CN107983913A - U形镁合金件的精密浇注工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种U形镁合金件的精密浇注工艺，依次包括如下步骤：⑴制作外形模具和芯盒模具；⑵通过芯盒模具制作可溶型芯；⑶外形模具合模；⑷向模腔注射模料；⑸上下模分离，取出模型；⑹型芯溶解后得到U形工件蜡模；⑺U形工件蜡模和浇注部件组装成铸造蜡模；⑻蜡模去脂后涂刷耐火面浆，固化后形成耐火面层；⑼在耐火面层外周继续涂刷耐火涂料并撒砂，如此多层，固化后形成型壳；⑽型壳脱蜡；⑾型壳焙烧；⑿将型壳放置在砂箱中造型；⒀将型壳连同砂箱放置在保温炉的密封盖上方，型壳的浇口向下与密封盖中心的升液管对接；⒁镁液精炼除气后，向型壳充型、升压、保压及卸压，冷却得到U形镁合金件。该浇注工艺充型快速平稳，产品的正品率高。

Description

U形镁合金件的精密浇注工艺

技术领域

本发明涉及一种镁合金件的铸造，特别涉及一种U形镁合金件的精密浇注工艺，属于金属铸造技术领域。

背景技术

熔模精密铸造工艺是指用蜡做成模型，在其外表包裹多层粘土、粘结剂等耐火材料，加热使蜡熔化流出，从而得到由耐火材料形成的空壳，再将金属熔化后灌入空壳，待金属冷却后将耐火材料敲碎得到金属零件，这种加工金属的工艺就叫熔模精密铸造，也称为熔模铸造或失蜡铸造。

U形镁合金件的共端相连，两臂向下或向上延伸。由于镁合金的密度小，溶积热容量小而导热率大，致使合金液在流动过程中温度迅速降低，极易氧化和吸气，且氧化物的比重与轻质合金液相近，使混入合金液中的氧化物难以撇除，合金液凝固后体积收缩大，容易产生缩孔、缩松或夹渣等缺陷，U形镁合金件两臂薄壁的部位容易发生浇不足的现象。

发明内容

本发明的目的在于，解决现有技术中存在的问题，提供一种U形镁合金件的精密浇注工艺，充型快速平稳，产品的正品率高。

为解决以上技术问题，本发明的一种U形镁合金件的精密浇注工艺，依次包括如下步骤：⑴分别制作U形工件模型的外形模具和用于制作型芯的芯盒模具，所述外形模具包括对称的上模和下模，所述上模和下模的模腔可合围构成U形工件模型的外形；⑵将可溶材料高压注入芯盒模具中，冷却定型后从芯盒模具中取出得到可溶型芯；⑶将可溶型芯按定位放置于所述外形模具的模腔中，上模和下模合型并锁紧；⑷在熔蜡机中配置制作U形工件模型所需的模料，并将模料注射入外形模具的模腔中；⑸模料冷却定型后形成U形工件整体模型，将上模与下模分离，取出U形工件整体模型；⑹将U形工件整体模型浸入水中，可溶型芯溶解后，得到U形工件蜡模；⑺将U形工件蜡模和浇注系统的其它部件进行组模，组模后构成完整的铸造蜡模；所述铸造蜡模包括两臂向上的U形型腔，所述U形型腔的前侧下方设有开口向下的浇口杯，所述浇口杯的上端口连接有向后延伸的蛇形变截面主横浇道和向左、右延伸的蛇形变截面辅横浇道，所述蛇形变截面主横浇道和蛇形变截面辅横浇道均为圆形截面且沿金属液流动方向截面积逐渐增大，所述蛇形变截面主横浇道的后端连接有向上延伸的主直浇道，所述主直浇道的上端与所述U形型腔的共端底部中心相连接；两所述蛇形变截面辅横浇道的外端头分别连接有向上延伸的过渡直浇道，两所述过渡直浇道的上部后侧分别通过缝隙浇道与所述U形型腔的两臂最薄处相连；所述主直浇道和所述过渡直浇道的底部侧壁分别连接有蛇形集渣缓冲器；⑻ 将铸造蜡模浸泡于硼酸中4～6分钟进行去脂，然后在铸造蜡模表面涂刷耐火面浆，固化后形成耐火面层，在耐火面层上粘接水平向外侧延伸的热管，所述热管的内端头粘接在U形工件蜡模的热节处，所述热管的外端头安装有铜块；⑼在耐火面层的外周继续涂刷耐火涂料，在耐火涂料上撒砂形成第一耐火覆层，然后继续涂刷耐火涂料并撒砂依次形成第二至第六耐火覆层，固化后形成包裹在铸造蜡模外周的型壳；⑽将型壳放入脱蜡釜中，采用热水进行脱蜡；⑾将脱蜡后的型壳放入焙烧炉中焙烧，冷却至浇注温度后取出；⑿将型壳放置在砂箱中，型壳与砂箱之间填充树脂砂进行造型，树脂砂填充密实后固化；⒀将型壳连同砂箱放置在保温炉的密封盖上方，密封盖的中心安装有升液管，型壳的浇口向下与升液管对接，所述升液管的下端口封闭，所述升液管的下端圆周上设有升液管进液口，所述升液管进液口处设有可将升液管进液口封闭或打开的气动阀门，所述升液管进液口一侧的升液管圆周上设有可容纳气动阀门的气动阀门腔，所述升液管进液口及气动阀门腔的上下两端分别设有供气动阀门滑动的门轨，所述气动阀门腔内端头的上下两端分别固定连接有拉簧，所述拉簧的另一端分别沿气动阀门腔的圆弧延伸并连接在气动阀门的门框上；所述升液管的圆周壁中还设有沿轴向贯通的惰性气体轴向孔道，所述气动阀门腔内端头的中部通过关门推进口与所述惰性气体轴向孔道相连通；⒁将高压惰性气体输入所述惰性气体轴向孔道，一部分惰性气体从所述关门推进口进入气动阀门腔，推动气动阀门克服拉簧的张力前进将升液管进液口关闭，另一部分惰性气体通往合金液底部对合金液进行精炼除气，精炼除气完毕后停止输入惰性气体，气动阀门在拉簧的作用下，缩回至气动阀门腔中，升液管进液口打开，密封盖上的进气管进气，镁金属液进入升液管内腔，通过升液管进入型壳内腔充型，经升压、保压及卸压后，冷却得到U形镁合金件。

