鑄型上復(fù)合補(bǔ)貼及其材料與構(gòu)制方法技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)涉及鑄造工藝，是鑄型上復(fù)合補(bǔ)貼和復(fù)合補(bǔ)貼材料以及復(fù)合補(bǔ)貼的構(gòu)制方法，以復(fù)合補(bǔ)貼代替鑄鋼件的金屬補(bǔ)貼，提高鑄件質(zhì)量，節(jié)省金屬和能耗，復(fù)合補(bǔ)貼材料包括耐火混合料和保溫混合料，耐火混合料由耐火材料與粘結(jié)劑混合而成；保溫混合料由保溫材料與粘結(jié)劑混合而成，復(fù)合補(bǔ)貼構(gòu)制方法，是以等效金屬補(bǔ)貼原則確定等效金屬補(bǔ)貼模數(shù)、模數(shù)增大系數(shù)，每個(gè)橫截面的寬度，從而計(jì)算確定復(fù)合補(bǔ)貼的耐火層與保溫層的形狀與大小，復(fù)合補(bǔ)貼由耐火層和保溫層組成。（*該技術(shù)在2007年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及鑄造工藝，特別是涉及鑄鋼件用的鑄型上復(fù)合補(bǔ)貼和復(fù)合補(bǔ)貼材料以及復(fù)合補(bǔ)貼的構(gòu)制方法。現(xiàn)行鑄鋼件的鑄造工藝用的金屬補(bǔ)貼是在冒口下面的鑄件壁上做出一個(gè)楔形的金屬塊，以使鑄件該部份的熱節(jié)向上移或者增大冒口的有效補(bǔ)縮距離，在清理鑄件時(shí)，需用氧炬或者其它方法將其割掉。切割后的鑄件表面極不平整，在機(jī)械加工時(shí)不僅延長(zhǎng)加工時(shí)間，而且使機(jī)床產(chǎn)生振動(dòng)，影響機(jī)床的精度，縮短刀具的使用壽命。已知的用陶瓷棉做成保溫板代替鑄鋼件的金屬補(bǔ)貼(《科技資料》，編號(hào)CL8136期，《用保溫方法取代鑄鋼件補(bǔ)貼的研究》，西北工業(yè)大學(xué)，一九八一年十月)，并未用于工業(yè)生產(chǎn)，主要原因是陶瓷棉保溫板所采用的樹(shù)脂粘結(jié)劑高溫性能差，經(jīng)不起高達(dá)1500℃的鋼水在1.2～1.4個(gè)大氣壓下長(zhǎng)時(shí)間的作用。本專(zhuān)利技術(shù)的目的在于提供一種常壓性能、高溫性能和保溫性能都極佳的鑄型上復(fù)合補(bǔ)貼和復(fù)合補(bǔ)貼材料以及復(fù)合補(bǔ)貼的構(gòu)制方法。以復(fù)合補(bǔ)貼代替現(xiàn)行鑄造工藝中用的金屬補(bǔ)貼，保障冒口的補(bǔ)縮效果。本專(zhuān)利技術(shù)的復(fù)合補(bǔ)貼材料包括保溫混合料和耐火混合料。耐火混合料是由耐火材料與粘結(jié)劑混合配制而成，其配比為耐火材料∶粘結(jié)劑＝100∶5～40。耐火材料應(yīng)具有足夠的高溫強(qiáng)度和耐火度，化學(xué)穩(wěn)定性好，而且不粘砂，易與鑄件剝離等性能。耐火材料可采取鈦砂、鉻鐵礦砂、鎂砂、鋯砂或石英砂等。粘結(jié)劑應(yīng)為能滿足復(fù)合補(bǔ)貼的常溫性能和高溫性能要求的粘結(jié)劑，粘結(jié)劑可采用水玻璃或磷酸鹽粘結(jié)劑，耐火混合料因粘結(jié)劑不同，其配比分別為耐火材料∶水玻璃＝100∶5～20;耐火材料∶磷酸鹽粘結(jié)劑＝100∶5～40。耐火混合料用來(lái)構(gòu)制鑄鋼件用的復(fù)合補(bǔ)貼的耐火層。