專利名稱：消失模鑄造采用高性能涂層負壓燃燒空殼澆注氣流速冷消除碳缺陷法的制作方法
技術領域：
本發明涉及消失模鑄造，特別是一種采用高性能涂層負壓燃燒空殼澆注氣流速
冷消除鑄件碳缺陷法。
背景技術：
消失模鑄造(國際簡稱LFC)是代表21世紀的鑄造新技術，在國際上已有50年 歷史，在中國進入工業化應用也快20年了，全國現已建成消失模鑄造廠約2000個，且正 以迅猛的增加速度在發展，但技術上尚未成熟，即使是國際消失模鑄造的原創發明地美 國，對消失模鑄件嚴重碳缺陷問題也尚處于研究攻關期，他們的奮斗目標是爭取在2013 年趨于成熟。碳缺陷的主要表現是鑄件表層10mm內產生嚴重的增碳、碳渣氣孔、碳灰 皺皮、晶粒粗大、機械性能下降、焊接性能惡化和裂紋等。碳缺陷(特別是鑄鋼件和球墨 鑄鐵件的碳缺陷)成了幾十年來國內外消失模鑄造大規模工業化應用和發展最大的障礙。 英國為了解決消失模鑄鋼件的增碳問題，研究發明了仿失蠟熔模鑄造的方法(Ceramic Shell法)——采用EPS高密度的泡沫塑料模樣，涂以3-4層(厚度3 5mm)耐高溫涂料， 每層撒砂，在100(TC焙燒爐中使EPS消失，并對型殼焙燒l-2小時以上，再緩慢冷卻，而 后將冷型殼置于砂箱內填充干砂，在無負壓條件下澆注。此法不僅工序繁瑣，成本高， 效率低，操作可靠性差——型殼易碰破開裂，澆注時鋼水易抬箱或脹裂型殼，而且只適 用于對增碳有特殊要求的小型鑄鋼件的生產，無法在工業化大生產中應用，在中國更難 以推廣。因此，如何從根本上消除碳缺陷，提高消失模鑄件的質量等級，并適應消失模 鑄造工業化大規模的應用和發展，乃是當前國內外消失模鑄造界共同關注并全力攻關的 重大技術難題。
發明內容
本發明的目的是為克服現有技術的不足，而公開一種采用高性能涂層負壓燃燒 空殼澆注氣流速冷消除鑄件碳缺陷的鑄造法，此法不僅高效、簡單、操作可靠，而且無 污染、低成本，適應大規模工業化生產應用。 —種消失模鑄造采用高性能涂層負壓燃燒空殼澆注氣流速冷消除鑄件碳缺陷 法，包括鑄件泡沫模樣的制備，在模樣上涂以涂料并干燥涂層，置于砂箱中填充干砂， 覆蓋薄膜密封砂箱，與現有技術不同的是 (l)采用高性能(高強度、高透氣、耐燒且高溫抗裂性強)的涂料涂刷模樣，涂層 厚度〉1.5mm，常溫抗拉強度2l.2Mpa，涂層在50-55t:下烘干，模樣燃燒后涂層的抗拉 強度^1Mpa，表面強度> 400g/mm，常溫透氣性> 1.0cm2/pa.min。 (2)負壓燃燒，澆注前啟動抽真空泵，抽至負壓度為-40 -80Kpa之后即點燃泡 沫模樣，使泡沫模樣在幾十秒內即燃燒氣化留下完好無損的空殼； (3)空殼澆注，待泡沫模樣燒成空殼后，在負壓度為-25 -50Kpa的狀態下，隨即澆注鋼鐵水； (4)氣流速冷，澆注完畢后，當鑄件表層處于液-固相共存狀態時，掀開或割破砂箱上方密封覆蓋的塑料薄膜，將冷空氣強勁吸入砂箱內，使鑄件快速冷卻。數分鐘后即可關閉抽真空泵停止抽風。 氣流速冷(即澆注完畢后真空泵繼續工作)的時間根據鑄件的大小而定
(1)常規結構200kg/件重的中小型鑄件3-4分鐘；
(2)常規結構200-500kg/件重的中小型鑄件4-5分鐘；
(3)常規結構500-1000kg/件重的中小型鑄件5-6分鐘；
(4)常規結構1000kg/件重的較大型鑄件6分鐘以上。 所述泡沫模樣先燃燒氣化成空殼后澆注并用氣流速冷消除碳缺陷，同時促進涂層自動與鑄件剝離的操作過程是參照Fe-FeC相圖確定不同成度的鋼鐵水液相-固相共存的溫度區域內打破原有的負壓狀態，輸入冷空氣流。所述的采用高性能(即高強度、高透氣、耐燒、高溫抗裂性強)的涂層，是泡沫
模樣在干砂負壓條件下先燃燒氣化成空殼后而后燒注的先決條件，本發明使用的涂層涂
料，按如下配料及用料重量份比，混合攪拌而成 配料 重量份 耐火骨料 100 消失模涂料專用添加劑10 水 130-150 其中耐火骨料為180-270目的粉料，消失模涂料專用添加劑為桂林中南鑄冶材料研究所生產的桂林5號消失模涂料專用添加劑。
本發明的優點是 1、澆注之前泡沫模樣在負壓抽真空條件下燃燒氣化的排碳減碳率達95%以上，與長期以來的國內外消失模鑄造傳統燒注過程相比，澆注之前型殼趨于無碳，或碳量極微，澆注完畢之后鋼鐵水與涂層間不再有碳渣集附，因而能從根本上實現消除消失模鑄件的種種碳缺陷； 2、高溫鑄件采用冷空氣流快速冷卻后，鑄件晶粒細化，組織致密，機械性能得以提高，而且涂層易于鑄件分離剝落，易脫殼清理，鑄件表面質量明顯改善。
