熔模石膏型精密铸造工艺的研究.doc

熔模石膏型精密铸造工艺的研究 ( 々,乡 河北机电学院 JOURNALOFHEBEIINSTITUTE OFMECHAN0一ELECTRICENGINEERING 1996年第13卷第3期Vo1.13No.3 熔模石膏型精密铸造工艺的研究 材料科学与工程系唐靖林 [摘要]拳文对六种配比混合料制成的石膏型试样,测定1其在不同混水量下 焙烧后的宣温强度和透气率,观察了在不同焙烧工艺下石膏型裂纹产生情况,为 熔模石膏型精铸I艺的应用提供7有参考价值的试验数据.最后,为浇注铜合金 铸件提出7合理的石膏型配方. 关键词:铸造;石膏蕉;.铜合金 中翻法分类号fG221.1 0引言 随着对精铸件的需求日盏增长,熔模石膏型精密铸造愈来愈受到人们的重视.这种工 艺在国外已成功地用于各种尺寸精度高和形状复杂的薄壁铸件的生产,其产品在宇航,航 空和军工等领域得到了广泛的应用.而国内熔模石膏型精铸工艺发展较缓慢,对熔模石膏 型材料及工艺的研究只是近几年才开始.目前,熔模石膏型精密铸造工艺的研究大多数以 铝合金为研究对象.由于铜合金的浇注温度接近石膏的热分解温度.因此,并不是所有 的铜合金都适合石膏型精密铸造0】[.本试验拟以铜合金为研究对象,采用在常规石膏型 混合料中加入一定量酎火粘土的方法.以部分取代石膏的粘结作用.相应地减少石膏含 量,从而减轻浇注时石膏与铜合金的相互作用.同时,加入一定量的玻璃纤维和硅藻土,以 期使石膏型获得良好的综合性能,用于浇注铜台金铸件. 1试验方法 1.1工艺过程简介 本试验所采用的熔模石膏型精密铸造的工艺流程如图1所示.其中,石膏型千混料的 配比及焙烧工艺的选择是两个主要的工序,两者直接影响着铸件的质量和生产成本,也是 收穑B期:1994年2月21日恬回日期;1995年lo月4日 第3期唐靖林熔模石膏型精密铸造工艺的研究.19. 圜l熔摸石膏型精铸工艺流程简圜 本文研究的出发点. 1.2石膏型混合料的组成及配方 12.1石膏 本试验选择市售p型精石膏.石膏在铸型中起粘结剂的作用,硬化后,二水石膏形成 一 网状结构,将整个铸型紧密地连结成为一个整体从而具有一定强度. 1.2.2填料 本试验选用石英粉为主要填料.其在受热过程中体积产生膨胀,可以抵消石膏在受热 时产生体积收缩,从而减缓铸型受热变形和开裂的倾向. 混合料中还加入一定比例的耐火粘土,其目的是部分取代石膏,从而减轻石膏与铜合 金可能产生的反应倾向,有利于浇注铜合金. 另外,混合料中加入一定量的硅藻土.以提高石膏型的透气性}加入一定量的玻璃纤 维以防石膏型焙烧后开裂. 1.2.3混合料配方 表1给出了本试验熔摸石膏型混合料配方.混水量(以干粉料与水的重量比表示)分 别选为l:0.55,1:0.65及1:0.75. 表1熔模石膏型混合料配方 注:若英枯平均细度281 1.3脱蜡.干燥及焙烧 脱蜡前.石膏型在室温下放置2小时,然后将其放入箱式电炉中靠炉温熔失蜡模,同 时石膏型得到干燥.炉温为95C.干燥和焙烧是为了排除石膏型中的水分(含结晶水)和 石膏型中残留模料.由文献[1]可知,熔模石膏型必须在700~800C下焙烧,以将渗入铸 型内一定深度的蜡质烧尽焙烧过程是熔模石膏型铸造较关键的一步,如果工艺参数控制 不当,就会引起石膏型开裂石膏导热系数低,加热收缩大,为防止铸型产生裂纹,加热必 ? 2O?河北机电学院1996年 B00 0600 跨400 200 02468i0l214 时问h 嘣 图2分段升温结慢焙烧工艺圉3快速焙烧工艺 须十分缓慢.本试验采用的培烧工艺见图2,图3o其中图3仅用于裂纹观察. 1,4石膏型的性能试验 在杠杆式万能强度试验仪上测石膏型焙烧后的室温强度,包括抗压强度及抗拉强度. 试样分别为5O×50的圆柱形和中截面25×25的…8字形.在STZ透气率试验仪上测石 膏型焙烧后的透气性,i~5ox5o的圆柱形.同一试料测定5个试样,舍去最大值和 最小值两个试样,将剩下三个试样取其平均值作为试验结果. 试验过程中同时观察石膏型焙烧后的裂纹倾向. 2试验结果与分析 器 0 d × 疆 轺 石英柑含量% 圉4石英粉含量对 焙烧后强度的影响 2.1石膏型焙烧后的室温强度 2.1.1一般配比的混合料 牯土量 图5耐火粘土加人量 对焙烧后强度的影响 襄 垲 _∞0.0× ∞o.0×氍豳螭 td∞0.0×陌田 第3期唐靖林熔模石膏型精密缚造工艺的研究?2l? 混合料中石膏与石英柑加入量不同,加水量不同,经相同焙饶三艺焙琏后.测定石膏 型在室温下的强度,结果如图4所示.配方见表l中配方1.2.3 随石英粉在馒台料中所占比洌增加,石膏型焙烧后强室降低;疆混合中硼K量增 加,石膏型焙烧后强度下降.这是因为石膏型焙烧后的室温强度取决于焙烧后石膏的强 度.混合料中石英粉加