CN104741530A - 复杂零件快速精密铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种复杂零件快速精密铸造方法，该方法利用光固化快速成型技术制备出树脂零件原型、浇注系统树脂原型和树脂工艺模壳，然后将它们组合在一起形成模具；利用凝胶注模成型技术将高固相、低粘度的陶瓷浆料灌入模具型腔中，快速原位固化形成陶瓷铸型坯体；经干燥、烧失树脂原型、烧结，获得包含有浇注系统的陶瓷铸型；最后把高温金属液浇注到陶瓷铸型中，待其冷却后，机械破除陶瓷铸型，获得精密铸件。该方法无需制造金属模具，陶瓷铸型成型效率高，精度好，生产周期短，特别适合于复杂形状精密铸件的中、小批量快速制造以及新产品的试制。

Description

复杂零件快速精密铸造方法

 

技术领域

本发明属于铸造技术领域，具体涉及一种复杂零件快速精密铸造方法。

 

背景技术

复杂零件铸造过程至少包括制造模具、混合球模等步骤。目前复杂零件快速精密铸造技术还存在着若干问题，陶瓷铸型成型效率低，精度差，生产周期长，特别是不适合复杂形状精密铸件的中、小批量快速制造以及新产品的试制。

 

发明内容

为了克服现有技术领域存在的上述技术问题，本发明的目的在于，提供一种复杂零件快速精密铸造方法，该方法无需制造金属模具，陶瓷铸型成型效率高，精度好，生产周期短，特别适合于复杂形状精密铸件的中、小批量快速制造以及新产品的试制。

本发明提供的复杂零件快速精密铸造方法，包括以下步骤：

 　（1）树脂模具的快速制备应用三维造型软件对需要制备的零件的三维模型进行抽壳处理，将实心零件抽为空心零件，抽壳壁厚为0.6～3mm，然后利用光固化快速成型设备，制作出零件树脂模样；利用光固化快速成型设备，制作出树脂浇注系统原型；利用光固化快速成型设备制作一个外轮廓大于树脂模样的一端开口的树脂模壳，将树脂模样、浇注系统以及树脂模壳组装在一起形成树脂模具，其中树脂模样与树脂模壳之间的距离为5～10mm，用于填充陶瓷浆料形成铸型；

   （2)配置高固相、低粘度陶瓷浆料，配料：取去离子水或蒸馏水，按照固相体积分数为50％～60％取粒径为1～500μm的陶瓷粉体； 将有机单体和交联剂按10∶1～30∶1的质量比混合，其加入量为水重量的10～30％，有机单体是水溶性丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺，交联剂是N，N′-亚甲基双丙烯酰胺或多乙二醇二甲基丙烯酸；取聚丙烯酸盐、聚甲基丙烯酸盐、羟酸盐或柠檬酸盐作为分散剂，其加入量是陶瓷粉体重量的0.5～2.0％； 取聚乙二醇作为增塑剂，其加入量为陶瓷粉体重量的1～5％； b、混合球磨：将有机单体和交联剂的混合物、分散剂和增塑剂加入到去离子水或蒸馏水中，调节pH值为9-10，然后再加入陶瓷粉体搅拌均匀，最后放入球磨机中球磨，球磨时间为2～30h，球料比为1∶1～2∶1，形成陶瓷浆料； c、除气：对陶瓷浆料进行真空搅拌或振动除气； d、加入引发剂和催化剂：向真空搅拌除气后的陶瓷浆料中加入引发剂过硫酸铵水溶液和催化剂四甲基乙二胺，并搅拌均匀，其中引发剂的加入量为有机单体质量的0.2％～2％，催化剂的加入量为有机单体质量的 0.02～0.1％；

 （3)凝胶注模成型：将陶瓷浆料浇注在树脂熔模和树脂模壳之间的空腔中，自然凝胶化； 

  (4)干燥：待陶瓷料浆凝胶化后，将其放置在10℃～40℃，相对湿度90％以上进行干燥； 

 （5)焙烧：待陶瓷铸型干燥后，将其放入焙烧炉中，以5-10℃/h的升温速率自室温升至300℃，再以100℃/h的升温速率自300℃升温至1500 ℃，在1550℃保温3小时，经烧结后，最终得到完整的陶瓷铸型； 

  (6)精密铸造成型： 最后，浇注液态金属，待冷却后，得到最终的精密铸件。

　本发明提供的复杂零件快速精密铸造方法，其有益效果在于，该方法无需制造金属模具，陶瓷铸型成型效率高，精度好，生产周期短，特别适合于复杂形状精密铸件的中、小批量快速制造以及新产品的试制。

 

具体实施方式

下面结合一个实施例，对本发明提供的复杂零件快速精密铸造方法进行详细的说明。

实施例

　　（1）树脂模具的快速制备应用三维造型软件对需要制备的零件的三维模型进行抽壳处理，将实心零件抽为空心零件，抽壳壁厚为3mm，然后利用光固化快速成型设备，制作出零件树脂模样； 利用光固化快速成型设备，制作出树脂浇注系统原型； 利用光固化快速成型设备制作一个外轮廓大于树脂模样的一端开口的树脂模壳，将树脂模样、浇注系统以及树脂模壳组装在一起形成树脂模具，其中树脂模样与树脂模壳之间的距离为10mm，用于填充陶瓷浆料形成铸型；

