專利名稱：真空密封造激冷鑄型生產(chǎn)點(diǎn)狀石墨鑄鐵玻璃模具鑄件工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種真空密封造激冷鑄型生產(chǎn)點(diǎn)狀石墨鑄鐵玻璃模具鑄件工藝，特別是涉及鑄鐵玻璃模具制造和真空密封造型鑄造技術(shù)。
背景技術(shù)：
鑄鐵玻璃模具是玻璃行業(yè)中重要的消耗性零件，真空密封造型鑄造是鑄造行業(yè)中一種物理造型方法。在點(diǎn)狀石墨鑄鐵玻璃模具鑄件的鑄造中，多數(shù)采用砂型鑄造。由于砂型鑄造的冷卻能力太弱，因而采用如下兩個(gè)技術(shù)措施1、加入較多的貴重合金元素，增強(qiáng)鑄鐵玻璃模具材料的過(guò)冷度，減小鑄鐵玻璃模具材料對(duì)鑄型冷卻能力的要求；2、采用冷鐵芯子，提高鑄鐵玻璃模具鑄件內(nèi)表面局部的冷卻能力，使玻璃模具的內(nèi)表面獲得質(zhì)量較高的點(diǎn)狀石墨鑄鐵材料。此工藝的缺點(diǎn)1、需要加入較多的貴重合金元素，其成本高；2、由于砂型鑄造的冷卻能力太弱，雖然加入較多的貴重合金元素后，可以減小鑄鐵玻璃模具材料對(duì)鑄型冷卻能力的要求，但由于其冷卻能力不足，其點(diǎn)狀石墨鑄鐵材料的質(zhì)量較差；3、采用實(shí)體金屬冷鐵芯子，由于其冷卻能力太強(qiáng)，所以需要在其表面刷一層涂料，并且必須減小實(shí)體金屬冷鐵芯子的厚度，否則在鑄鐵玻璃模具鑄件表面易出現(xiàn)加工困難的白口組織，由于實(shí)體金屬冷鐵芯子的厚度較薄，其提高鑄鐵玻璃模具鑄件內(nèi)表面局部的冷卻能力非常有限，僅能在玻璃模具鑄件的內(nèi)表面上，獲得一薄層質(zhì)量較高的點(diǎn)狀石墨鑄鐵材料；4、由于實(shí)體金屬冷鐵芯子直接和金屬液接觸，其使用壽命較短，一般可用5-10次。(李崇禮，玻璃模具用D型石墨鑄鐵的組織與性能，鑄造，1997，(12)38-39)。
為了解決采用砂型生產(chǎn)點(diǎn)狀石墨鑄鐵玻璃模具鑄件的不足，人們研究采用實(shí)體金屬冷型或?qū)嶓w金屬冷型掛砂生產(chǎn)點(diǎn)狀石墨鑄鐵玻璃模具鑄件，使生產(chǎn)的鑄鐵玻璃模具鑄件的冷卻速度較快，獲得質(zhì)量較高的點(diǎn)狀石墨鑄鐵材料。此工藝的缺點(diǎn)是1、由于實(shí)體金屬冷型的激冷能力太強(qiáng)，所以實(shí)體金屬冷型都需要預(yù)熱，并噴刷涂料，少數(shù)的掛一層厚的型砂，并預(yù)熱在約70-100℃澆注使用；2、鑄造鑄鐵玻璃模具鑄件需要大量的實(shí)體金屬冷型，鑄鐵玻璃模具鑄件尺寸的微小變化，就需要制造一套實(shí)體金屬冷型，而且實(shí)體金屬冷型的加工時(shí)間較長(zhǎng)，實(shí)體金屬冷型所占用的資金多，堆放金屬冷型所占用的面積也大；3、實(shí)體金屬冷型壽命短，一般可用100-200次。(曹衍宗，金屬型鑄造D型石墨鑄鐵，鑄造技術(shù)，1990(2)15-16)。
點(diǎn)狀石墨鑄鐵玻璃模具鑄件的技術(shù)難點(diǎn)和關(guān)鍵是1、通過(guò)提高鑄型的冷卻速度和添加一些合金元素使其金屬液在凝固時(shí)獲得合適的過(guò)冷度，才能獲得點(diǎn)狀石墨鑄鐵玻璃模具鑄件；2、必須防止過(guò)冷度太大，否則將在鑄鐵玻璃模具鑄件表面出現(xiàn)加工非常困難的白口組織；3、必須防止過(guò)冷度太小，否則使鑄鐵玻璃模具鑄件出現(xiàn)性能較差的片狀石墨組織。
