CN105312499A - 一种陶瓷型芯浆料充型能力测试装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种陶瓷型芯浆料充型能力测试装置及其使用方法，包括上模和下模相对接，所述上模的中心设有注射口，所述下模的上端面中心设有凹槽，所述凹槽与所述注射口相对应，所述凹槽连接于引导槽，所述引导槽自所述凹槽向外呈渐开线状螺旋延伸，所述下模的上端面周缘设有刻度，所述刻度的圈数与所述引导槽的圈数相等，每圈刻度为360°，通过读取所述陶瓷型芯浆料在所述引导槽内的充型角度值，确定所述陶瓷型芯浆料的充型能力，角度值越大，则说明充型能力越强。在产品陶瓷型芯模具的设计、制造阶段，通过该测试装置可以快速辨别陶瓷型芯浆料的充型能力的好坏，从而选择性能更优的陶瓷型芯浆料，缩短陶瓷型芯研制周期。

Description

一种陶瓷型芯浆料充型能力测试装置及其使用方法

技术领域

本发明属于铸造技术领域，具体涉及一种熔模铸造领域中陶瓷型芯浆料充型能力测试装置及其使用方法。

背景技术

陶瓷型芯通常用于形成形状复杂或不易成形的铸件内腔，作为简化工艺，降低成本，提高产品合格率的一种特殊工艺手段。但陶瓷型芯的主要成分是石英玻璃粉或氧化铝粉，其形成浆料后，在注入陶瓷型芯模具时，其充型能力较弱，尤其是在制备复杂空心薄壁航空发动机涡轮叶片陶瓷型芯时，显现得更为明显，经常出现陶瓷型芯浆料填充不满、填充不足、填充不实等现象。

因陶瓷型芯制备技术我国起步较晚，国外又进行技术封锁，至今为止我国尚无测试陶瓷型芯充型能力的行业标准，也没有相应的测试装置。目前，几乎所有的企业都以自身产品的陶瓷型芯模具进行试压，以判断陶瓷型芯浆料充型能力的好坏。而陶瓷型芯模具的制造周期都很漫长特别对航空发动机复杂空心薄壁叶片陶瓷型芯模具，设计、制造周期长达3个多月，当所配制的浆料在使用其陶瓷型芯模具压制陶瓷型芯试验时，如果出现充型能力不足，所压制的陶瓷型将不完整，无法完成其陶瓷型芯的制备。这样一来就要调整陶瓷型芯的配方或工艺以改善其充型能力，直至满足压制陶瓷型芯的要求。而调整陶瓷型芯配方及工艺也是个相当漫长的过程，因此这两个时间段白白浪费了。相反，在开发某个新产品时，如果拥有一套陶瓷型芯充型能力测试装置，可在该产品的陶瓷型芯模具设计、制造的同时，利用陶瓷型芯充型能力测试装置来检验陶瓷型芯的充型能力，以摸索到较优的陶瓷型芯配方和制备工艺。当陶瓷型芯模具制造完毕，便很快就能拿出方案。因此，在这个过程中技术研发人员充分利用了陶瓷型芯模具设计、制造的周期，相对来说大大缩短了陶瓷型芯研制周期。同时，在相同的工况下，使用标准的陶瓷型芯充型能力测试装置，可供相关技术人员进行交流，以提升我国陶瓷型芯制造水平。

因此，有必要设计一种陶瓷型芯充型能力测试装置，以解决上述问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种快速辨别陶瓷型芯浆料充型能力的好坏，缩短陶瓷型芯研制周期的陶瓷型芯浆料充型能力测试装置及其使用方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种陶瓷型芯浆料充型能力测试装置，包括上模和下模相对接，所述上模的中心设有注射口，所述下模的上端面中心设有凹槽，所述凹槽与所述注射口相对应，所述凹槽连接于引导槽，所述引导槽自所述凹槽向外呈渐开线状螺旋延伸，所述下模的上端面周缘设有刻度，所述刻度的圈数与所述引导槽的圈数相等，每圈刻度为360°，通过读取所述陶瓷型芯浆料在所述引导槽内的充型角度值，确定所述陶瓷型芯浆料的充型能力。

进一步，还包括把手，所述把手安装于所述上模或/和所述下模上，所述把手表面设有防滑槽。

进一步，所述上模和所述下模的周缘分别设有螺纹孔供所述把手安装，两个所述螺纹孔在圆周方向上错位设置。

进一步，所述上模和所述下模可选择的为凹形或凸形，所述凹形的内壁向内凸设有第一锁紧块，所述凸形的侧壁向外凸设有第二锁紧块，所述上模和所述下模装配时，所述第一锁紧块和所述第二锁紧块相互锁紧。