相对于现有技术，本发明取得了以下有益效果：①将制作完好的蜡模浸泡于硼酸中去脂，可以增加蜡模表面的阻燃剂吸附，为后续的涂刷作准备；②涂刷耐火面层后即在产品的厚大处（即热节）粘接热管，采用热管+铜块作为冷却系统，热管的高传热性能和铜块的高导热系数能够将热量迅速导出并散发，从而使产品热节处能很好地被冷却，减少产品因热节过热而带来的疏松、缩松、热裂的不良缺陷，而且又能使产品能顺序凝固，提高了产品内部质量。热管的外端头先用钢刷刷毛，增强表面的吸附力，然后涂抹焊锡膏，焊锡膏厚度控制在0.5mm-1mm，再将铜块插接在热管的外端头，接着将热风枪的温度调至500℃，对焊接处进行烘烤，待颜色由灰变银色，且有黄色透明的松脂流出时，然后进入冷却固化；这样既可以保证热管与铜块之间良好的导热性，又可以重复使用，降低成本。③升液管进液口设置在升液管的下端圆周上，不容易吸入保温炉炉底的夹渣，可以缩短升液管下端和炉底的距离，降低了合金液的材料浪费。④在封闭的环境下进行除气，使得合金液与空气接触的空间有限，大大增加了精炼除气的效果，提高了合金液的质量；采用惰性气体除气，安全，无污染，效率高。⑤镁合金液自下而上进入浇口杯，然后沿蛇形变截面主横浇道向主直浇道的底部流动，沿蛇形变截面辅横浇道向过渡直浇道的底部流动，然后镁合金液从主直浇道的上端进入U形型腔的共端，逐步向上充型，过渡直浇道内的液位也同步平稳升高，当充型至U形型腔的两臂部位时，镁合金液可以同时通过缝隙浇道进入U形型腔的两臂最薄处，继续向上充型，直至将整个U形型腔充型完毕，从最薄的部位注入镁液可以避免此处常见的浇不足现象。横浇道采用圆形变截面且呈蛇形起伏，大大起到了暖冲作用，降低了浇注时易产生卷气的发生，降低了气孔和二次氧化的发生性；各蛇形变截面横浇道越往后流动截面积越大，镁合金液的流速越慢，大大降低了镁液的冲击力，使得镁液可以快速平稳的流动，在横浇道中呈波浪形曲折流动有利于撇渣。蛇形集渣缓冲器可以缓冲主直浇道和过渡直浇道底部的镁合金液冲击力，缓冲因浇注过程中人工端包不稳带来的浇注速度过快而产生的镁液过速过流的现象，降低了镁液因浇注不平稳产生的二次氧化渣。该浇注系统充型平稳快速，撇渣性能好，保证了产品成型正品率。

作为本发明的改进，步骤⑵中可溶材料的制备方法如下：①按以下组分及重量含量准备原料，工业尿素：52份、硝酸盐：23份、聚乙二醇：16份和纯净水：9份；②先将工业尿素和纯净水混合，加温熔化，再均匀搅拌后，再加入硝酸盐和聚乙二醇，并搅拌均匀。该可溶材料中采用硝酸盐和聚乙二醇改善工业尿素的吸湿性和脆性，高压注射成型后可以提高型芯的表面光洁度；U形工件整体模型放入水中后，型芯的水溶解速度快，提高生产效率。

作为本发明的进一步改进，步骤⑶中上模和下模合型时，上模四个角部的定位销分别插入下模四个角部的定位销孔中，各所述定位销的下端头与相应定位销孔的底部之间分别设有压缩弹簧。当上模顶面受到的压力消除后，压缩弹簧的张力将定位销向上顶出一小段距离，解决上模与下模难以分离的问题，避免取模型时撬坏上模甚至损坏模型。

