[發(fā)明專利]適合于無模砂型鑄造技術(shù)的多孔砂坯的制備方法

在審

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• 申請日: 2017-06-07
• 公開（公告）號: CN107234212A
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳舸;肖旅;袁勇;李中權(quán);孔振;沈義平;計來華;張俊;李寶輝
• 申請（專利權(quán)）人: 上海航天精密機械研究所
• 主分類號: B22C9/02
• 分類號: B22C9/02;B22C9/10
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司31236
• 代理人: 郭國中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多孔砂坯的制備方法，具體地，涉及一種適合于無模砂型鑄造技術(shù)的多孔砂坯的制備方法。

背景技術(shù)

鑄造是獲得機械產(chǎn)品毛坯的主要方法之一，也是現(xiàn)代機械制造工業(yè)的基礎(chǔ)工藝之一,是現(xiàn)有制造業(yè)的重要組成部分。其中，砂型鑄造作為傳統(tǒng)的鑄造工藝，具有原材料豐富、生產(chǎn)工藝簡單、應(yīng)用合金種類廣泛等特點，目前世界上約70％的鑄件都由該方法獲得。而砂型和砂芯的制備是砂型鑄造生產(chǎn)中的一個重要組成部分，砂型/砂芯質(zhì)量的好壞直接影響最終鑄件的幾何尺寸、表面質(zhì)量和冶金性能。傳統(tǒng)的砂型/砂芯鑄造主要采用木模造型，首先必須把模樣制造出來，再根據(jù)模樣進行砂箱翻砂來制造砂型/砂芯，最后澆注得到鑄件。其砂型/砂芯的制造依賴模樣或芯盒，成本高，周期長，難以滿足單件小批量零件的快速制造和新產(chǎn)品試制，且其尺寸精度及表面質(zhì)量也都難以滿足現(xiàn)代航空航天、國防及汽車等重點行業(yè)關(guān)鍵鑄件的要求。

近年來，隨著數(shù)控加工技術(shù)的迅速發(fā)展，國內(nèi)也已廣泛普及應(yīng)用，除了對傳統(tǒng)金屬零件的加工之外，目前德國、美國等工業(yè)發(fā)達國家已將數(shù)控銑削加工技術(shù)直接應(yīng)用于砂型/砂芯的制造，其無需制作木模、模樣等，具有制造周期短、成本低、砂型/砂芯一體化制造及可制造出任意復(fù)雜形狀鑄件等優(yōu)點，尤其是采用該方法制備的砂型/砂芯尺寸精度提高到了CT6-7級，表面粗糙度達到3.2-6.3um(微米)，可實現(xiàn)復(fù)雜鑄件的整體近凈成形，在單件、小批量復(fù)雜鑄件的制造和新產(chǎn)品的試制方面具有更好的發(fā)展前景。目前，歐美等工業(yè)國家已經(jīng)將其列為重點發(fā)展的產(chǎn)品試制技術(shù)，是對傳統(tǒng)砂型鑄造技術(shù)的一項重大變革，尤其在目前現(xiàn)代航空航天、國防軍工及汽車等領(lǐng)域用鑄件形狀結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出整體化、薄壁化和復(fù)雜化的趨勢下，發(fā)展砂型/砂芯數(shù)控銑削加工技術(shù)將有更廣闊的應(yīng)用前景和工程應(yīng)用價值。

目前，應(yīng)用于數(shù)控銑削加工用的砂坯大部分還是直接沿用原有傳統(tǒng)砂型/砂芯的制備方法，少數(shù)針對砂型/砂芯數(shù)控銑削加工的特點開發(fā)出的砂坯制備方法也由于樹脂含量高導(dǎo)致發(fā)氣量大，且氣體無法排出而無法應(yīng)用于缺陷傾向較高的輕合金鑄造領(lǐng)域。而現(xiàn)在無模砂型/砂芯的銑削加工技術(shù)國內(nèi)外研究的思路大都圍繞在優(yōu)化砂坯樹脂、固化劑配方及在加工完成的砂型上鉆氣孔等方面展開，這些方面是獲得低發(fā)氣量型砂與型砂排氣的重要手段。但實際上，受制于鉆頭特性，鉆頭無法做到又細又長，還是無法解決大尺寸、厚壁型砂的排氣問題；且鉆氣孔依賴手工操作，勞動強度大，質(zhì)量穩(wěn)定性不高，往往因為工人力度控制問題而使高潰散性的型砂在鉆孔過程中發(fā)生整體垮塌。本發(fā)明從研究適用于無模砂型/砂芯鑄造技術(shù)的專用多孔砂坯制備的角度出發(fā)，轉(zhuǎn)變思路，在型砂數(shù)控加工之前，通過改變砂坯的制作過程，使砂坯在型砂加工完成后自動具有的排氣屬性，且氣孔尺寸均勻，分布規(guī)律可控，從而提高無模砂型/砂芯鑄造技術(shù)應(yīng)用可行性。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種適合于無模砂型鑄造技術(shù)的多孔砂坯的制備方法，其能夠具有可制備實心塊狀砂坯及環(huán)狀空心砂坯等多種形式的砂坯，氣孔尺寸均勻、分布可控，氣孔不受壁厚、結(jié)構(gòu)的影響，砂坯制孔與砂坯成形一次完成，提升生產(chǎn)效率以及制孔不依賴人工操作，降低生產(chǎn)強度的特點，具有良好的排氣效果，從而提升鑄件質(zhì)量。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種適合于無模砂型鑄造技術(shù)的多孔砂坯的制備方法，其包括以下步驟：

步驟一，制砂準備，將原砂進行篩分后得到所需的目數(shù)的原砂；

步驟二，在制備好的模坯外用相應(yīng)直徑的鉆頭以間隔35mm至70mm的排列密度鉆制孔直至型腔內(nèi)部貫通；

步驟三，將直徑Φ1mm至Φ8mm范圍內(nèi)的氣孔針從步驟二中鉆制的孔中插入型腔，并可靠固定；

步驟四，將上述原砂與一定比例的樹脂、固化劑以比例混合在一起，攪拌均勻，然后倒入模坯，并采用機械加壓成形或真空及機械加壓制成砂坯；

步驟五，在砂塊固化時間為1/3至2/3之間將上述氣孔針從模坯外一一拔出；

步驟六，待砂塊完全固化打開模坯；

步驟七，將固化的砂坯放入到烘干箱中進行烘干處理，先溫度升至175-200℃，保溫45-60min后，再升溫至650-700℃，恒溫15min，隨爐冷卻，從而得到適用于無模砂型鑄造技術(shù)的多孔砂坯。

優(yōu)選地，所述多孔砂坯分為實心塊狀砂坯或環(huán)形中空砂坯。

優(yōu)選地，所述實心塊狀砂坯采用沿單一軸方向的一維、沿兩個軸方向的二維或沿三個軸方向的三維方向制孔；環(huán)形中空砂坯采用軸向方向制孔或徑向方向制孔。