CN101480697A - 具有细长孔结构的硅溶胶熔模铸件的制壳方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有细长孔结构的硅溶胶熔模铸件的制壳方法，是通过以下步骤实现的：(1)制作蜡模；(2)上涂料；(3)撒砂；(4)干燥；在步骤“(2)”到“(4)”之间采用的次数在2－3次；(5)孔内灌浆；(6)继续制壳；(7)脱蜡；(8)焙烧、浇注；其中在步骤“(5)”中：孔内灌浆是通过以下步骤实现的：使用柔软白泥堵住零件下端及侧部孔，孔的端部插直径2毫米左右的用以确保芯子不在端部断裂的不锈钢丝；堵孔、插丝就绪后，灌入浆料，待浆料固化后，继续制壳；本发明的有益效果是：不用单独制作型芯模具，周期短，成本低；并且不受模具类型限制，特别适合小批量或单件产品，应用灵活。

Description

具有细长孔结构的硅溶胶熔模铸件的制壳方法

技术领域

本发明涉及一种硅溶胶熔模铸件的制壳方法，尤其涉及一种具有细长孔结构的硅溶胶熔模铸件的制壳方法。

一、背景技术：

1、熔模铸造又称失蜡铸造。这种方法是将易熔材料制成精确光洁的模样(易熔模)，在易熔模上涂敷多层耐火材料，耐火材料硬化后既形成铸型。使铸型中的易熔模熔化流出，再将熔融金属浇注到焙烧后的铸型，金属液在铸型中冷却凝固后成为精确光洁的铸件。熔模铸造是现有铸造方法中精度最高的，同传统砂铸方法相比，其特点为：

①、使用易熔模造型，不用开箱取模；

②、使用液体涂料，铸型光洁、精确；

③、热壳浇注，金属对铸型的复印性好；

2、熔模铸造方法分类

①硅酸乙酯熔模铸造

采用硅酸乙酯水解液作为粘结剂，以氧化锆、氧化铝等作为耐火材料进行制壳，而后脱蜡、焙烧、浇注的一种铸造方法。此方法制得的模壳强度好，尺寸稳定，能生产出优质铸件，因本方法使用酒精作为溶剂，对环境污染严重，已逐步取消；

②水玻璃熔模铸造

以水玻璃作为粘结剂，以氯化氨作为硬化剂，以二氧化硅作耐火材料进行制壳，而后脱蜡、焙烧、浇注的一种铸造方法。此方法生产出的模壳高温强度差，易变形，而且生产过程中工况恶劣，目前仅用于要求不高的铸件生产，处于逐步取消的境地。

③硅溶胶熔模铸造(见图1)

以硅溶胶作为粘结剂，以氧化锆、氧化铝等作为耐火材料进行制壳，而后脱蜡、焙烧、浇注的铸造方法。此方法生产过程环保，生产出的模壳高温强度好，尺寸稳定，能生产出优质铸件，是目前熔模铸造的主流方法。

硅溶胶是纳米级(8-14nm)SiO2颗粒分布在水中的胶体，对外呈现粘性，即硅酸胶体；硅酸胶体有三种状态：溶胶为液态，像溶液，透明；冻胶为半透明、半固态，类似凉粉；凝胶为固态。硅溶胶模壳的制壳干燥过程就是硅酸胶体的胶凝过程，随着水分的蒸发，溶胶转为冻胶，这个过程是可逆的，当冻胶遇到水还可还原成溶胶，冻胶继续失去水分，即永久性转为凝胶。在制壳过程中，随着模壳厚度的增加，每一次上涂料时所吸收的水分也增加，干燥也随之变得困难，如上一层硅溶胶没有干燥彻底，没有全部转化成凝胶，那么在制新的一层壳时，部分冻胶就会重新转化为溶胶，而且被覆盖在模壳内部，使模壳的强度严重受损。

由图2、图3可见：当蜡模具有细长孔结构(孔深与孔径比h/d>5)时，涂料干燥很困难，目前的解决方案为：预制陶瓷型芯，将型芯安放在蜡模细长孔结构处，而后正常制壳、浇注，最后使用机械或化学方法去除型芯。详见：P267-288《熔模铸造手册》/中国铸造协会编.—北京：机械工业出版社，2000.10

但上述解决方案的缺点是：

1.需要单独制作模具，用以生产陶瓷型芯，周期长，成本高，并且需要专用设备，由专业厂家生产，只适用大批量产品；

2.精铸企业多数为接单生产，批量较小，往往是客户提供蜡模或注蜡模具，一旦蜡模出现细长孔结构，硅溶胶制壳就无法完成，新开型芯模具则周期过长，生产极不灵活。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供了一种具有细长孔结构的硅溶胶熔模铸件的制壳方法，旨在解决上述的缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下步骤实现的：

制作蜡模：使用通用的注蜡模具；

上涂料：蜡模沾硅溶胶锆英粉涂料；

撒砂：蜡模整体撒100—120目的锆英砂；

干燥：模组干燥2—4小时；

其中：在上涂料到干燥步骤之间采用的次数在2-3次；

孔内灌浆；

继续制壳：灌浆结束，并且浆料硬化后，再制壳2—3层；

脱蜡：制壳结束后，脱蜡，得到模壳；

焙烧、浇注；

其中在步骤“孔内灌浆”中：

所述的孔内灌浆是通过以下步骤实现的：使用柔软白泥堵住零件下端及侧部孔，孔的端部插直径2毫米左右的用以确保芯子不在端部断裂的不锈钢丝；堵孔、插丝就绪后，灌入浆料，待浆料固化后，继续制壳。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：不用单独制作型芯模具，周期短，成本低；并且不受模具类型限制，特别适合小批量或单件产品，应用灵活。