保溫混合料是由保溫材料與粘結(jié)劑混合配制而成，其配比為保混材料∶粘結(jié)劑＝100∶8～55。保溫材料應(yīng)具有導(dǎo)熱系數(shù)小，并具有良好的保溫性能，保溫材料可采用空心微珠、膨脹珍珠巖、硅酸鹽纖維以及與其它材料組成的空心微珠類(lèi)、膨脹珍珠巖類(lèi)或者硅酸鹽纖維類(lèi)復(fù)合保溫材料，所謂復(fù)合保溫材料是指為了改善保溫材料的耐火度，而在保溫材料中適當(dāng)?shù)丶尤肷倭康哪突鸩牧希缭谂蛎浾渲閹r中加入少量的熟料，就稱為膨脹珍珠巖類(lèi)復(fù)合保溫材料。粘結(jié)劑也采用水玻璃或者磷酸鹽粘結(jié)劑。保溫混合料因粘結(jié)劑不同，其配比分別為保溫材料∶水玻璃＝100∶8～30;保溫材料∶磷酸鹽粘結(jié)劑＝100∶10～55。保溫混合料用來(lái)構(gòu)制鑄鋼件用的復(fù)合補(bǔ)貼的保溫層。混合配制耐火混合料和保溫混合料采用的粘結(jié)劑，水玻璃為一般砂型鑄造使用的水玻璃;磷酸鹽粘結(jié)劑，例如磷酸鋁粘結(jié)劑是以工業(yè)用氫氧化鋁(Al(OH)3)或者經(jīng)去油污處理的純鋁或鋁屑和工業(yè)用磷酸(H3PO4)以及水(H2O)為原料配制而成，其配比為Al(OH)3∶H3PO4∶H2O＝100∶180～250∶180～250，其配制工藝是先將水加入容器中，再倒入氫氧化鋁，攪拌成漿料，然后邊攪拌邊加入磷酸，將按配比應(yīng)加入的磷酸全部加完，繼續(xù)攪拌，直至生成均勻、無(wú)色透明的磷酸鋁粘結(jié)劑為止。用純鋁或鋁屑代替氫氧化鋁時(shí)，其用鋁量與氫氧化鋁中的鋁含量相當(dāng)。本專(zhuān)利技術(shù)的鑄鋼件用的復(fù)合補(bǔ)貼，必須具有導(dǎo)熱系數(shù)小以及良好的高溫性能(能經(jīng)受長(zhǎng)時(shí)間、大壓力的高溫作用)和常溫性能(運(yùn)輸與造型操作中破損少、保存過(guò)程中不吸潮)，才可能用其取代金屬補(bǔ)貼，提高鑄件質(zhì)量。鑄鋼件用的復(fù)合補(bǔ)貼，是由保溫層和靠近鑄鋼件的耐火層組成。本專(zhuān)利技術(shù)的復(fù)合補(bǔ)貼的構(gòu)制方法。鑄鋼件用的復(fù)合補(bǔ)貼的耐火層的形狀與鑄鋼件上的補(bǔ)貼所在的位置的外形相同，耐火層的厚度隨冒口高度的增加而加厚，耐火層的厚度與冒口高度的關(guān)系是冒口高度(H)(mm)分別為300以下，300～400、400～500，和500以上，則耐火層的厚度(a′)(mm)分別為10以下、10～12、12～18、18以上;鑄鋼件用的復(fù)合補(bǔ)貼的保溫層的形狀和尺寸按照等效金屬補(bǔ)貼的原則確定把鑄鋼件用的復(fù)合補(bǔ)貼的保溫層分成若干個(gè)橫截面，各個(gè)橫截面的寬度δi與鑄件上設(shè)置補(bǔ)貼處的模數(shù)M和所采用的保溫材料的保溫性能有關(guān)，用模數(shù)增大系數(shù)Ei表示，δ、M、E三者關(guān)系如下列各式δi=1lnkE i - 1· P · M ------- ( 1 )]]>式中δi-復(fù)合補(bǔ)貼的保溫層第i個(gè)橫截面的寬度(mm)，i＝1、2、3、……、n。K-與保溫材料的熱物性數(shù)值有關(guān)的系數(shù)。采用空心微珠類(lèi)保溫材料時(shí)K＝0.767～0.797;膨脹珍珠巖類(lèi)時(shí)K＝0.456～0.550;硅酸鹽纖維類(lèi)時(shí)K＝0.765～0.835。