作为本发明的进一步改进，步骤⑷中所述模料的制作方法如下：先将20wt%的川蜡融化后，边搅拌边加入5wt%的聚乙烯和5wt%的乙基纤维素，待全部熔化后再加入40wt%的松香，待松香全部熔化后，最后加入30wt%的石蜡，并搅拌均匀。该模料制成的蜡模表面光洁度高，粗糙度指标可达1.6，蜡模的收缩率可从0.88%下降至0.78%，使蜡模的尺寸精度更高。

作为本发明的进一步改进，步骤⑻中的耐火面浆由耐火涂料和钢玉石粉均匀混合而成，所述耐火涂料的制备方法如下：①按以下组分及重量含量准备原料，二氧化硅：25份、水：15份、无水酒精：20份、氧化镁粉：15份、硼酸：20份和硫磺：5份，将以上成分均匀混合并搅拌形成中性粘结剂，温度控制在30～40℃；②向中性粘结剂中投入1重量份的氧化镁粉、1.05重量份的硫磺和1.03重量份的钢玉石粉，继续搅拌1小时；③继续投加3重量份的烷基酚聚氧乙基醚，继续搅拌45～60分钟。与由石英粉和铝矾土构成的传统耐火涂料相比，本发明的耐火涂料增加了氧化镁粉、硼酸和硫磺的组合，可以提高型壳的抗氧化和阻燃性能，避免镁合金液的氧化；最后加入的烷基酚聚氧乙基醚可以提高蜡模的表面活性，使耐火涂料具有更好的涂挂能力。

作为本发明的进一步改进，步骤⑼中第四和第五层耐火覆层的撒砂材料为50wt%覆膜砂和50 wt%黄砂，其余各耐火覆层的撒砂材料为石英砂。第四和第五层耐火覆层采用覆膜砂和黄砂作为撒砂材料便于清壳，减少产品因清壳不清（死角）带来的报废品增加，增加型壳的溃散性，而不影响型壳原有的透气性。其余各层的撒砂材料采用石英砂，保证型壳的强度。

作为本发明的进一步改进，步骤⑾中型壳在焙烧炉中的焙烧温度为850℃，直至无烟为止，然后取出型壳放入覆盖混合液中5～8分钟，然后将型壳重新放入焙烧炉中，温度控制在400～500℃并保温0.5～1小时，然后关闭焙烧炉，当温度冷却至浇注温度后取出型壳；所述覆盖混合液的制备方法如下：将20重量份的硼酸晶体放入70重量份的热水中，搅拌使其完全溶解，再加入10重量份的覆盖剂搅拌均匀。先将型壳高温焙烧直至无烟，使型壳定型并具有一定的硬度，再将型壳放入含有硼酸的覆盖混合液中，使型壳表面覆盖阻燃剂，提高其阻燃性能，然后将型壳在400～500℃下保温0.5～1小时再冷却至浇注温度，消除型壳的内应力，使在浇注时外形变化极小。

作为本发明的进一步改进，步骤⑿中的造型在造型机构中进行，所述造型机构包括固定砂箱的砂箱底板，型壳放置于砂箱内腔的底部中心且浇口向下，所述砂箱底板固定于摇摆座底板上，所述摇摆座底板的左右两侧分别设有向上竖起的摇摆座竖板，两所述摇摆座竖板的外端面中部分别连接有向外侧伸出的摇摆轴，所述摇摆轴的中部分别铰接在固定支架的上端，所述摇摆轴的外端头分别连接有驱动盘，所述驱动盘的外端面分别连接有向外侧伸出的驱动盘摇把，所述驱动盘摇把的轴线平行于所述摇摆轴的轴线；所述驱动盘摇把的外端头分别连接有摇臂，所述摇臂的轴线分别垂直于所述驱动盘摇把的轴线，所述摇臂的自由端分别连接有摇臂销，所述摇臂销的轴线分别平行于所述驱动盘摇把的轴线，所述摇臂销分别插接于连杆一端的腰形长槽中且可沿腰形长槽滑动，所述连杆的自由端共同铰接在总驱动杆上，所述总驱动杆的一端铰接在凸轮的自由端，所述凸轮的固定端连接在电机的电机轴上，所述电机固定在电机座上，所述电机座及所述固定支架分别固定于地面上。砂箱内腔填充满树脂砂以后，固定在摇摆座底板上，启动电机，电机驱动凸轮旋转，总驱动杆绕凸轮的固定端转动的同时带动连杆的一端作圆周运动，连杆的另一端通过摇臂销驱动驱动盘摇把摆动，驱动盘摇把带动驱动盘摆动，驱动盘通过摇摆轴驱动摇摆座竖板和摇摆座底板摆动，砂箱在摇摆座底板上往复摆动，产生的离心力使树脂砂逐渐密实。与人工舂实相比，大大降低了劳动强度，造型的质量得以保证。

