[发明专利]一种防止消失模铸件碳缺陷的泡塑模样及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于防止消失模铸件碳缺陷的泡塑模样及其制备方法。

背景技术

消失模铸造是一种利用浇注的高温金属液分解泡沫塑料模样的铸造技术。通过将可发性塑料珠粒发泡成型制造出泡沫塑料模样，埋在干石英砂中振动造型并抽真空使覆盖着塑料模样的干砂紧实，再浇注高温液态金属使模样分解气化，金属液取代塑料模样的位置，冷却凝固后形成所需铸件。近年来，消失模铸造技术已经成为国内外应用最广的高新铸造技术之一。

铸件的碳缺陷是在铸件侧面、顶面或内剖面上出现黑色的夹杂缺陷，即碳黑。泡沫塑料模样受热分解主要由两种途径产生碳黑：第一种途径，在受热分解初期，泡沫塑料首先分解出C₂H₄、CH₄、H₂等小分子气体带走了大量的氢并残留一定量的碳；第二种途径，当温度继续升高，分子长链会发生断裂，同时生成大量的有机小分子气体，到800℃以上，这些小分子气体进一步深度裂解，C-H键断裂，生成大量的碳黑和H₂。以上这两种途径生成的碳黑，都会残留在型腔之内，最终形成铸件的碳缺陷。

碳缺陷是消失模铸造中最常见的一种缺陷，严重影响组织致密性，造成管类铸件液体渗漏现象并使金属加工零件表面与强度达不到要求。国内外消失模技术发展受碳缺陷制约，很多工厂的产品因碳缺陷报废而遭受严重经济损失。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够防止消失模铸件产生碳缺陷的泡塑模样及其制备方法，以解决消失模铸造技术中铸件因消失模气化而造成的增碳或者积碳等碳缺陷问题。

本发明提供的一种用于消失模铸造的泡塑模样的制备方法，包括如下步骤：

(1)将泡沫珠粒与氧化组分进行混合得到预发材料；所述氧化组分为氧平衡大于零的固体粉末状材料；

(2)将所述预发材料依次经过预发泡和发泡成型即得所述泡塑模样。

氧平衡(Oxygen Balance)是指每克药剂燃烧或爆炸时药剂自身的含氧量与使药剂含有的可燃元素都氧化成稳定化合物的耗氧量之差。

上述的制备方法中，所述氧化组分具体可为氯酸钠、高氯酸钠、高锰酸钾、硝酸钾、硝酸铵、硝酸钠、硝酸钙、硝酸肼、高氯酸铵、高氯酸钾、氯酸钾、重铬酸钾和亚硝酸钠中至少一种。

上述的制备方法中，所述泡沫珠粒可为可发性聚苯乙烯珠粒(EPS珠粒)、可发性聚甲基丙烯酸甲酯珠粒(EPMMA珠粒)和可发性苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物珠粒(STMMA珠粒)中至少一种；所述泡沫珠粒的粒径可为0.2mm～2.0mm，具体可为0.2mm～1.6mm、0.2mm或1.6mm。

上述的制备方法中，所述氧化组分的粒度可为20目～200目，具体可为40目～200目、40目或200目；所述泡沫珠粒与所述氧化组分的质量份数比可为(10～1)∶(1～5)，具体可为1∶5、2∶1、3∶2或10∶1。

上述的制备方法中，步骤(2)中所述预发泡可在预发机中进行；所述发泡成型可在液压成型机中进行。

上述的制备方法中，所述预发机可为间歇式预发机；所述预发泡的蒸汽压力可为0.01～0.5MPa，具体可为0.01MPa、0.15MPa、0.2MPa或0.5MPa；所述预发泡的温度可为80℃～130℃，具体可为80℃、100℃、105℃或130℃；所述预发泡的时间可为20～120s，具体可为20s、40s、60s或120s。

上述的制备方法中，所述发泡成型的压力可为0.01～0.5MPa，具体可为0.01MPa、0.07MPa、0.09MPa或0.5MPa；所述发泡成型的时间可为5～40min，具体可为5min、20min、23min或40min。

本发明还提供了上述方法制备的泡塑模样。

利用本发明提供的泡塑模样进行消失模铸造时，首先在泡塑模样上刷涂耐火材料涂层，然后放入砂箱中，泡沫塑料模样的四周用干砂填充，用振动台振动并对砂箱抽真空使覆盖泡塑模样的干砂紧实，点燃该泡沫塑料模样，该泡塑模样将自行燃烧并消失，待泡沫模样烧尽后浇注高温金属液，金属液冷却凝固后即得铸件。

本发明提供的用于防止消失模铸件碳缺陷的泡塑模样及其制备方法的优点和有益效果为：

(1)本发明通过将氧化组分与原始可发性泡沫珠粒混合并发泡，做出可以在浇注高温金属液之前便在干砂型腔内自行燃烧干净的泡塑模样，从根本上解决了消失模铸件的碳缺陷问题；

(2)采用本发明的方法可将泡沫模样充分烧掉，形成干净的浇注用型腔，防止泡沫残留物粘贴在涂料层的内壁；