真空密封造型與傳統(tǒng)的造型方法不同，造型用的砂是無(wú)粘結(jié)劑、水分及附加物的干砂子，砂箱的上下面(或砂箱壁的其它面)，用薄膜密封，靠砂箱中抽真空，使密封在砂箱中的干砂子形成鑄型，(A.Wittmoser，The New ThirdGeneration of Molding Processes，AFS Transations，1975，63-72)，其優(yōu)點(diǎn)是1、鑄件尺寸偏差小，輪廓清晰，表面光潔；2、由于型砂里不含水分及粘結(jié)劑，并且處于抽真空狀態(tài)，因此不易產(chǎn)生氣孔等缺陷；3、涂料噴刷在薄膜與型砂接觸面上，其厚度不會(huì)影響鑄件尺寸偏差；4、由于省去型砂的配砂、混砂、烘干鑄型、振動(dòng)落砂、型砂又不需要粘結(jié)劑和附加物，可以節(jié)約大量動(dòng)力和原材料；5、設(shè)備簡(jiǎn)單，投資費(fèi)用較少，運(yùn)行費(fèi)用低少。
真空密封造型的技術(shù)難點(diǎn)和關(guān)鍵是1、由于受目前薄膜延伸性能的限制，生產(chǎn)幾何形狀比較復(fù)雜的鑄件時(shí)，鑄型分型面的選擇非常重要；2、為防止?jié)沧⑺俣忍∧らL(zhǎng)時(shí)間被金屬液燒烤或澆注速度太快，引起金屬液噴濺，燒損遠(yuǎn)處的薄膜，所以對(duì)其澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求較高；3、由于澆注金屬液時(shí)薄膜會(huì)被燒損，為繼續(xù)保持鑄型一定的真空度，需要涂刷一定種類和厚度的涂料。
本發(fā)明目的在于1、解決砂型鑄造在點(diǎn)狀石墨鑄鐵玻璃模具鑄件，由于其冷卻能力太弱，需要加入較多的貴重合金元素，減小合金對(duì)鑄型冷卻能力的要求，但是由于其冷卻能力還不足，其點(diǎn)狀石墨鑄鐵材料的質(zhì)量較差，同時(shí)需要用冷鐵芯子，提高其玻璃模具內(nèi)表面局部的冷卻能力；2、解決實(shí)體金屬冷型生產(chǎn)鑄造在點(diǎn)狀石墨鑄鐵玻璃模具鑄件，由于實(shí)體金屬冷型的激冷能力太強(qiáng)，所以實(shí)體金屬冷型都需要預(yù)熱，并噴刷涂料，或掛一定厚度的型砂，并預(yù)熱在約70-100℃澆注使用，同時(shí)需要大量的實(shí)體金屬冷型，其加工時(shí)間較長(zhǎng)，占用的資金多，堆放的面積大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明選用φ0.08-0.8mm的金屬粒(丸)或φ0.074-0.3mm的石墨砂做造型材料，用真空密封造型工藝形成鑄型，生產(chǎn)點(diǎn)狀石墨鑄鐵的各種玻璃模具。本發(fā)明用金屬粒(丸)、石墨砂做鑄型的激冷能力比砂型強(qiáng)，其用于生產(chǎn)點(diǎn)狀石墨鑄鐵玻璃模具鑄件時(shí)，不僅可以減少的貴重合金元素的加入量，提高其點(diǎn)狀石墨鑄鐵材料的質(zhì)量，同時(shí)還可以省去冷鐵芯子，徹底解決冷鐵芯子壽命短的問(wèn)題。本發(fā)明用金屬粒(丸)、石墨砂做鑄型的激冷能力比實(shí)體金屬弱，所以無(wú)需預(yù)熱鑄型，真空密封造型工藝的模型可以用木模、塑料、金屬等形成，其加工時(shí)間較短，占用的資金少，徹底解決實(shí)體金屬冷型壽命短的問(wèn)題。