作为本发明的进一步改进，所述砂箱与所述摇摆座竖板的顶部相平，两所述摇摆座竖板的顶部之间连接有压杆，所述压杆的中部压在所述砂箱的顶部；所述砂箱底板上设有砂箱定位槽和模壳定位槽，所述砂箱的底部设有向下伸出的砂箱定位榫，所述砂箱定位榫插接于所述砂箱定位槽中；所述型壳的底部设有向下伸出的模壳定位榫，所述模壳定位榫插接于所述模壳定位槽中。可以使型壳和砂箱快速准确定位；旋紧压杆两端的螺钉即可将砂箱固定在砂箱底板上，十分方便快捷。

作为本发明的进一步改进，所述摇摆座竖板的外端面中心分别安装有加热单元。摇摆座竖板为铜质，加热单元产生的热量通过摇摆座竖板传递给砂箱，缩短树脂砂的固化时间，提高生产效率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，附图仅提供参考与说明用，非用以限制本发明。

图1为本发明U形镁合金件的精密浇注工艺的主视图。

图2为图1的左视图。

图3为图1的立体图。

图4为本发明所用造型机构的工作状态图。

图5为本发明充型时的工作状态图。

图6为图5中升液管的主视图。

图7为图6中惰性气体通气状态沿A-A的剖视图。

图8为图6中惰性气体闭气状态沿A-A的剖视图。

图9为图6升液管进液口处于打开状态的立体图。

图10为图9惰性气体通气状态的剖视图。

图11为图9惰性气体闭气状态的剖视图。

图中：1.型壳；1a.U形型腔；1b.浇口杯；1c.蛇形变截面主横浇道；1d.蛇形变截面辅横浇道；1e.主直浇道；1f.过渡直浇道；1g.缝隙浇道；1h.蛇形集渣缓冲器；2.砂箱；3.砂箱底板；4.摇摆座底板；5.摇摆座竖板；6.摇摆轴；7.固定支架；8.驱动盘；9.驱动盘摇把；10.摇臂；11.摇臂销；12.连杆；12a.腰形长槽；13.总驱动杆；14.凸轮；15.电机；16.电机座；17.压杆；18.加热单元；19.保温炉；20.密封盖；20a.进气管；21.升液管；21a.升液管进液口；21b.惰性气体轴向孔道；21c.关门推进口；21d.气动阀门腔；21e.门轨；21f.气动阀门；21g.拉簧。

具体实施方式

在本发明的以下描述中，术语 “前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指装置必须具有特定的方位。

本发明U形镁合金件的精密浇注工艺，依次包括如下步骤：⑴分别制作U形工件模型的外形模具和用于制作型芯的芯盒模具，所述外形模具包括对称的上模和下模，所述上模和下模的模腔可合围构成U形工件模型的外形；⑵将可溶材料高压注入芯盒模具中，冷却定型后从芯盒模具中取出得到可溶型芯；⑶将可溶型芯按定位放置于所述外形模具的模腔中，上模和下模合型并锁紧；⑷在熔蜡机中配置制作U形工件模型所需的模料，并将模料注射入外形模具的模腔中；⑸模料冷却定型后形成U形工件整体模型，将上模与下模分离，取出U形工件整体模型；⑹将U形工件整体模型浸入水中，可溶型芯溶解后，得到U形工件蜡模；⑺将U形工件蜡模和浇注系统的其它部件进行组模，组模后构成完整的铸造蜡模；⑻将铸造蜡模浸泡于硼酸中4～6分钟进行去脂，然后在铸造蜡模表面涂刷耐火面浆，固化后形成耐火面层，在耐火面层上粘接水平向外侧延伸的热管，所述热管的内端头粘接在U形工件蜡模的热节处，所述热管的外端头安装有铜块；⑼在耐火面层的外周继续涂刷耐火涂料，在耐火涂料上撒砂形成第一耐火覆层，然后继续涂刷耐火涂料并撒砂依次形成第二至第六耐火覆层，固化后形成包裹在铸造蜡模外周的型壳；⑽将型壳放入脱蜡釜中，采用热水进行脱蜡；⑾将脱蜡后的型壳放入焙烧炉中焙烧，冷却至浇注温度后取出；⑿将型壳放置在砂箱中，型壳与砂箱之间填充树脂砂进行造型，树脂砂填充密实后固化；⒀将型壳连同砂箱放置在保温炉19的密封盖20上方，密封盖20的中心安装有升液管21，型壳的浇口向下与升液管21对接，如图5至图11所示，升液管21的下端口封闭，升液管21的下端圆周上设有升液管进液口21a，升液管进液口21a处设有可将升液管进液口21a封闭或打开的气动阀门21f，升液管进液口21a一侧的升液管圆周上设有可容纳气动阀门21f的气动阀门腔21d，升液管进液口21a及气动阀门腔21d的上下两端分别设有供气动阀门21f滑动的门轨21e，气动阀门腔21d内端头的上下两端分别固定连接有拉簧21g，拉簧21g的另一端分别沿气动阀门腔21d的圆弧延伸并连接在气动阀门21f的门框上；升液管21的圆周壁中还设有沿轴向贯通的惰性气体轴向孔道21b，气动阀门腔21d内端头的中部通过关门推进口21c与惰性气体轴向孔道21b相连通；⒁将高压惰性气体输入惰性气体轴向孔道21b，一部分惰性气体从关门推进口21c进入气动阀门腔21d，推动气动阀门21f克服拉簧21g的张力前进将升液管进液口21a关闭，另一部分惰性气体通往合金液底部对合金液进行精炼除气，精炼除气完毕后停止输入惰性气体，气动阀门21f在拉簧21g的作用下，缩回至气动阀门腔21d中，升液管进液口21a打开，密封盖20上的进气管20a进气，镁金属液进入升液管内腔，通过升液管21进入型壳内腔充型，经升压、保压及卸压后，冷却得到U形镁合金件。