3、本方法能可靠地適應于所有不同材質的小型、中型、大型、特大型各類鑄件的干砂負壓或非干砂負壓條件下的消失模鑄造生產，高效率、簡單化、低成本(與現有的EPS消失模鑄造方法相比無新增成本)。 4、本方法采用國內最普通、最廉價的EPS聚苯乙稀高碳泡沫塑料(ExpandablePolystyrene,簡稱EPS)作模樣即能生產出比高數倍價格進口的EPMMA及STMMA所謂
低碳泡沫塑料質量更穩定更優良的鑄件。
圖1為消除消失模鑄件碳缺陷的模樣裝箱示意圖。 圖中1澆口與澆道2冒口 3塑料薄膜4干砂5鑄件(泡沫)6涂料殼層7殘余碳渣層8排氣網孔9砂箱外殼IO抽真空聯接口
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施方式
，對本發明作進一步的描述，但不是對本發明內 容的限定。 采用高性能涂層負壓燃燒后空殼澆注并氣流速冷消除鑄件碳缺陷法，包括如下 步驟 (1)制備泡沫模樣5 ; (2)在模樣上涂刷配制好的高性能(高強度、高透氣、耐燒、高溫抗裂性強)的涂 料殼層6，厚度> 1.5mm ; C3)將上述泡沫實型置于砂箱中，留出澆口1和冒口2，填充干砂4，干砂面上蓋 子塑料薄膜3密封；(4)啟動真空泵(抽風)，當負壓度為-40 -80Kpa時，從澆口 1和冒口 2處點燃 泡沫模樣5，燃燒氣化并從抽風口 10將碳最大限度排除出砂箱之外；
(5)模樣燃燒氣化成空殼后，從澆口 1澆注鋼鐵水； (6)當鑄件表面的鋼鐵水處于液-固相狀態共存時，掀開或割破密封的塑料薄膜3 ;
(7)停止澆鑄后再繼續抽風數分鐘。 按以上操作即可獲得無碳缺陷、涂層易脫殼剝落、晶粒細化、質量精良、表面 光潔的消失模鑄件。
權利要求
消失模鑄造采用高性能涂層負壓燃燒空殼澆注氣流速冷消除碳缺陷法，包括如下步驟(1)采用高強度、高透氣、耐燒、高溫抗裂性強的涂料涂刷模樣，涂層厚度＞1.5mm，常溫抗拉強度≥1.2Mpa，涂層在50-55℃下烘干，模樣燃燒后涂層的抗拉強度≥1Mpa，表面強度＞400g/mm，常溫透氣性＞1.0cm2/pa.min；(2)負壓燃燒澆注前啟動抽真空泵，抽至負壓度為-40～-80Kpa之后即點燃泡沫模樣，使泡沫模樣燃燒氣化成完好無損的殼型；(3)空殼澆注待泡沫模樣燒成空殼后，在負壓度為-25～-50Kpa的狀態下，澆注鋼鐵水；(4)氣流速冷澆注完畢后，當鑄件表層處于液-固相共存狀態時，掀開或割破砂箱上方密封覆蓋的塑料薄膜，將冷空氣強勁吸入砂箱內，使鑄件快速冷卻，停止澆濤后，繼續抽風3-6分鐘。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征是澆鑄停止后，真空泵繼續工作的時間控 制如下(1) 常規結構200kg/件重的中小型鑄件3-4分鐘；(2) 常規結構200-500kg/件重的中小型鑄件4-5分鐘；(3) 常規結構500-1000kg/件重的中小型鑄件5-6分鐘；(4) 常規結構1000kg/件重的較大型鑄件6分鐘以上。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特征是所述的高性能涂層涂料按下述原料及用 料重量份比混合攪拌而成原料 重量份 180-250目耐火骨料 100 消失模涂料專用添加劑 10 水 130-150。
全文摘要
本發明公開了一種消失模鑄造采用高性能涂層負壓燃燒空殼澆注氣流速冷消除碳缺陷法，其工藝是模樣置入砂箱填充干砂后，砂層上面用塑料薄膜密封，啟動真空泵后即在負壓條件下從澆口處將泡沫模樣點燃氣化形成完好的空殼型腔，95％以上的碳已被排出型砂箱外，而后再澆注鋼鐵水，當澆注完畢，鋼鐵水處于液相-固相并存溫度區時，即掀開或割破砂箱頂面的密封薄膜，冷空氣流隨即吸入砂箱內快速冷卻鑄件，澆注停止后，繼續抽風3-6分鐘，即可關閉真空泵。以此能實現消失模鑄造排碳減碳空殼澆注消除鑄件碳缺陷、晶粒細化、涂層易脫、表面光潔，全面提高鑄件質量，并節能降耗，高效率，高效益，適應工業化大規模生產。
文檔編號B22C9/04GK101690976SQ200810080960
公開日2010年4月7日 申請日期2008年2月26日 優先權日2008年1月8日
發明者劉玉滿, 劉翔 申請人:劉玉滿;劉翔