   （2)配置高固相、低粘度陶瓷浆料 a、配料：取去离子水或蒸馏水，按照固相体积分数为50％％取粒径为300μm的陶瓷粉体； 将有机单体和交联剂按10∶1的质量比混合，其加入量为水重量的30％，有机单体是水溶性丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺，交联剂是N, N′-亚甲基双丙烯酰胺或多乙二醇二甲基丙烯酸； 取聚丙烯酸盐、聚甲基丙烯酸盐、羟酸盐或柠檬酸盐作为分散剂，其加入量是陶瓷粉体重量的9.0％； 取聚乙二醇作为增塑剂，其加入量为陶瓷粉体重量的5％； b、混合球磨：将有机单体和交联剂的混合物、分散剂和增塑剂加入到去离子水或蒸馏水中，调节pH值为10，然后再加入陶瓷粉体搅拌均匀，最后放入球磨机中球磨，球磨时间为0h，球料比为2∶1，形成陶瓷浆料； c、除气：对陶瓷浆料进行真空搅拌或振动除气； d、加入引发剂和催化剂：向真空搅拌除气后的陶瓷浆料中加入引发剂过硫酸铵水溶液和催化剂四甲基乙二胺,并搅拌均匀，其中引发剂的加入量为有机单体质量的2％,催化剂的加入量为有机单体质量的0.1％；

 （3)凝胶注模成型：将陶瓷浆料浇注在树脂熔模和树脂模壳之间的空腔中，自然凝胶化； 

  (4)干燥：待陶瓷料浆凝胶化后，将其放置在40℃，相对湿度 90％以上进行干燥； 

 （5)焙烧：待陶瓷铸型干燥后，将其放入焙烧炉中，以10℃/h的升温速率自室温升至300℃，再以100℃/h的升温速率自300℃升温至1500 ℃，在1550℃保温3小时，经烧结后，最终得到完整的陶瓷铸型； 

  (6)精密铸造成型：最后，浇注液态金属，待冷却后，得到最终的精密铸件。

复杂零件快速精密铸造方法，该方法无需制造金属模具，陶瓷铸型成型效率高，精度好，生产周期短，特别适合于复杂形状精密铸件的中、小批量快速制造以及新产品的试制。

Claims (1)

1.一种复杂零件快速精密铸造方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

（1）树脂模具的快速制备应用三维造型软件对需要制备的零件的三维模型进行抽壳处理，将实心零件抽为空心零件，抽壳壁厚为0.6～3mm，然后利用光固化快速成型设备，制作出零件树脂模样；利用光固化快速成型设备，制作出树脂浇注系统原型；利用光固化快速成型设备制作一个外轮廓大于树脂模样的一端开口的树脂模壳，将树脂模样、浇注系统以及树脂模壳组装在一起形成树脂模具，其中树脂模样与树脂模壳之间的距离为5～10mm，用于填充陶瓷浆料形成铸型；

（2)配置高固相、低粘度陶瓷浆料，配料：取去离子水或蒸馏水，按照固相体积分数为50％～60％取粒径为1～500μm的陶瓷粉体； 将有机单体和交联剂按10∶1～30∶1的质量比混合，其加入量为水重量的10～30％，有机单体是水溶性丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺，交联剂是N，N′-亚甲基双丙烯酰胺或多乙二醇二甲基丙烯酸；取聚丙烯酸盐、聚甲基丙烯酸盐、羟酸盐或柠檬酸盐作为分散剂，其加入量是陶瓷粉体重量的0.5～2.0％； 取聚乙二醇作为增塑剂，其加入量为陶瓷粉体重量的1～5％； b、混合球磨：将有机单体和交联剂的混合物、分散剂和增塑剂加入到去离子水或蒸馏水中，调节pH值为9-10，然后再加入陶瓷粉体搅拌均匀，最后放入球磨机中球磨，球磨时间为2～30h，球料比为1∶1～2∶1，形成陶瓷浆料； c、除气：对陶瓷浆料进行真空搅拌或振动除气； d、加入引发剂和催化剂：向真空搅拌除气后的陶瓷浆料中加入引发剂过硫酸铵水溶液和催化剂四甲基乙二胺，并搅拌均匀，其中引发剂的加入量为有机单体质量的0.2％～2％，催化剂的加入量为有机单体质量的 0.02～0.1％；

（3)凝胶注模成型：将陶瓷浆料浇注在树脂熔模和树脂模壳之间的空腔中，自然凝胶化； 

(4)干燥：待陶瓷料浆凝胶化后，将其放置在10℃～40℃，相对湿度90％以上进行干燥；

（5)焙烧：待陶瓷铸型干燥后，将其放入焙烧炉中，以5-10℃/h的升温速率自室温升至300℃，再以100℃/h的升温速率自300℃升温至1500 ℃，在1550℃保温3小时，经烧结后，最终得到完整的陶瓷铸型； 

(6)精密铸造成型：最后，浇注液态金属，待冷却后，得到最终的精密铸件。