进一步，所述第一锁紧块和所述第二锁紧块分别设有四个，均匀分布于所述上模和所述下模的周缘，装配前，所述第一锁紧块与所述第二锁紧块在圆周方向上相互错开，装配后，所述第一锁紧块与所述第二锁紧块在圆周方向上重叠。

进一步，所述第一锁紧块与所述第二锁紧块的边沿均设有螺纹相互配合锁紧。

进一步，所述引导槽的截面为半椭圆形或半圆形或矩形。

进一步，所述引导槽包括过渡圆弧段和与所述过渡圆弧段相切的渐开线段，所述过渡圆弧段与所述凹槽的圆弧相外切，且与所述渐开线段相内切。

进一步，所述引导槽为阿基米德螺旋线自所述凹槽的中心引出，且与所述凹槽边缘相连。

一种采用上述陶瓷型芯浆料充型能力测试装置的使用方法,包括：

步骤一：装配所述测试装置，将所述上模和所述下模装配锁紧；

步骤二：将经过加热搅拌后的所述陶瓷型芯浆料按照一定的压力注射入所述测试装置中，并经过一定的保压时间；

步骤三：打开所述测试装置，通过刻度读取所述陶瓷型芯浆料在所述下模中填充的角度值，通过角度值来判断所述陶瓷型芯浆料的充型能力，角度值越大，充型能力越强。

本发明的有益效果：

所述下模中心设有凹槽与注射口相对应，凹槽连接于引导槽，引导槽自凹槽向外成渐开线状螺旋延伸，陶瓷型芯浆料在注入测试装置后会在引导槽内充型，且下模的上端面周缘设有刻度，通过刻度读取陶瓷型芯浆料在引导槽内的充型角度值，确定陶瓷型芯浆料的充型能力，角度值越大，则说明充型能力越强。在产品陶瓷型芯模具的设计、制造阶段，通过该测试装置可以快速辨别陶瓷型芯浆料的充型能力的好坏，从而选择性能更优的陶瓷型芯浆料，缩短陶瓷型芯研制周期。且在相同的工况下，使用标准的陶瓷型芯充型能力测试装置，可供相关技术人员进行交流，以提升我国陶瓷型芯制造水平，特别是在航空发动机复杂空心涡轮叶片陶瓷型芯制备等军工行业，具有较大的军事效应和经济效益。

附图说明

图1为本发明陶瓷型芯浆料充型能力测试装置的立体图；

图2为本发明测试装置中把手的结构示意图；

图3为本发明测试装置中上模的剖视图；

图4为本发明测试装置中上模的仰视图；

图5为本发明测试装置中下模的剖视图；

图6为本发明测试装置中下模的俯视图；

图7为图5中引导槽的曲线示意图；

图8为图6中A处的局部放大图；

图9为下模中引导槽截面为椭圆形的示意图；

图10为下模中引导槽截面为半圆形的示意图；

图11为下模中引导槽截面为矩形的示意图；

图中，1—上模、11—第一螺纹孔、12—凹部、13—第一锁紧块、14—注射口、2—下模、21—上圆柱、22—下圆柱、23—第二锁紧块、24—第二螺纹孔、25—凹槽、26—引导槽、261—过渡圆弧段、262—渐开线段、27—刻度、3—把手、31—螺纹、32—防滑槽、K—小圆、H—大圆、F—圆弧、J—渐开线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

如图1，本发明提供一种陶瓷型芯浆料充型能力测试装置，其整体上是一个直径为φ60mm～φ200mm、高为35mm～80mm的圆柱体。测试装置包括上模1、下模2及分别设于上模1和下模2的两个把手3装配组合形成。

如图1及图2，把手3长为45mm～70mm，在其一端设有M4～M8，长4mm～9mm的螺纹31，通过螺纹31与第一螺纹孔11或第二螺纹孔24的配合，将把手3安装于上模1和下模2上。把手3上设有宽为0.5mm～2mm、深为0.5mm～1mm的防滑槽32，防止人使用时会在把手上滑动。