步骤⑵中可溶材料的制备方法如下：①按以下组分及重量含量准备原料，工业尿素：52份、硝酸盐：23份、聚乙二醇：16份和纯净水：9份；②先将工业尿素和纯净水混合，加温熔化，再均匀搅拌后，再加入硝酸盐和聚乙二醇，并搅拌均匀。该可溶材料中采用硝酸盐和聚乙二醇改善工业尿素的吸湿性和脆性，高压注射成型后可以提高型芯的表面光洁度；U形工件整体模型放入水中后，型芯的水溶解速度快，提高生产效率。

步骤⑶中上模和下模合型时，上模四个角部的定位销分别插入下模四个角部的定位销孔中，各所述定位销的下端头与相应定位销孔的底部之间分别设有压缩弹簧。当上模顶面受到的压力消除后，压缩弹簧的张力将定位销向上顶出一小段距离，解决上模与下模难以分离的问题，避免取模型时撬坏上模甚至损坏模型。

步骤⑷中所述模料的制作方法如下：先将20wt%的川蜡融化后，边搅拌边加入5wt%的聚乙烯和5wt%的乙基纤维素，待全部熔化后再加入40wt%的松香，待松香全部熔化后，最后加入30wt%的石蜡，并搅拌均匀。该模料制成的蜡模表面光洁度高，粗糙度指标可达1.6，蜡模的收缩率可从0.88%下降至0.78%，使蜡模的尺寸精度更高。

如图1至图3所示，步骤⑺中的铸造蜡模包括两臂向上的U形型腔1a， U形型腔1a的前侧下方设有开口向下的浇口杯1b，浇口杯1b的上端口连接有向后延伸的蛇形变截面主横浇道1c和向左、右延伸的蛇形变截面辅横浇道1d，蛇形变截面主横浇道1c和蛇形变截面辅横浇道1d均为圆形截面且沿金属液流动方向截面本发明的积逐渐增大，蛇形变截面主横浇道1c的后端连接有向上延伸的主直浇道1e，主直浇道1e的上端与U形型腔1a的共端底部中心相连接。

两蛇形变截面辅横浇道1d的外端头分别连接有向上延伸的过渡直浇道1f，两过渡直浇道1f的上部后侧分别通过缝隙浇道1g与U形型腔1a的两臂相连；缝隙浇道1g分别连接在U形型腔1a两臂的最薄的部位。

主直浇道1e和过渡直浇道1f的底部侧壁分别连接有蛇形集渣缓冲器1h。

镁合金液自下而上进入浇口杯1b，然后沿蛇形变截面主横浇道1c向主直浇道1e的底部流动，沿蛇形变截面辅横浇道1d向过渡直浇道1f的底部流动，然后镁合金液从主直浇道1e的上端进入U形型腔1a的共端，逐步向上充型，过渡直浇道1f内的液位也同步平稳升高，当充型至U形型腔1a的两臂部位时，镁合金液可以同时通过缝隙浇道1g进入U形型腔1a的两臂，继续向上充型，直至将整个U形型腔1a充型完毕。从U形型腔两臂最薄的部位注入镁液可以避免此处常见的浇不足现象。因为各横浇道是蛇形变截式，越往后流动截面积越大，镁合金液的流速越慢，大大降低了镁液的冲击力，使得镁液可以快速平稳的流动，在横浇道中呈波浪形曲折流动有利于撇渣。蛇形集渣缓冲器1h可以缓冲主直浇道1e和过渡直浇道1f底部的镁合金液冲击力，缓冲因浇注过程中人工端包不稳带来的浇注速度过快而产生的镁液过速过流的现象，降低了镁液因浇注不平稳产生的二次氧化渣。该浇注系统充型平稳快速，撇渣性能好，保证了产品成型正品率。

步骤⑻热管的外端头先用钢刷刷毛，增强表面的吸附力，然后涂抹焊锡膏，焊锡膏厚度控制在0.5mm-1mm，再将铜块插接在热管的外端头，接着将热风枪的温度调至500℃，对焊接处进行烘烤，待颜色由灰变银色，且有黄色透明的松脂流出时，然后进入冷却固化；这样既可以保证热管与铜块之间良好的导热性，又可以重复使用，降低成本。