P-保溫材料的保溫能力隨保溫層厚度變化的系數(shù)。采用空心微珠類(lèi)保溫材料時(shí)P＝0.72～0.92;膨脹珍珠巖類(lèi)時(shí)P＝0.73～0.93;硅酸鹽纖維類(lèi)時(shí)P＝0.72～0.92。Ei＝ (Mi)/(M) ……(2)式中M-鑄鐵件應(yīng)加金屬補(bǔ)貼部位的模數(shù)(mm)，(其單位制在本申請(qǐng)中一律采用mm)。Mi-復(fù)合補(bǔ)貼第i個(gè)橫截面所在部位的模數(shù)(mm)，即等效金屬補(bǔ)貼模數(shù)。Mi＝ (Fi)/(Si) ……(3)式中Fi-加補(bǔ)貼后第i個(gè)橫截面的面積(mm)2。Si-加補(bǔ)貼后第i個(gè)橫截面的散熱周長(zhǎng)(mm)。確定鑄鋼件用的復(fù)合補(bǔ)貼的保溫層外部輪廓的形狀和尺寸的步驟是(1)計(jì)算確定鑄鋼件應(yīng)加金屬補(bǔ)貼部位的模數(shù)M值;(2)根據(jù)(3)式計(jì)算確定復(fù)合補(bǔ)貼第i個(gè)橫截面所在部位的模數(shù)Mi值;(3)根據(jù)(2)式求出模數(shù)增大系數(shù)Ei值;(4)將M和Ei值代入(1)式中，逐個(gè)求出i個(gè)橫截面的寬度(mm)δi值;(5)連接各橫截面的δi值，就形成鑄鋼件用的復(fù)合補(bǔ)貼的保溫層的外緣形狀和尺寸。復(fù)合補(bǔ)貼的長(zhǎng)度l與金屬補(bǔ)貼的長(zhǎng)度l相同，而其高度是金屬補(bǔ)貼的高度h與耐火層厚度a′之和;根據(jù)計(jì)算確定的結(jié)果，做出鑄鋼件用的復(fù)合補(bǔ)貼芯盒，造型時(shí)，耐火層以耐火混合料制成，保溫層以保溫混合料制成。最后將構(gòu)制成的復(fù)合補(bǔ)貼放在200℃左右溫度的條件下干燥1～3小時(shí)后，取出備用。銅、鋁合金鑄件亦可用等效金屬補(bǔ)貼的方法設(shè)計(jì)只有保溫層的單一保溫補(bǔ)貼的形狀和尺寸。本專(zhuān)利技術(shù)是在鑄型(砂型或金屬型)上設(shè)置復(fù)合補(bǔ)貼，代替現(xiàn)行鑄造工藝中的金屬補(bǔ)貼。采用復(fù)合補(bǔ)貼，可以節(jié)省大量的金屬和能耗，鑄件表面光滑平整，而且不出現(xiàn)縮松現(xiàn)象，也省掉了切割金屬補(bǔ)貼的切割工序，節(jié)約了清理工時(shí)和能耗，消除了機(jī)械加工時(shí)的振動(dòng)，延長(zhǎng)了加工刀具的使用壽命，縮短了加工機(jī)時(shí)。本專(zhuān)利技術(shù)的復(fù)合補(bǔ)貼用于使鑄件局部緩冷，與冷鐵(使鑄件局部激冷)配合使用，控制鑄件的凝固過(guò)程，從而全面提高鑄件質(zhì)量。本專(zhuān)利技術(shù)的復(fù)合補(bǔ)貼的材料易得，構(gòu)制方法簡(jiǎn)便易行，其質(zhì)量和保溫效果穩(wěn)定。并且可以建立專(zhuān)業(yè)廠家，集中生產(chǎn)復(fù)合補(bǔ)貼，從而產(chǎn)生突出、巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，這是因?yàn)閺?fù)合補(bǔ)貼是鑄型的組成部份，用來(lái)形成鑄件的局部表面，不同鑄件上的這種表面的形狀和尺寸復(fù)雜多樣，需要各種形狀和尺寸的模具和裝備來(lái)構(gòu)制各種形狀和尺寸的復(fù)合補(bǔ)貼，如果每個(gè)鑄造廠家都為本廠家生產(chǎn)的鑄件準(zhǔn)備模具，其利用率極低，同時(shí)給管理工作也帶來(lái)沉重負(fù)擔(dān)，所以組建專(zhuān)業(yè)廠家，集中生產(chǎn)出技術(shù)質(zhì)量合格的復(fù)合補(bǔ)貼，供給各鑄造廠家使用，將能更顯示出復(fù)合補(bǔ)貼的優(yōu)點(diǎn)及其積極效果。