附图说明

图1现有技术中硅溶胶熔模铸件的制壳方法流程图；

图2是现有技术中使用陶瓷型芯具有细长孔结构硅溶胶熔模铸件制壳方法流程图；

图3是现有技术中使用陶瓷型芯具有细长孔结构硅溶胶熔模铸件制壳示意图；图中：模壳1、蜡模2、陶瓷型芯30；

图4是本发明的流程图；

图5是采用本发明的制壳示意图；图中：模壳1、蜡模2、孔面层3、不锈钢丝4、浆料5。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下步骤实现的(如图4所示)：

1、制作蜡模：使用通用的注蜡模具；

2、上涂料：蜡模沾硅溶胶锆英粉涂料；

3、撒砂：蜡模整体撒100—120目的锆英砂；

4、干燥：模组干燥2—4小时；

在步骤“2”到“4”之间采用的次数在2-3次；

5、孔内灌浆；

6、继续制壳：灌浆结束，并且浆料硬化后，再制壳2—3层；

7、脱蜡：制壳结束后，脱蜡，得到模壳；

8、焙烧、浇注；

其中在步骤“5”中：

所述的孔内灌浆是通过以下步骤实现的：使用柔软白泥堵住零件下端及侧部孔，孔的端部插直径2毫米左右的用以确保芯子不在端部断裂的不锈钢丝；堵孔、插丝就绪后，灌入浆料，待浆料固化后，继续制壳。

所述的浆料由300目以上的锆英粉、16-30目的莫来石、30-60目的莫来石、三乙醇胺：乙醇＝1：1体积比的固化剂、硅酸乙酯水解液组成；其配比是：2—3公斤锆英粉、0.2—0.3公斤16—30目莫来石、0.7—0.9公斤30—60目莫来石、5—15毫升固化剂、0.9—1.2升硅酸乙酯水解液；

所述的硅酸乙酯水解液由硅酸乙酯、乙醇、蒸馏水、盐酸组成；其配比是：800—1100克硅酸乙酯原液、500—650毫升乙醇、500—650毫升蒸馏水；2—4毫升盐酸。

硅酸乙酯水解液水解方法：先加入到容器中30％的乙醇，在搅拌的情况下，交替加入1/3硅酸乙酯和1/3酸化水(由蒸馏水、盐酸组成)，在保持水解液温度不超过50℃的情况下，边加料边搅拌，最后加完剩余的乙醇，持续搅拌30分钟，配制好的水解液备用。

由图5可见：本发明的关键是解决细长孔的制壳问题，浆料为自固化的耐高温材料，当蜡模细长孔未被涂料填满时，灌注此自固化浆料，待浆料固化后继续制壳。

本发明中的浆料配制、使用方法：

1)、浆料配制：先将锆英粉、莫来石在容器中搅拌混合均匀，然后加入水解液搅拌2-3分钟，灌浆前加入固化剂，搅拌1分钟左右，实施灌浆。

2)、灌浆：有细长孔结构的模壳制壳2-3次，并干燥良好；使用柔软白泥堵住零件下端及侧部孔，孔的端部插直径2毫米左右304不锈钢丝，以确保芯子不在端部断裂；堵孔、插丝就绪后，灌入浆料，待浆料固化后，继续制壳。

本发明能有效解决细长孔熔模铸件的制壳问题。

Claims (3)

1.一种具有细长孔结构的硅溶胶熔模铸件的制壳方法，是通过以下步骤实现的：

(1)、制作蜡模：使用通用的注蜡模具；

(2)、上涂料：蜡模沾硅溶胶锆英粉涂料；

(3)、撒砂：蜡模整体撒100—120目的锆英砂；

(4)、干燥：模组干燥2—4小时；

在步骤“(2)”到“(4)”之间采用的次数在2-3次；

(5)、孔内灌浆；

(6)、继续制壳：灌浆结束，并且浆料硬化后，再制壳2—3层；

(7)、脱蜡：制壳结束后，脱蜡，得到模壳；

(8)、焙烧、浇注；

其中在步骤“(5)”中：

所述的孔内灌浆是通过以下步骤实现的：使用柔软白泥堵住零件下端及侧部孔，孔的端部插直径2毫米左右的用以确保芯子不在端部断裂的不锈钢丝；堵孔、插丝就绪后，灌入浆料，待浆料固化后，继续制壳。

2.根据权利要求1所述的具有细长孔结构的硅溶胶熔模铸件的制壳方法，其特征在于：所述的浆料由300目以上的锆英粉、16-30目的莫来石、30-60目的莫来石、三乙醇胺：乙醇＝1：1体积比的固化剂、硅酸乙酯水解液组成；其配比是：2—3公斤锆英粉、0.2—0.3公斤16—30目莫来石、0.7—0.9公斤30—60目莫来石、5—15毫升固化剂、0.9—1.2升硅酸乙酯水解液。

3.根据权利要求2所述的具有细长孔结构的硅溶胶熔模铸件的制壳方法，其特征在于：所述的硅酸乙酯水解液由硅酸乙酯、乙醇、蒸馏水、盐酸组成；其配比是：800—1100克硅酸乙酯原液、500—650毫升乙醇、500—650毫升蒸馏水；2—4毫升盐酸。

Images