步骤⑻中的耐火面浆由耐火涂料和钢玉石粉均匀混合而成，所述耐火涂料的制备方法如下：①按以下组分及重量含量准备原料，二氧化硅：25份、水：15份、无水酒精：20份、氧化镁粉：15份、硼酸：20份和硫磺：5份，将以上成分均匀混合并搅拌形成中性粘结剂，温度控制在30～40℃；②向中性粘结剂中投入1重量份的氧化镁粉、1.05重量份的硫磺和1.03重量份的钢玉石粉，继续搅拌1小时；③继续投加3重量份的烷基酚聚氧乙基醚，继续搅拌45～60分钟。与由石英粉和铝矾土构成的传统耐火涂料相比，本发明的耐火涂料增加了氧化镁粉、硼酸和硫磺的组合，可以提高型壳的抗氧化和阻燃性能， 避免镁合金液的氧化；最后加入的烷基酚聚氧乙基醚可以提高蜡模的表面活性，使耐火涂料具有更好的涂挂能力。

步骤⑼中第四和第五层耐火覆层的撒砂材料为50wt%覆膜砂和50 wt%黄砂，其余各耐火覆层的撒砂材料为石英砂。第四和第五层耐火覆层采用覆膜砂和黄砂作为撒砂材料便于清壳，减少产品因清壳不清（死角）带来的报废品增加，增加型壳的溃散性，而不影响型壳原有的透气性。其余各层的撒砂材料采用石英砂，保证型壳的强度。

步骤⑽中，脱蜡后的型壳包括浇口杯1b和两臂向上的U形型腔1a，浇口杯1b位于U形型腔1a的前侧下方且开口向下，浇口杯1b的上端口连接有向后延伸的蛇形变截面主横浇道1c和向左、右延伸的蛇形变截面辅横浇道1d，蛇形变截面主横浇道1c和蛇形变截面辅横浇道1d均为圆形截面且沿金属液流动方向截面本发明的积逐渐增大，蛇形变截面主横浇道1c的后端连接有向上延伸的主直浇道1e，主直浇道1e的上端与U形型腔1a的共端底部中心相连接。两蛇形变截面辅横浇道1d的外端头分别连接有向上延伸的过渡直浇道1f，两过渡直浇道1f的上部后侧分别通过缝隙浇道1g与U形型腔1a的两臂相连；缝隙浇道1g分别连接在U形型腔1a两臂的最薄的部位。主直浇道1e和过渡直浇道1f的底部侧壁分别连接有蛇形集渣缓冲器1h。

步骤⑾中型壳在焙烧炉中的焙烧温度为850℃，直至无烟为止，然后取出型壳放入覆盖混合液中5～8分钟，然后将型壳重新放入焙烧炉中，温度控制在400～500℃并保温0.5～1小时，然后关闭焙烧炉，当温度冷却至浇注温度后取出型壳；所述覆盖混合液的制备方法如下：将20重量份的硼酸晶体放入70重量份的热水中，搅拌使其完全溶解，再加入10重量份的覆盖剂搅拌均匀。先将型壳高温焙烧直至无烟，使型壳定型并具有一定的硬度，再将型壳放入含有硼酸的覆盖混合液中，使型壳表面覆盖阻燃剂，提高其阻燃性能，然后将型壳在400～500℃下保温0.5～1小时再冷却至浇注温度，消除型壳的内应力，使在浇注时外形变化极小。

如图4所示，步骤⑿中的造型在造型机构中进行，造型机构包括固定砂箱2的砂箱底板3,砂箱内腔的底部中心设有型壳1，型壳1的浇口向下，砂箱底板3固定于摇摆座底板4上，摇摆座底板4的左右两侧分别设有向上竖起的摇摆座竖板5，两摇摆座竖板5的外端面中部分别连接有向外侧伸出的摇摆轴6，摇摆轴6的中部分别铰接在固定支架7的上端，摇摆轴6的外端头分别连接有驱动盘8，驱动盘8的外端面分别连接有向外侧伸出的驱动盘摇把9，驱动盘摇把9的轴线平行于摇摆轴6的轴线；驱动盘摇把9及摇摆轴6与驱动盘8的连接点分别位于驱动盘直径的两端。驱动盘摇把9的外端头分别连接有摇臂10，摇臂10的轴线分别垂直于驱动盘摇把9的轴线，摇臂10的自由端分别连接有摇臂销11，摇臂销11的轴线分别平行于驱动盘摇把9的轴线，摇臂销11分别插接于连杆12一端的腰形长槽12a中且可沿腰形长槽12a滑动，连杆12的自由端共同铰接在总驱动杆13上，总驱动杆13的一端铰接在凸轮14的自由端，凸轮14的固定端连接在电机15的电机轴上，电机15固定在电机座16上，电机座16及固定支架7分别固定于地面上。

砂箱2内腔填充满树脂砂以后，固定在摇摆座底板4上，启动电机15，电机15驱动凸轮14旋转，总驱动杆13绕凸轮14的固定端转动的同时带动连杆12的一端作圆周运动，连杆12的另一端通过摇臂销11驱动驱动盘摇把9摆动，驱动盘摇把9带动驱动盘8摆动，驱动盘8通过摇摆轴6驱动摇摆座竖板5和摇摆座底板4摆动，砂箱2在摇摆座底板4上往复摆动，产生的离心力使树脂砂逐渐密实。与人工舂实相比，大大降低了劳动强度，造型的质量得以保证。