附圖說(shuō)明圖1和圖2是外徑為1000mm鑄鋼齒輪用的輪緣冒口和金屬補(bǔ)貼示意圖;圖3和圖4是外徑為1000mm鑄鋼齒輪用的金屬補(bǔ)貼的形狀和尺寸示意圖;圖5是外徑為1000mm鑄鋼齒輪用的復(fù)合補(bǔ)貼的俯視圖，圖6為其A-A剖視圖。實(shí)施例以外徑為1本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于構(gòu)制鑄鋼件（１３、２３）用的復(fù)合補(bǔ)貼（５４０６４０）的材料，其特征在于包括耐火混合料與保溫混合料；耐火混合料由耐火材料同粘結(jié)劑混合而成，耐火材料：粘結(jié)劑＝１００∶５～４０；保溫混合料由保溫材料同粘結(jié)劑混合而成，保溫材料∶粘結(jié)劑＝１００∶８～５５。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于構(gòu)制鑄鋼件(13、23)用的復(fù)合補(bǔ)貼(540640)的材料，其特征在于包括耐火混合料與保溫混合料；耐火混合料由耐火材料同粘結(jié)劑混合而成，耐火材料粘結(jié)劑=100∶5～40；保溫混合料由保溫材料同粘結(jié)劑混合而成，保溫材料∶粘結(jié)劑=100∶8～55。2.根據(jù)權(quán)利要求1的材料，其特征是耐火材料是鈦砂、鉻鐵礦砂、鎂砂、鋯砂或者石英砂。3.根據(jù)權(quán)利要求1的材料，其特征是保溫材料是空心微珠，膨脹珍珠巖或硅酸鹽纖維，或者它們各自與其它材料組成的空心微珠類(lèi)、膨脹珍珠巖類(lèi)或硅酸鹽纖維類(lèi)復(fù)合保溫材料。4.根據(jù)權(quán)利要求1的材料，其特征是粘結(jié)劑是水玻璃粘結(jié)劑或者磷酸鹽粘結(jié)劑。5.根據(jù)權(quán)利要求1和4的材料，其特征是磷酸鹽粘結(jié)劑是磷酸鋁粘結(jié)劑，磷酸鋁粘結(jié)劑是由氫氧化鋁、磷酸和水配制而成，其配比為氫氧化鋁∶磷酸∶水＝100∶180～250∶180～250;或者以純鋁或鋁屑代替氫氧化鋁，其用鋁量與氫氧化鋁中的鋁含量相當(dāng)。6.一種按照鑄鋼件(13、23)冒口(11、21)的高度H和金屬補(bǔ)貼(12、32、42)的形狀和尺寸構(gòu)制鑄鋼件(13、23)用的復(fù)合補(bǔ)貼(540、640)的方法，其特征在于復(fù)合補(bǔ)貼(540、640)的耐火層(641)的厚度a′，依照冒口(11、21)的高度H確定，即冒口(11、21)的高度H(mm)分別為300以下，300～400，400～500，500以上，則耐火層(541)的厚度a′(mm)分別為10以下。10～12...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：宋新華，孫實(shí)淮，孫萬(wàn)柏，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：21[中國(guó)|遼寧]