本發(fā)明的技術(shù)方案是選用金屬粒(丸)或石墨砂做造型材料，將模型放置在模板箱上，加熱EVA等塑料薄膜，模板箱抽真空，將加熱的EVA等塑料薄膜覆蓋在模型上，噴刷耐火涂料，模板箱上套上真空密封造型砂箱，在震動(dòng)臺(tái)上邊加金屬?；蚴斑呂⒄?，當(dāng)加好金屬?；蚴昂螅饎?dòng)臺(tái)停止震動(dòng)，將普通塑料薄膜覆蓋到加金屬粒或石墨砂的砂箱口上，砂箱抽真空成型，模板箱關(guān)掉真空，起模即完成一個(gè)真空密封造型工藝制造激冷鑄型，換個(gè)模型和砂箱用同樣的步驟制作另個(gè)激冷鑄型，將真空密封造型的激冷鑄型二箱合箱后緊固形成鑄鐵玻璃模具鑄件的激冷鑄型，然后套上澆口杯，用于生產(chǎn)點(diǎn)狀石墨鑄鐵玻璃模具鑄件。澆注金屬液，當(dāng)鑄鐵玻璃模具鑄件表層凝固一定厚度，解除真空密封造型激冷鑄型內(nèi)真空狀態(tài)，當(dāng)鑄鐵玻璃模具鑄件完全凝固并冷卻到可打箱溫度，打箱取出鑄鐵玻璃模具鑄件。
造型用的模型設(shè)計(jì)成玻璃模具鑄件形狀(5)、直澆道座型腔(7)、內(nèi)澆道型腔(8)、冒口座型腔(4)，將模型放置在模板箱上，加熱EVA等塑料薄膜，模板箱抽真空，將加熱的EVA塑料薄膜覆蓋在模型上(13)，噴刷耐火涂料，套上水平分型的真空密封造型砂箱(1)(11)，放在震動(dòng)臺(tái)上邊加金屬?；蚴?2)邊微震，當(dāng)加好金屬?；蚴昂?，震動(dòng)臺(tái)停止震動(dòng)，將普通塑料薄膜(3)(10)覆蓋到加金屬?；蚴暗纳跋淇谏希ㄟ^(guò)抽真空管接頭(12)(14)將砂箱抽成真空成型，關(guān)掉模板箱的真空，起模即完成一個(gè)真空密封造型工藝制造激冷鑄型，換個(gè)模型和砂箱用同樣的步驟制作另個(gè)激冷鑄型，將真空密封造型的激冷鑄型二箱合箱后緊固形成鑄鐵玻璃模具鑄件的激冷鑄型，然后套上澆口杯(6)，用于生產(chǎn)點(diǎn)狀石墨鑄鐵玻璃模具鑄件。澆注金屬液，當(dāng)鑄鐵玻璃模具鑄件表層凝固一定厚度，解除真空密封造型激冷鑄型內(nèi)真空狀態(tài)，當(dāng)鑄鐵玻璃模具鑄件完全凝固并冷卻到可打箱溫度，打箱取出鑄鐵玻璃模具鑄件。
本發(fā)明的熱拉伸薄膜選用0.05-1.5mm厚的乙烯醋酸乙烯共聚體薄膜(簡(jiǎn)稱EVA)、聚乙烯薄膜(簡(jiǎn)稱PE)、聚丙烯薄膜(簡(jiǎn)稱PP)、聚氯乙烯薄膜(簡(jiǎn)稱PVC)、聚乙烯醇薄膜(簡(jiǎn)稱PVA)或聚苯乙烯薄膜(簡(jiǎn)稱PS)。加熱薄膜至60-150℃制成軟化薄膜覆蓋玻璃模具鑄件等模型，模底板箱抽真空＜0.05MPa。在此薄膜上噴刷0.5-3.0mm厚的鋯英粉、石英粉、鉻鐵礦粉或石墨的快干耐火涂料。
本發(fā)明在澆注金屬液后，當(dāng)玻璃模具鑄件表層凝固厚度為5-30mm，可以解除真空密封造型鑄型內(nèi)真空狀態(tài)，當(dāng)玻璃模具鑄件完全凝固并冷卻至700-50℃時(shí)，打箱取出玻璃模具鑄件。
本發(fā)明用于生產(chǎn)點(diǎn)狀石墨鑄鐵玻璃模具鑄件工藝，具有如下優(yōu)點(diǎn)1、解決用砂型鑄造點(diǎn)狀石墨鑄鐵玻璃模具鑄件冷卻能力太弱的問(wèn)題。用金屬粒(丸)或石墨砂做造型材料，用真空密封造型工藝形成激冷鑄型，其鑄型的強(qiáng)度、硬度很高，又能滿足激冷鑄鐵玻璃模具鑄件，獲得高質(zhì)量的點(diǎn)狀石墨鑄鐵玻璃模具材料。
2、由于其冷卻能力比砂型強(qiáng)，可以減少的貴重合金元素的加入量，降低其成本。
3、解決實(shí)體金屬冷鐵芯子瞬間激冷太強(qiáng)，持續(xù)激冷太弱的問(wèn)題，使鑄鐵玻璃模具鑄件表面不出現(xiàn)加工困難的白口組織，同時(shí)玻璃模具鑄件上點(diǎn)狀石墨鑄鐵的厚度增加和點(diǎn)狀石墨尺寸減小。
4、由于不要實(shí)體金屬冷鐵芯子，徹底解決其使用壽命短的問(wèn)題。