如图3及图4，上模1由P20或45#钢制成，其外廓直径为φ60mm～φ200mm，高19mm～30mm，在上模1周缘适当的位置处设有一个M4～M8，深5mm～10mm的第一螺纹孔11，第一螺纹孔11的轴线与纵轴和横轴的交点即原点，即第一螺纹孔11位于上模1的半径上。上模1和下模2可选择的为凸形或凹形，在本实施例中，上模1为倒置的凹形，下模2为凹形，在其它实施例中，也可以是上模1呈凸形，而下模2呈凹形，两者相互配合即可。本实施例中，上模1底部向上凹设形成凹部12，凹部12的直径为φ48mm～φ180mm，深为8mm～16mm，顶锥角为0°，凹部12的内壁向内凸设有第一锁紧块13，在本实施例中，第一锁紧块13设有四个，在凹部12的周壁上均匀分布，第一锁紧块13的内环直径为φ52mm～φ184mm，上沿与凹部12的上沿平齐，下沿设有螺纹，升角为5°～8°，最小厚度为4mm。上模1的中心开设有注射口14，注射口14的直径为φ5mm～φ8mm，并开设有拔模角，拔模角为2°～10°。

如图5及图6，下模2由P20或45#钢制成，下模2的截面成凸形，由上圆柱21和下圆柱22组成，其中上圆柱21的直径为φ48mm～φ180mm、高为8mm～16mm，下圆柱22的直径为φ60mm～φ200mm、高为25mm～50mm。上圆柱21的侧缘向外凸设有第二锁紧块23，在本实施例中，第二锁紧块23设有四个，均匀分布于上圆柱21的周缘，第二锁紧块23的外环直径为φ52mm～φ184mm，上沿与上圆柱21的上沿平齐，下沿为螺纹，升角为5°～8°，最小厚度为4mm。装配前，第一锁紧块13与第二锁紧块23在圆周方向上相互错开，装配后，第一锁紧块13与第二锁紧块23在圆周方向上重叠，通过螺纹相互配合锁紧，从而将上模1与下模2锁紧。下圆柱22周缘适当位置处设有一个M4～M8，深5mm～10mm的第二螺纹孔24，第二螺纹孔24的轴线与纵轴和横轴的交点即为原点，第二螺纹孔24与第一螺纹孔11在圆周方向上错位设置，即在上模1与下模2组装后，第二螺纹孔24与第二螺纹孔11在圆周方向上不重叠。

如图6及图7，上圆柱21的顶面中心开设有直径为φ5mm～φ8mm凹槽25，凹槽25与注射口14相对应，该凹槽25为半球形，凹槽25的一侧连接有引导槽26，引导槽26自凹槽25向外呈渐开线状螺旋延伸，当陶瓷型芯浆料注射于测试装置中时，浆料会沿注射口24进入凹槽25内，并沿着引导槽26延伸充型。引导槽26的横截面为半椭圆形或半圆形或矩形，根据要成型的陶瓷型芯的截面来选择具有半椭圆形或半圆形或矩形截面的引导槽26的测试装置，可以模拟实际制造过程的充型情况，从而测试不同的陶瓷型芯浆料，测试结果更准确。下模2的顶面周缘设有刻度27，刻度27的圈数与引导槽26的圈数相等，每圈刻度为360°，即引导槽26每增加一圈，刻度27增加360°，如图8，本实施例中，上圆柱21顶面的刻度27共有三圈，刻度线从0°至1080°供测试读数使用，中一大格为10°，一小格为1°。可以根据刻度27直接读出陶瓷型芯浆料充型的角度值，来确定陶瓷型芯浆料的充型能力，角度值越大，充型能力越好。

如图6及图7，本实施例中，引导槽26包括过渡圆弧段261和与过渡圆弧段261相切的渐开线段262，过渡圆弧段261连接于凹槽25，渐开线段262连接于过渡圆弧段261。其中过渡圆弧段261和渐开线段262的确定方法为：在上圆柱21的顶面的圆心画直径为φ2.5mm～φ6mm的小圆K，同时画出直径为φ8mm～φ30mm的大圆H，并画出大圆H的渐开线J，根据需要选择圈数，在本实施例，渐开线J从0°至1080°，根据需要可以选择更多或更少的圈数选择，然后画出一个圆弧F，圆弧F的一端与大圆H的渐开线J的一端相连并使得圆弧F与大圆F相内切，同时，圆弧F的另一端在小圆K上并使得圆弧F与小圆K相外切，最终形成了引导槽26的曲线走向。在其它实施例中，引导槽26也可以是直径为φ8mm～φ30mm的阿基米德螺旋线自凹槽25的中心引出，阿基米德螺旋线与凹槽25相交但不相切，连接于凹槽25的边缘。

