本發(fā)明涉及鑄造，尤其是一種解決高溫合金熔模鑄件細(xì)長(zhǎng)陶瓷型芯斷裂和偏芯的方法。

背景技術(shù)：

1、在探討我國(guó)高溫合金產(chǎn)業(yè)，特別是其在航空航天領(lǐng)域的關(guān)鍵作用時(shí)，我們不得不關(guān)注到精密熔模鑄件構(gòu)型的復(fù)雜性以及陶瓷型芯技術(shù)的重要性。隨著航空技術(shù)的發(fā)展，對(duì)高溫合金鑄件的要求日益提高，這些鑄件不僅需要承受極端的高溫環(huán)境，還要具備復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以優(yōu)化性能。因此，陶瓷型芯技術(shù)在這一領(lǐng)域扮演著至關(guān)重要的角色。

2、針對(duì)圖1所示的高溫合金熔模鑄件，由于流道直徑小且長(zhǎng)，陶瓷型芯本身變得細(xì)長(zhǎng)，這大大降低了其機(jī)械強(qiáng)度。在脫蠟、澆注和冷卻過程中，陶瓷型芯需要承受巨大的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力，極易發(fā)生斷裂。

3、細(xì)長(zhǎng)型芯在合金液凝固后，由于與鑄件內(nèi)壁緊密結(jié)合，難以通過常規(guī)方法(如震動(dòng)敲打)完全脫除，可能導(dǎo)致鑄件內(nèi)部缺陷。

4、型芯的定位與固定：

5、細(xì)長(zhǎng)型芯在脫蠟步驟中會(huì)受到高溫高壓的水蒸汽沖擊，容易因彎矩過大而發(fā)生斷裂和偏芯，影響鑄件的尺寸精度和表面質(zhì)量。

6、同時(shí)在澆注步驟中，合金液在澆注過程中會(huì)迅速升溫，導(dǎo)致陶瓷型芯與模殼之間產(chǎn)生巨大的熱應(yīng)力，陶瓷型芯發(fā)生復(fù)雜相變，強(qiáng)度會(huì)進(jìn)一步降低，加劇型芯的斷裂風(fēng)險(xiǎn)。

7、陶瓷型芯與模殼材料的熱膨脹系數(shù)差異，可能導(dǎo)致陶瓷型芯在加熱和冷卻過程中定位不穩(wěn)，在模殼中發(fā)生偏擺，從而產(chǎn)生裂紋或變形，導(dǎo)致鑄件流道尺寸超差或報(bào)廢。

8、為此我們提出一種解決高溫合金熔模鑄件細(xì)長(zhǎng)陶瓷型芯斷裂和偏芯的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)人針對(duì)上述現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種解決高溫合金熔模鑄件細(xì)長(zhǎng)陶瓷型芯斷裂和偏芯的方法，不僅顯著提高了鑄件的精度、表面質(zhì)量和生產(chǎn)效率，還增強(qiáng)了生產(chǎn)靈活性和環(huán)保性能，是熔模鑄造領(lǐng)域的一項(xiàng)重要技術(shù)改進(jìn)。

2、本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

3、一種解決高溫合金熔模鑄件細(xì)長(zhǎng)陶瓷型芯斷裂和偏芯的方法，包括：

4、s1、陶瓷型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：

5、根據(jù)高溫合金鑄件流道型腔繪制出陶瓷型芯的形狀，該陶瓷型芯結(jié)構(gòu)包括：

6、陶瓷型芯本體，其呈細(xì)長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)；

7、固定端，其具有非圓形的截面結(jié)構(gòu)，且固定端截面的最大寬度大于陶瓷型芯本體的最大寬度；

8、自由端，其連接在陶瓷型芯本體的另一端；

9、s2、陶瓷型芯制作：

10、設(shè)計(jì)陶瓷型芯模具，并制備陶瓷型芯結(jié)構(gòu)；

11、s3、蠟?zāi)Ｖ圃?/p>

12、制造相應(yīng)的蠟?zāi)?，蠟?zāi)０▋蓚€(gè)開合的模瓣，且在兩個(gè)模瓣內(nèi)設(shè)置有與陶瓷型芯對(duì)應(yīng)的空腔；