砂箱2与摇摆座竖板5的顶部相平，两摇摆座竖板5的顶部之间连接有压杆17，压杆17的中部压在砂箱2的顶部。旋紧压杆17两端的螺钉即可将砂箱2固定在砂箱底板3上，十分方便快捷。

砂箱底板3上设有砂箱定位槽和模壳定位槽，砂箱2的底部设有向下伸出的砂箱定位榫，砂箱定位榫插接于砂箱定位槽中；型壳1的底部设有向下伸出的模壳定位榫，模壳定位榫插接于模壳定位槽中，可以使型壳1和砂箱2快速准确定位。

摇摆座竖板5的外端面中心分别安装有加热单元18。摇摆座竖板5为铜质，加热单元18产生的热量通过摇摆座竖板5传递给砂箱2，缩短树脂砂的固化时间，提高生产效率。

以上所述仅为本发明之较佳可行实施例而已，非因此局限本发明的专利保护范围。除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种U形镁合金件的精密浇注工艺，其特征是，依次包括如下步骤：⑴分别制作U形工件模型的外形模具和用于制作型芯的芯盒模具，所述外形模具包括对称的上模和下模，所述上模和下模的模腔可合围构成U形工件模型的外形；⑵将可溶材料高压注入芯盒模具中，冷却定型后从芯盒模具中取出得到可溶型芯；⑶将可溶型芯按定位放置于所述外形模具的模腔中，上模和下模合型并锁紧；⑷在熔蜡机中配置制作U形工件模型所需的模料，并将模料注射入外形模具的模腔中；⑸模料冷却定型后形成U形工件整体模型，将上模与下模分离，取出U形工件整体模型；⑹将U形工件整体模型浸入水中，可溶型芯溶解后，得到U形工件蜡模；⑺将U形工件蜡模和浇注系统的其它部件进行组模，组模后构成完整的铸造蜡模；所述铸造蜡模包括两臂向上的U形型腔，所述U形型腔的前侧下方设有开口向下的浇口杯，所述浇口杯的上端口连接有向后延伸的蛇形变截面主横浇道和向左、右延伸的蛇形变截面辅横浇道，所述蛇形变截面主横浇道和蛇形变截面辅横浇道均为圆形截面且沿金属液流动方向截面积逐渐增大，所述蛇形变截面主横浇道的后端连接有向上延伸的主直浇道，所述主直浇道的上端与所述U形型腔的共端底部中心相连接；两所述蛇形变截面辅横浇道的外端头分别连接有向上延伸的过渡直浇道，两所述过渡直浇道的上部后侧分别通过缝隙浇道与所述U形型腔的两臂最薄处相连；所述主直浇道和所述过渡直浇道的底部侧壁分别连接有蛇形集渣缓冲器；⑻ 将铸造蜡模浸泡于硼酸中4～6分钟进行去脂，然后在铸造蜡模表面涂刷耐火面浆，固化后形成耐火面层，在耐火面层上粘接水平向外侧延伸的热管，所述热管的内端头粘接在U形工件蜡模的热节处，所述热管的外端头安装有铜块；⑼在耐火面层的外周继续涂刷耐火涂料，在耐火涂料上撒砂形成第一耐火覆层，然后继续涂刷耐火涂料并撒砂依次形成第二至第六耐火覆层，固化后形成包裹在铸造蜡模外周的型壳；⑽将型壳放入脱蜡釜中，采用热水进行脱蜡；⑾将脱蜡后的型壳放入焙烧炉中焙烧，冷却至浇注温度后取出；⑿将型壳放置在砂箱中，型壳与砂箱之间填充树脂砂进行造型，树脂砂填充密实后固化；⒀将型壳连同砂箱放置在保温炉的密封盖上方，密封盖的中心安装有升液管，型壳的浇口向下与升液管对接，所述升液管的下端口封闭，所述升液管的下端圆周上设有升液管进液口，所述升液管进液口处设有可将升液管进液口封闭或打开的气动阀门，所述升液管进液口一侧的升液管圆周上设有可容纳气动阀门的气动阀门腔，所述升液管进液口及气动阀门腔的上下两端分别设有供气动阀门滑动的门轨，所述气动阀门腔内端头的上下两端分别固定连接有拉簧，所述拉簧的另一端分别沿气动阀门腔的圆弧延伸并连接在气动阀门的门框上；所述升液管的圆周壁中还设有沿轴向贯通的惰性气体轴向孔道，所述气动阀门腔内端头的中部通过关门推进口与所述惰性气体轴向孔道相连通；⒁将高压惰性气体输入所述惰性气体轴向孔道，一部分惰性气体从所述关门推进口进入气动阀门腔，推动气动阀门克服拉簧的张力前进将升液管进液口关闭，另一部分惰性气体通往合金液底部对合金液进行精炼除气，精炼除气完毕后停止输入惰性气体，气动阀门在拉簧的作用下，缩回至气动阀门腔中，升液管进液口打开，密封盖上的进气管进气，镁金属液进入升液管内腔，通过升液管进入型壳内腔充型，经升压、保压及卸压后，冷却得到U形镁合金件。

