[發(fā)明專利]一種防止消失模鑄件碳缺陷的泡塑模樣及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110350173.2
• 申請日: 2011-11-08
• 公開（公告）號: CN102389941A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭雷辰;張曉蕊
• 申請（專利權(quán)）人: 郭雷辰
• 主分類號: B22C7/02
• 分類號: B22C7/02
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 關(guān)暢

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于防止消失模鑄件碳缺陷的泡塑模樣及其制備方法。

背景技術(shù)

消失模鑄造是一種利用澆注的高溫金屬液分解泡沫塑料模樣的鑄造技術(shù)。通過將可發(fā)性塑料珠粒發(fā)泡成型制造出泡沫塑料模樣，埋在干石英砂中振動造型并抽真空使覆蓋著塑料模樣的干砂緊實，再澆注高溫液態(tài)金屬使模樣分解氣化，金屬液取代塑料模樣的位置，冷卻凝固后形成所需鑄件。近年來，消失模鑄造技術(shù)已經(jīng)成為國內(nèi)外應(yīng)用最廣的高新鑄造技術(shù)之一。

鑄件的碳缺陷是在鑄件側(cè)面、頂面或內(nèi)剖面上出現(xiàn)黑色的夾雜缺陷，即碳黑。泡沫塑料模樣受熱分解主要由兩種途徑產(chǎn)生碳黑：第一種途徑，在受熱分解初期，泡沫塑料首先分解出C₂H₄、CH₄、H₂等小分子氣體帶走了大量的氫并殘留一定量的碳；第二種途徑，當(dāng)溫度繼續(xù)升高，分子長鏈會發(fā)生斷裂，同時生成大量的有機(jī)小分子氣體，到800℃以上，這些小分子氣體進(jìn)一步深度裂解，C-H鍵斷裂，生成大量的碳黑和H₂。以上這兩種途徑生成的碳黑，都會殘留在型腔之內(nèi)，最終形成鑄件的碳缺陷。

碳缺陷是消失模鑄造中最常見的一種缺陷，嚴(yán)重影響組織致密性，造成管類鑄件液體滲漏現(xiàn)象并使金屬加工零件表面與強(qiáng)度達(dá)不到要求。國內(nèi)外消失模技術(shù)發(fā)展受碳缺陷制約，很多工廠的產(chǎn)品因碳缺陷報廢而遭受嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種能夠防止消失模鑄件產(chǎn)生碳缺陷的泡塑模樣及其制備方法，以解決消失模鑄造技術(shù)中鑄件因消失模氣化而造成的增碳或者積碳等碳缺陷問題。

本發(fā)明提供的一種用于消失模鑄造的泡塑模樣的制備方法，包括如下步驟：

(1)將泡沫珠粒與氧化組分進(jìn)行混合得到預(yù)發(fā)材料；所述氧化組分為氧平衡大于零的固體粉末狀材料；

(2)將所述預(yù)發(fā)材料依次經(jīng)過預(yù)發(fā)泡和發(fā)泡成型即得所述泡塑模樣。

氧平衡(Oxygen?Balance)是指每克藥劑燃燒或爆炸時藥劑自身的含氧量與使藥劑含有的可燃元素都氧化成穩(wěn)定化合物的耗氧量之差。

上述的制備方法中，所述氧化組分具體可為氯酸鈉、高氯酸鈉、高錳酸鉀、硝酸鉀、硝酸銨、硝酸鈉、硝酸鈣、硝酸肼、高氯酸銨、高氯酸鉀、氯酸鉀、重鉻酸鉀和亞硝酸鈉中至少一種。

上述的制備方法中，所述泡沫珠粒可為可發(fā)性聚苯乙烯珠粒(EPS珠粒)、可發(fā)性聚甲基丙烯酸甲酯珠粒(EPMMA珠粒)和可發(fā)性苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物珠粒(STMMA珠粒)中至少一種；所述泡沫珠粒的粒徑可為0.2mm～2.0mm，具體可為0.2mm～1.6mm、0.2mm或1.6mm。

上述的制備方法中，所述氧化組分的粒度可為20目～200目，具體可為40目～200目、40目或200目；所述泡沫珠粒與所述氧化組分的質(zhì)量份數(shù)比可為(10～1)∶(1～5)，具體可為1∶5、2∶1、3∶2或10∶1。

上述的制備方法中，步驟(2)中所述預(yù)發(fā)泡可在預(yù)發(fā)機(jī)中進(jìn)行；所述發(fā)泡成型可在液壓成型機(jī)中進(jìn)行。

上述的制備方法中，所述預(yù)發(fā)機(jī)可為間歇式預(yù)發(fā)機(jī)；所述預(yù)發(fā)泡的蒸汽壓力可為0.01～0.5MPa，具體可為0.01MPa、0.15MPa、0.2MPa或0.5MPa；所述預(yù)發(fā)泡的溫度可為80℃～130℃，具體可為80℃、100℃、105℃或130℃；所述預(yù)發(fā)泡的時間可為20～120s，具體可為20s、40s、60s或120s。

上述的制備方法中，所述發(fā)泡成型的壓力可為0.01～0.5MPa，具體可為0.01MPa、0.07MPa、0.09MPa或0.5MPa；所述發(fā)泡成型的時間可為5～40min，具體可為5min、20min、23min或40min。

本發(fā)明還提供了上述方法制備的泡塑模樣。

利用本發(fā)明提供的泡塑模樣進(jìn)行消失模鑄造時，首先在泡塑模樣上刷涂耐火材料涂層，然后放入砂箱中，泡沫塑料模樣的四周用干砂填充，用振動臺振動并對砂箱抽真空使覆蓋泡塑模樣的干砂緊實，點燃該泡沫塑料模樣，該泡塑模樣將自行燃燒并消失，待泡沫模樣燒盡后澆注高溫金屬液，金屬液冷卻凝固后即得鑄件。

本發(fā)明提供的用于防止消失模鑄件碳缺陷的泡塑模樣及其制備方法的優(yōu)點和有益效果為：

(1)本發(fā)明通過將氧化組分與原始可發(fā)性泡沫珠粒混合并發(fā)泡，做出可以在澆注高溫金屬液之前便在干砂型腔內(nèi)自行燃燒干凈的泡塑模樣，從根本上解決了消失模鑄件的碳缺陷問題；

(2)采用本發(fā)明的方法可將泡沫模樣充分燒掉，形成干凈的澆注用型腔，防止泡沫殘留物粘貼在涂料層的內(nèi)壁；