13、s4、蠟?zāi)Ｆ唇蛹敖M樹

14、將s2制備而成的陶瓷型芯和s3制備而成的鑄件蠟?zāi)＝M合拼接到一起，并用粘結(jié)蠟粘接固定；

15、陶瓷型芯的自由端4的頂端刷一層4-5mm的粘結(jié)蠟；在陶瓷型芯自由端突出蠟?zāi)１砻娴囊欢瓮鈧?cè)用刷一層0.2-0.3mm厚的粘結(jié)蠟，待粘結(jié)蠟?zāi)毯笥脽釥C刀燙出至少一個(gè)直徑約3-5mm的圓孔露出陶瓷型芯本體；

16、將拼接后的蠟?zāi)Ｕ辰觾?nèi)澆口和澆道，形成完整的澆注樹串；

17、s5、制殼脫蠟

18、采用手工制殼方式，對(duì)產(chǎn)品樹串進(jìn)行淋漿掛砂；制殼完成后，進(jìn)行高溫蒸汽脫蠟，得到帶有型腔的模殼；陶瓷型芯的固定端會(huì)被模殼包裹；陶瓷型芯的自由端的頂端及外側(cè)外露的粘結(jié)蠟均融化流出，使模殼上對(duì)應(yīng)的位置處形成空隙，而圓孔處的陶瓷型芯因?yàn)闆]有粘結(jié)蠟，會(huì)形成一個(gè)直徑約為3-5mm的模殼接觸點(diǎn)，讓陶瓷型芯的自由端不會(huì)形成較長(zhǎng)的懸臂梁結(jié)構(gòu)。

19、進(jìn)一步的，所述固定端為方形凸臺(tái)。

20、進(jìn)一步的，所述固定端的外表面上開設(shè)有凹槽。

21、進(jìn)一步的，所述圓孔的數(shù)量為三個(gè)。

22、進(jìn)一步的，所述凹槽的深度大于0.5mm。

23、進(jìn)一步的，所述s2中陶瓷型芯的制備方法是將硅基材料注射到模具中燒結(jié)冷卻成型得到。

24、進(jìn)一步的，所述s3中，采用mjf技術(shù)用藍(lán)蠟分體3d打印鑄件蠟?zāi)?。

25、更進(jìn)一步的，還包括如下步驟：

26、s6：熔煉澆注：

27、采用三室真空爐熔化合金棒料，澆注到模殼型腔中。

28、如權(quán)利要求8所述的一種解決高溫合金熔模鑄件細(xì)長(zhǎng)陶瓷型芯斷裂和偏芯的方法，還包括如下步驟：

29、s7：后清理

30、對(duì)冷卻后的模殼進(jìn)行振殼、切割、打磨清理；

31、s8：去除陶瓷型芯：

32、采用強(qiáng)堿腐蝕法，用強(qiáng)堿性溶液浸泡反應(yīng)去除陶瓷型芯，噴砂后即可得到目標(biāo)鑄件。

33、本發(fā)明的有益效果如下：

34、本發(fā)明通過精確拼接陶瓷型芯與蠟?zāi)?、?yōu)化澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、采用特殊設(shè)計(jì)的粘結(jié)蠟與圓孔結(jié)構(gòu)以減少陶瓷型芯斷裂風(fēng)險(xiǎn)，并結(jié)合高效的手工制殼與后處理工藝，不僅顯著提高了鑄件的精度、表面質(zhì)量和生產(chǎn)效率，還增強(qiáng)了生產(chǎn)靈活性和環(huán)保性能，是熔模鑄造領(lǐng)域的一項(xiàng)重要技術(shù)改進(jìn)。

35、同時(shí)，本發(fā)明還具備如下優(yōu)點(diǎn)：

36、1、提高鑄件精度與表面質(zhì)量：通過精確拼接陶瓷型芯與蠟?zāi)＃⒃谥茪み^程中嚴(yán)格控制模殼的厚度和強(qiáng)度，確保了最終鑄件的尺寸精度和表面質(zhì)量。陶瓷型芯的引入，特別是其自由端的設(shè)計(jì)，有效減少了陶瓷型芯變形和斷裂的風(fēng)險(xiǎn)，確保鑄件細(xì)長(zhǎng)流道的成型和尺寸精度的保證，從而提高了鑄件的整體質(zhì)量。

37、2、降低陶瓷型芯斷裂風(fēng)險(xiǎn)：在陶瓷型芯自由端頂部及外側(cè)刷涂粘結(jié)蠟并開設(shè)圓孔的設(shè)計(jì)，是防止陶瓷型芯在澆注過程中斷裂的關(guān)鍵。這些粘結(jié)蠟在制殼脫蠟后形成了空隙，而圓孔處的模殼減少了陶瓷型芯自由端在澆注時(shí)形成的懸臂梁結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度，從而降低了斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。這種設(shè)計(jì)不僅提高了陶瓷型芯的使用壽命，也減少了因陶瓷型芯斷裂而導(dǎo)致的鑄件報(bào)廢率。