5、解決用實(shí)體金屬型鑄造點(diǎn)狀石墨鑄鐵玻璃模具鑄件冷卻能力太強(qiáng)的問(wèn)題。用金屬粒(丸)或石墨砂做造型材料，用真空密封造型工藝形成激冷鑄型，其鑄型的強(qiáng)度、硬度很高，又能滿足激冷鑄鐵玻璃模具鑄件，獲得高質(zhì)量的點(diǎn)狀石墨鑄鐵玻璃模具材料。
6、解決因?qū)嶓w金屬型激冷太強(qiáng)，容易出現(xiàn)加工困難的白口組織，所以需要預(yù)熱實(shí)體金屬冷型，并噴刷涂料，然后在70-100℃左右條件下澆注使用的問(wèn)題。
7、由于不使用實(shí)體金屬冷型，可節(jié)約預(yù)熱實(shí)體金屬冷型的能源。
8、由于不使用實(shí)體金屬冷型鑄造鑄鐵玻璃模具材料，可節(jié)省大量的實(shí)體金屬冷型，因?yàn)殍T鐵玻璃模具鑄件尺寸的微小變化，就需要制造一套實(shí)體金屬冷型，而且實(shí)體金屬冷型的加工時(shí)間較長(zhǎng)，實(shí)體金屬冷型所占用的資金多，堆放金屬冷型所占用的面積也大。
9、由于不使用實(shí)體金屬冷型，徹底解決實(shí)體金屬冷型壽命短的問(wèn)題。


圖1為本發(fā)明真空密封造激冷鑄型生產(chǎn)點(diǎn)狀石墨鑄鐵玻璃模具鑄件工藝，圖中(1)真空密封造型上砂箱；(2)金屬粒(丸)或石墨砂；(3)普通塑料薄膜；(4)冒口；(5)玻璃模具鑄件；(6)澆口杯；(7)直澆道；(8)內(nèi)澆道；(9)金屬粒(丸)或石墨砂；(10)普通塑料薄膜；(11)真空密封造型下砂箱；(12)抽真空管接頭；(13)EVA等塑料薄膜；(14)抽真空管接頭。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1本發(fā)明生產(chǎn)點(diǎn)狀石墨鑄鐵玻璃模具初模鑄件實(shí)施例1、玻璃模具初模材質(zhì)含Cr、Ni、Cu、Mo、Ti合金點(diǎn)狀石墨鑄鐵。
2、選用直徑約φ0.5mm的鐵粒(丸)做造型材料。
3、選用約0.2mm厚的EVA薄膜，加熱至110℃制成軟化薄膜覆蓋玻璃模具模型，模底板箱抽真空＜0.05MPa。
4、在薄膜上噴刷石墨快干涂料，厚度控制在約1mm。
5、選用制造真空密封造型砂箱。
6、在震動(dòng)臺(tái)上邊加金屬粒(丸)邊微震，當(dāng)加好金屬粒(丸)后，震動(dòng)臺(tái)停止震動(dòng)，將薄膜覆蓋加金屬粒(丸)口，砂箱抽真空成型＜0.05MPa，模板箱關(guān)掉真空，起模即完成一個(gè)真空密封造型工藝制造鑄型，換個(gè)模型和砂箱用同樣的步驟制作另個(gè)鑄型。
7、然后將真空密封造型的鑄型上下二箱合箱后緊固，并放置澆口杯。
8、澆注金屬液后，控制玻璃模具初模鑄件表層凝固約10mm厚度，解除真空密封造型鑄型內(nèi)真空狀態(tài)。
9、控制玻璃模具初模鑄件完全凝固并冷卻到約400℃，打箱取出玻璃模具初模。
實(shí)施例2本發(fā)明生產(chǎn)點(diǎn)狀石墨鑄鐵玻璃模具成模鑄件實(shí)施例1、玻璃模具成模材質(zhì)含Mo、V、Cr、Ti合金點(diǎn)狀石墨鑄鐵。
2、選用直徑約φ0.105-0.21mm的石墨砂做造型材料。
3、選用約0.3mm厚的EVA薄膜，加熱至110℃制成軟化薄膜覆蓋玻璃模具模型，模底板箱抽真空＜0.05MPa。
4、在薄膜上噴刷石墨快干涂料，厚度控制在約1mm。
5、選用真空密封造型砂箱。
6、在震動(dòng)臺(tái)上邊加石墨砂邊微震，當(dāng)加好石墨砂后，震動(dòng)臺(tái)停止震動(dòng)，將薄膜覆蓋加石墨砂口，砂箱抽真空成型＜0.05MPa，模板箱關(guān)掉真空，起模即完成一個(gè)真空密封造型工藝制造鑄型，換個(gè)模型和砂箱用同樣的步驟制作另個(gè)鑄型。
