将蜡水放出浇成蜡锭,浇蜡锭时要用要用160目~200目的筛网过滤去除蜡液中渣滓,并将槽中的水全部放掉并将脱蜡槽打扫干净,下次脱蜡时重新加入清洁的水。

3  焙烧工艺

3.1  单壳焙烧

模口朝下,放置于炉膛内,焙烧温度900℃~1050℃,到温后保温1h~2h后开始取出浇注;当需要装箱时待小于450℃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、起皮等现象不予装箱。清除浇口翻边及浮砂,模壳口朝下,四周均匀拍摆模壳,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再次使用。小于450℃装箱,箱式电阻焙烧炉焙烧至900℃,保温2h后方可浇注。