38、3、優(yōu)化澆注系統(tǒng)：通過精心設(shè)計(jì)的澆注系統(tǒng)和內(nèi)澆口布局，確保了合金液在澆注過程中能夠均勻且順暢地流動(dòng)到每個(gè)蠟?zāi)Ｖ?。這不僅提高了澆注效率，還有助于減少合金液在流動(dòng)過程中產(chǎn)生的湍流和渦流，從而降低氣孔、夾雜等缺陷的產(chǎn)生。同時(shí)，合理的澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)也有助于提高鑄件的凝固質(zhì)量，減少縮松、縮孔等問題的發(fā)生。

技術(shù)特征：

1.一種解決高溫合金熔模鑄件細(xì)長(zhǎng)陶瓷型芯斷裂和偏芯的方法，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的一種解決高溫合金熔模鑄件細(xì)長(zhǎng)陶瓷型芯斷裂和偏芯的方法，其特征在于：所述固定端(2)為方形凸臺(tái)。

3.如權(quán)利要求1所述的一種解決高溫合金熔模鑄件細(xì)長(zhǎng)陶瓷型芯斷裂和偏芯的方法，其特征在于：所述固定端(2)的外表面上開設(shè)有凹槽(3)。

4.如權(quán)利要求1所述的一種解決高溫合金熔模鑄件細(xì)長(zhǎng)陶瓷型芯斷裂和偏芯的方法，其特征在于：所述圓孔(7)的數(shù)量為三個(gè)。

5.如權(quán)利要求3所述的一種解決高溫合金熔模鑄件細(xì)長(zhǎng)陶瓷型芯斷裂和偏芯的方法，其特征在于：所述凹槽(3)的深度大于0.5mm。

6.如權(quán)利要求1所述的一種解決高溫合金熔模鑄件細(xì)長(zhǎng)陶瓷型芯斷裂和偏芯的方法，其特征在于：所述s2中陶瓷型芯的制備方法是將硅基材料注射到模具中燒結(jié)冷卻成型得到。

7.如權(quán)利要求1所述的一種解決高溫合金熔模鑄件細(xì)長(zhǎng)陶瓷型芯斷裂和偏芯的方法，其特征在于：所述s3中，采用mjf技術(shù)用藍(lán)蠟分體3d打印鑄件蠟?zāi)?。

8.如權(quán)利要求1所述的一種解決高溫合金熔模鑄件細(xì)長(zhǎng)陶瓷型芯斷裂和偏芯的方法，其特征在于：還包括如下步驟：

9.如權(quán)利要求8所述的一種解決高溫合金熔模鑄件細(xì)長(zhǎng)陶瓷型芯斷裂和偏芯的方法，其特征在于：還包括如下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種解決高溫合金熔模鑄件細(xì)長(zhǎng)陶瓷型芯斷裂和偏芯的方法，包括S1、陶瓷型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；S2、陶瓷型芯制作；S3、臘模制造制造相應(yīng)的臘模；S4、蠟?zāi)Ｆ唇蛹敖M樹將陶瓷型芯和鑄件蠟?zāi)＝M合拼接到一起；將拼接后的蠟?zāi)Ｕ辰觾?nèi)澆口和澆道，形成完整的澆注樹串；S5、制殼脫蠟采用手工制殼方式，得到帶有型腔的模殼。本發(fā)明通過精確拼接陶瓷型芯與蠟?zāi)?、?yōu)化澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、采用特殊設(shè)計(jì)的粘結(jié)蠟與圓孔結(jié)構(gòu)以減少陶瓷型芯斷裂風(fēng)險(xiǎn)，并結(jié)合高效的手工制殼與后處理工藝，不僅顯著提高了鑄件的精度、表面質(zhì)量和生產(chǎn)效率，還增強(qiáng)了生產(chǎn)靈活性和環(huán)保性能，是熔模鑄造領(lǐng)域的一項(xiàng)重要技術(shù)改進(jìn)。

技術(shù)研發(fā)人員：劉大衛(wèi),張力
受保護(hù)的技術(shù)使用者：無錫卡仕精密科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10