CN102896278B - 一种具有高温退让性和脱除性空心型芯的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及型芯制备技术领域，具体涉及一种具有高温退让性和脱除性空心型芯的制备方法。首先进行空心型芯坯料的压制：采用模具压制空心型芯坯料，压制成一端出口较大，另一端出口较小的空心型芯坯料；然后对空心型芯坯料的烧结：将压制成型的空心型芯坯料大口端面朝上，终烧温度为1000℃～1160℃，在每个阶段的保温时间为1～6小时；再进行空心型芯空腔的充填；最后进行空心型芯的强化，得到最终产品。本发明方法有效解决空心铸件裂纹或难于脱芯问题，避免了厚大型芯压制时极易产生的缩陷等缺陷，提高型芯生产合格率并节约生产用材料，可广泛用于航空航天或民用产品的生产并显著提高铸件合格率，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及型芯制备技术领域，具体涉及一种具有高温退让性和脱除性空心型芯的制备方法。
背景技术
某发动机涡轮导向器叶片铸件为空心等轴晶铸造叶片，在生产中经常出现裂纹故障，造成铸件报废率极高。经研究发现，该裂纹故障与铸造叶片所用陶瓷型芯的退让性有直接关系，历经一年多的研究后，一种退让性极好又能满足压制蜡模和铸件浇注时的强度要求的型芯制备工艺产生，同时，这种型芯在铸件中的脱除也十分容易，还可以减少型芯用料，并防止型芯在生产时产生缩陷等缺陷，提高型芯生产合格率。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种具有高温退让性和脱除性空心型芯的制备方法，制备的型芯具有良好的高温退让性和脱除性。
实现本发明目的的技术方案是按如下步骤进行：
（1）空心型芯坯料的压制：采用模具压制空心型芯坯料，空心型芯的模具的制造方法与由金属型芯形成空心蜡模或空心塑料制品是一样的，使空心型芯坯料的壁厚与其横截面短轴尺寸之比为（1～1.5）:10，同时空心型芯坯料的壁厚为1.5mm～ 10mm，压制成一端出口较大，另一端出口较小的空心型芯坯料；
（2）空心型芯坯料的烧结：将压制成型的空心型芯坯料大口端面朝上，竖直插入已装有五分之二填料的烧结罐中，然后缓慢装入剩余填料，将烧结罐装满后震实填料，放入烧结炉中培烧，空心型芯坯料在烧结炉中的升温分为200℃、400℃、600℃、900℃和终烧五个阶段，终烧温度为1000℃～1160℃，在每个阶段的保温时间为1～6小时；
（3）空心型芯空腔的充填：为提高型芯的退让性，须尽量制作较大的空腔，但较大空腔的型芯不能抵抗制蜡模时高压蜡料以及铸件浇注时高温液态金属的冲击力，所以，需要在型芯烧结完成后将空腔予以填充；在空心型芯坯料烧结完成后，采用膏状耐火材料将烧结后的空心型芯坯料小口端封死，然后小口端面朝下，大口端朝上，向烧结后的空心型芯坯料空腔内灌入填料，并充实，然后采用膏状耐火材料将空心型芯坯料大口端封死,；
（4）空心型芯的强化：采用树脂基强化剂强化空心型芯，强化时间4~24h，然后取出，将残余树脂液滴净，用纱布擦干后干燥，得到最终产品。
由于铸件中型芯为空腔中装填锻烧后的氧化铝砂粉制成，且在特定的烧结工艺下完成，所以溃散性极好，简单铸件浇注后只需用机械方法或高压水清除氧化铝砂粉即可，内腔结构较复杂的铸件需要用化学方法脱芯；
所述的步骤（2）中竖直插入烧结罐中的压制后的空心型芯为一个或多个，烧结后的空心型芯之间的距离≥15mm；
所述的步骤步骤（2）和（3）中的填料为经锻烧后的氧化铝粉，其粒度为150～250目；
所述的步骤（4）中的干燥是将采用树脂基强化剂强化后空心型芯放在干燥架上干燥24h以上，再送入电热干燥箱中缓慢升温至100℃～150℃，保温30min～2h。
与现有技术相比，本发明的特点及其有益效果是：
本发明方法有效解决空心铸件裂纹或难于脱芯问题，避免了厚大型芯压制时极易产生的缩陷等缺陷，提高型芯生产合格率并节约生产用材料，可广泛用于航空航天或民用产品的生产并显著提高铸件合格率，降低生产成本。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作详细说明，本发明所使用的型芯坯料主要成分为二氧化硅，所使用的树脂基强化剂为酚醛树脂或环氧树脂，本发明的保护范围不仅限于下述的实施例。
实施例1：
（1）空心型芯坯料的压制：采用模具压制空心型芯坯料，使空心型芯坯料的壁厚与其横截面短轴尺寸之比为1:10，同时空心型芯坯料的壁厚为1.5mm，压制成一端出口较大，另一端出口较小的空心型芯坯料；
（2）空心型芯坯料的烧结：将一个压制成型的空心型芯坯料大口端面朝上，竖直插入已装有五分之二填料的烧结罐中，然后缓慢装入剩余填料，将烧结罐装满后震实填料，放入烧结炉中培烧，空心型芯坯料在烧结炉中的升温分为200℃、400℃、600℃、900℃和终烧五个阶段，终烧温度为1000℃，在每个阶段的保温时间为1小时；