7、然后將真空密封造型的鑄型上下二箱合箱后緊固，并放置澆口杯。
8、澆注金屬液后，控制玻璃模具成模鑄件表層凝固約8mm厚度，解除真空密封造型鑄型內(nèi)真空狀態(tài)。
9、控制玻璃模具成模鑄件完全凝固并冷卻到約300℃，打箱取出玻璃模具成模。
權(quán)利要求
1.一種真空密封造激冷鑄型生產(chǎn)點(diǎn)狀石墨鑄鐵玻璃模具鑄件工藝，其特征在于選用石墨砂做造型材料，其直徑φ0.074-0.3mm，將模型放置在模板箱上，加熱薄膜，模板箱抽真空，將加熱的薄膜覆蓋在模型上，噴刷耐火涂料，模板箱上套上真空密封造型砂箱，在震動(dòng)臺(tái)上加石墨砂邊微震，當(dāng)加好石墨砂后，震動(dòng)臺(tái)停止震動(dòng)，將薄膜覆蓋加石墨砂口，砂箱抽真空成型，模板箱關(guān)掉真空，起模即完成一個(gè)真空密封造型工藝制造鑄型，換個(gè)模型和砂箱用同樣的步驟制作另個(gè)鑄型，然后將真空密封造型的鑄型二箱合箱后緊固，形成真空密封造激冷鑄型，用于生產(chǎn)點(diǎn)狀石墨鑄鐵玻璃模具鑄件，澆注金屬液，當(dāng)鑄鐵玻璃模具鑄件表層凝固厚度為5-30mm，可以解除真空密封造型鑄型內(nèi)真空狀態(tài)，當(dāng)鑄鐵玻璃模具鑄件完全凝固并冷卻至700-50℃時(shí)，打箱取出鑄鐵玻璃模具鑄件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于也可以用直徑為φ0.08-0.8mm金屬丸做造型材料；選用的金屬丸可以是鋼粒、鐵粒、及其合金材料粒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的工藝，其特征在于熱拉伸薄膜選用0.05-1.5mm厚的乙烯醋酸乙烯共聚體、聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜、聚乙烯醇薄膜或聚苯乙烯薄膜，加熱薄膜至60-150℃制成軟化薄膜覆蓋玻璃模具模型，模底板箱抽真空＜0.05Mpa，在薄膜上噴刷1-3mm厚的石墨粉、石英粉、鉻鐵礦粉或鋯英粉的快干耐火涂料。
全文摘要
本發(fā)明真空密封造激冷鑄型生產(chǎn)點(diǎn)狀石墨鑄鐵玻璃模具鑄件工藝,其特征在于:用金屬粒(丸)、石墨砂做造型材料,用真空密封造型工藝形成激冷鑄型,生產(chǎn)點(diǎn)狀石墨鑄鐵玻璃模具鑄件。解決了用實(shí)體金屬激冷鑄型鑄造點(diǎn)狀石墨鑄鐵玻璃模具鑄件時(shí),其激冷鑄型對(duì)鑄鐵玻璃模具鑄件的激冷能力太強(qiáng),因而需要預(yù)熱實(shí)體金屬激冷鑄型,實(shí)體金屬激冷鑄型生產(chǎn)成本高和壽命短的問(wèn)題。解決用砂型鑄造點(diǎn)狀石墨鑄鐵玻璃模具鑄件時(shí),其對(duì)點(diǎn)狀石墨鑄鐵玻璃模具鑄件的冷卻能力太弱,因而生產(chǎn)點(diǎn)狀石墨鑄鐵玻璃模具鑄件時(shí),需要加入較多貴重的合金元素,并且獲得的點(diǎn)狀石墨鑄鐵玻璃模具鑄件的性能較差,鑄造工藝控制困難。
文檔編號(hào)B22C9/03GK1375367SQ0114165
公開日2002年10月23日 申請(qǐng)日期2001年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月8日
發(fā)明者戈劍鳴, 吳春京, 周永青, 沈定釗, 王強(qiáng), 鄧永福 申請(qǐng)人:江蘇常熟東方模具廠, 北京科技大學(xué)