2.根据权利要求1所述的U形镁合金件的精密浇注工艺，其特征是，步骤⑵中可溶材料的制备方法如下：①按以下组分及重量含量准备原料，工业尿素：52份、硝酸盐：23份、聚乙二醇：16份和纯净水：9份；②先将工业尿素和纯净水混合，加温熔化，再均匀搅拌后，再加入硝酸盐和聚乙二醇，并搅拌均匀。

3.根据权利要求1所述的U形镁合金件的精密浇注工艺，其特征是，步骤⑶中上模和下模合型时，上模四个角部的定位销分别插入下模四个角部的定位销孔中，各所述定位销的下端头与相应定位销孔的底部之间分别设有压缩弹簧。

4.根据权利要求1所述的U形镁合金件的精密浇注工艺，其特征是，步骤⑷中所述模料的制作方法如下：先将20wt%的川蜡融化后，边搅拌边加入5wt%的聚乙烯和5wt%的乙基纤维素，待全部熔化后再加入40wt%的松香，待松香全部熔化后，最后加入30wt%的石蜡，并搅拌均匀。

5.根据权利要求1所述的U形镁合金件的精密浇注工艺，其特征是，步骤⑻中的耐火面浆由耐火涂料和钢玉石粉均匀混合而成，所述耐火涂料的制备方法如下：①按以下组分及重量含量准备原料，二氧化硅：25份、水：15份、无水酒精：20份、氧化镁粉：15份、硼酸：20份和硫磺：5份，将以上成分均匀混合并搅拌形成中性粘结剂，温度控制在30～40℃；②向中性粘结剂中投入1重量份的氧化镁粉、1.05重量份的硫磺和1.03重量份的钢玉石粉，继续搅拌1小时；③继续投加3重量份的烷基酚聚氧乙基醚，继续搅拌45～60分钟。

6.根据权利要求1所述的U形镁合金件的精密浇注工艺，其特征是，步骤⑼中第四和第五层耐火覆层的撒砂材料为50wt%覆膜砂和50 wt%黄砂，其余各耐火覆层的撒砂材料为石英砂。

7.根据权利要求1所述的U形镁合金件的精密浇注工艺，其特征是，步骤⑾中型壳在焙烧炉中的焙烧温度为850℃，直至无烟为止，然后取出型壳放入覆盖混合液中5～8分钟，然后将型壳重新放入焙烧炉中，温度控制在400～500℃并保温0.5～1小时，然后关闭焙烧炉，当温度冷却至浇注温度后取出型壳；所述覆盖混合液的制备方法如下：将20重量份的硼酸晶体放入70重量份的热水中，搅拌使其完全溶解，再加入10重量份的覆盖剂搅拌均匀。

8.根据权利要求1所述的U形镁合金件的精密浇注工艺，其特征是，步骤⑿中的造型在造型机构中进行，所述造型机构包括固定砂箱的砂箱底板，型壳放置于砂箱内腔的底部中心且浇口向下，所述砂箱底板固定于摇摆座底板上，所述摇摆座底板的左右两侧分别设有向上竖起的摇摆座竖板，两所述摇摆座竖板的外端面中部分别连接有向外侧伸出的摇摆轴，所述摇摆轴的中部分别铰接在固定支架的上端，所述摇摆轴的外端头分别连接有驱动盘，所述驱动盘的外端面分别连接有向外侧伸出的驱动盘摇把，所述驱动盘摇把的轴线平行于所述摇摆轴的轴线；所述驱动盘摇把的外端头分别连接有摇臂，所述摇臂的轴线分别垂直于所述驱动盘摇把的轴线，所述摇臂的自由端分别连接有摇臂销，所述摇臂销的轴线分别平行于所述驱动盘摇把的轴线，所述摇臂销分别插接于连杆一端的腰形长槽中且可沿腰形长槽滑动，所述连杆的自由端共同铰接在总驱动杆上，所述总驱动杆的一端铰接在凸轮的自由端，所述凸轮的固定端连接在电机的电机轴上，所述电机固定在电机座上，所述电机座及所述固定支架分别固定于地面上。

9.根据权利要求8所述的U形镁合金件的精密浇注工艺，其特征是，所述砂箱与所述摇摆座竖板的顶部相平，两所述摇摆座竖板的顶部之间连接有压杆，所述压杆的中部压在所述砂箱的顶部；所述砂箱底板上设有砂箱定位槽和模壳定位槽，所述砂箱的底部设有向下伸出的砂箱定位榫，所述砂箱定位榫插接于所述砂箱定位槽中；所述型壳的底部设有向下伸出的模壳定位榫，所述模壳定位榫插接于所述模壳定位槽中。

10.根据权利要求8或9所述的U形镁合金件的精密浇注工艺，其特征是，所述摇摆座竖板的外端面中心分别安装有加热单元。