（3）空心型芯空腔的充填：在空心型芯坯料烧结完成后，采用膏状耐火材料将烧结后的空心型芯坯料小口端封死，然后小口端面朝下，大口端朝上，向烧结后的空心型芯坯料空腔内灌入粒度为150目的经锻烧后的氧化铝粉，并充实，然后采用膏状耐火材料将空心型芯坯料大口端封死。
（4）空心型芯的强化：采用树脂基强化剂强化空心型芯，强化时间为4h，然后取出，将残余树脂液滴净，用纱布擦干后，放在干燥架上干燥25h，再送入电热干燥箱中缓慢升温至100℃，保温30min，得到的最终产品具有良好高温退让性和脱除性。
实施例2：
（1）空心型芯坯料的压制：采用模具压制空心型芯坯料，使空心型芯坯料的壁厚与其横截面短轴尺寸之比为1.5:10，同时空心型芯坯料的壁厚为6mm，压制成一端出口较大，另一端出口较小的空心型芯坯料；
（2）空心型芯坯料的烧结：将三个压制成型的空心型芯坯料大口端面朝上，竖直插入已装有五分之二填料的烧结罐中，空心型芯之间的距离为16mm，然后缓慢装入剩余填料，将烧结罐装满后震实填料，放入烧结炉中培烧，空心型芯坯料在烧结炉中的升温分为200℃、400℃、600℃、900℃和终烧五个阶段，终烧温度为1160℃，在每个阶段的保温时间为6小时；
（3）空心型芯空腔的充填：在空心型芯坯料烧结完成后，采用膏状耐火材料将烧结后的空心型芯坯料小口端封死，然后小口端面朝下，大口端朝上，向烧结后的空心型芯坯料空腔内灌入粒度为200目的经锻烧后的氧化铝粉，并充实，然后采用膏状耐火材料将空心型芯坯料大口端封死。
（4）空心型芯的强化：采用树脂基强化剂强化空心型芯，强化时间为12h，然后取出，将残余树脂液滴净，用纱布擦干后，放在干燥架上干燥26h，再送入电热干燥箱中缓慢升温至150℃，保温2h，得到的最终产品具有良好高温退让性和脱除性。
实施例3：
（1）空心型芯坯料的压制：采用模具压制空心型芯坯料，使空心型芯坯料的壁厚与其横截面短轴尺寸之比为1.3:10，同时空心型芯坯料的壁厚为10mm，压制成一端出口较大，另一端出口较小的空心型芯坯料；
（2）空心型芯坯料的烧结：将五个压制成型的空心型芯坯料大口端面朝上，竖直插入已装有五分之二填料的烧结罐中，空心型芯之间的距离为17mm，然后缓慢装入剩余填料，将烧结罐装满后震实填料，放入烧结炉中培烧，空心型芯坯料在烧结炉中的升温分为200℃、400℃、600℃、900℃和终烧五个阶段，终烧温度为1100℃，在每个阶段的保温时间为3小时；
（3）空心型芯空腔的充填：在空心型芯坯料烧结完成后，采用膏状耐火材料将烧结后的空心型芯坯料小口端封死，然后小口端面朝下，大口端朝上，向烧结后的空心型芯坯料空腔内灌入粒度为250目的经锻烧后的氧化铝粉，并充实，然后采用膏状耐火材料将空心型芯坯料大口端封死。
（4）空心型芯的强化：采用树脂基强化剂强化空心型芯，强化时间为24h，然后取出，将残余树脂液滴净，用纱布擦干后，放在干燥架上干燥25h，再送入电热干燥箱中缓慢升温至130℃，保温1h，得到的最终产品具有良好高温退让性和脱除性。
Claims (3)
1.一种具有良好高温退让性和脱除性空心型芯的制备方法，其特征在于按如下步骤进行：
(1)空心型芯坯料的压制：采用模具压制空心型芯坯料，使空心型芯坯料的壁厚与其横截面短轴尺寸之比为(1～1.5):10，同时空心型芯坯料的壁厚为1.5mm～10mm，压制成一端出口较大，另一端出口较小的空心型芯坯料；
(2)空心型芯坯料的烧结：将压制成型的空心型芯坯料大口端面朝上，竖直插入已装有五分之二填料的烧结罐中，然后缓慢装入剩余填料，将烧结罐装满后震实填料，放入烧结炉中焙烧，空心型芯坯料在烧结炉中的升温分为200℃、400℃、600℃、900℃和终烧五个阶段，终烧温度为1000℃～1160℃，在每个阶段的保温时间为1～6小时；
(3)空心型芯空腔的充填：在空心型芯坯料烧结完成后，采用膏状耐火材料将烧结后的空心型芯坯料小口端封死，然后小口端面朝下，大口端朝上，向烧结后的空心型芯坯料空腔内灌入经锻烧后、粒度为150～250目的氧化铝粉，并充实，然后采用膏状耐火材料将空心型芯坯料大口端封死；
(4)空心型芯的强化：采用树脂基强化剂强化空心型芯，强化时间为4h～24h，然后取出，将残余树脂液滴净，用纱布擦干后干燥，得到最终产品。
2.根据权利要求1所述的一种具有良好高温退让性和脱除性空心型芯的制备方法，其特征在于所述的步骤(2)中竖直插入烧结罐中的压制后的空心型芯为一个或多个，烧结后的空心型芯之间的距离≥15mm。
3.根据权利要求1所述的一种具有良好高温退让性和脱除性空心型芯的制备方法，其特征在于所述的步骤(4)中的干燥是将采用树脂基强化剂强化后空心型芯放在干燥架上干燥24h以上，再送入电热干燥箱中缓慢升温至100℃～150℃，保温30min～2h。
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