如图9至图11，根据要成型的陶瓷型芯的截面来选择具有半椭圆形或半圆形或矩形截面的引导槽26的测试装置，可以模拟实际制造过程的充型情况，从而测试不同的陶瓷型芯浆料，测试结果更准确。根据需求，引导槽26可选择适当横截面，引导槽26的横截面一般有半椭圆形或半圆形或矩形，一般椭圆的长半轴为0.1mm～2mm、短半轴为0.05mm～1mm，半圆的半径为0.1mm～2mm，矩形的长为0.1mm～3mm、宽0.05mm～1mm。制作具有不同截面的引导槽26的测试装置，可以测试不同类型或成分的陶瓷型芯浆料的充型能力。

采用上述测试装置的使用方法如下：

先将上模1、下模2及把手3装配锁紧好，放在高压压芯机平台上，同时将配制好的陶瓷型芯浆料放在立式MPI高压压芯机上，加热、搅拌，合模后按照一定的注射压力将搅拌好的陶瓷型芯浆料注入测试装置中，陶瓷型芯浆料经过注射口14进入凹槽25内，并在引导槽26内充型，经一定的保压时间后，提升高压压芯机立柱，双手紧握把手3，沿相反的方向旋转，将测试装置打开，通过读取下模2内陶瓷型芯浆料的填充角度值来辨别陶瓷型芯浆料充型能力的好坏，角度值越大，充型能力越好。

通过该测试装置可以检验陶瓷型芯浆料的充型能力，在产品陶瓷型芯木浆的设计、制造阶段，可以经过测试及试验摸索到较优的陶瓷型芯配方和制备工艺，在陶瓷型芯模具制造完毕后，便很快能拿出制备方案。因此，在此过程中充分利用了陶瓷型芯模具设计、制造的周期，相对来说缩短了陶瓷型芯研制周期。同时，在相同的工况下，使用标准的陶瓷型芯充型能力测试装置，可供相关技术人员进行交流，以提升我国陶瓷型芯制造水平，特别是在航空发动机复杂空心涡轮叶片陶瓷型芯制备等军工行业，因此，具有较大的军事效应和经济效益。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种陶瓷型芯浆料充型能力测试装置，其特征在于，包括：上模和下模相对接，所述上模的中心设有注射口，所述下模的上端面中心设有凹槽，所述凹槽与所述注射口相对应，所述凹槽连接于引导槽，所述引导槽自所述凹槽向外呈渐开线状螺旋延伸，所述下模的上端面周缘设有刻度，所述刻度的圈数与所述引导槽的圈数相等，每圈刻度为360°，通过读取所述陶瓷型芯浆料在所述引导槽内的充型角度值，确定所述陶瓷型芯浆料的充型能力。

2.根据权利要求1所述的陶瓷型芯浆料充型能力测试装置,其特征在于：还包括把手，所述把手安装于所述上模或/和所述下模上，所述把手表面设有防滑槽。

3.根据权利要求2所述的陶瓷型芯浆料充型能力测试装置,其特征在于：所述上模和所述下模的周缘分别设有螺纹孔供所述把手安装，两个所述螺纹孔在圆周方向上错位设置。

4.根据权利要求1所述的陶瓷型芯浆料充型能力测试装置,其特征在于：所述上模和所述下模可选择的为凹形或凸形，所述凹形的内壁向内凸设有第一锁紧块，所述凸形的侧壁向外凸设有第二锁紧块，所述上模和所述下模装配时，所述第一锁紧块和所述第二锁紧块相互锁紧。

5.根据权利要求4所述的陶瓷型芯浆料充型能力测试装置,其特征在于：所述第一锁紧块和所述第二锁紧块分别设有四个，均匀分布于所述上模和所述下模的周缘，装配前，所述第一锁紧块与所述第二锁紧块在圆周方向上相互错开，装配后，所述第一锁紧块与所述第二锁紧块在圆周方向上重叠。

6.根据权利要求4所述的陶瓷型芯浆料充型能力测试装置,其特征在于：所述第一锁紧块与所述第二锁紧块的边沿均设有螺纹相互配合锁紧。

7.根据权利要求1所述的陶瓷型芯浆料充型能力测试装置,其特征在于：所述引导槽的截面为半椭圆形或半圆形或矩形。

8.根据权利要求1所述的陶瓷型芯浆料充型能力测试装置,其特征在于：所述引导槽包括过渡圆弧段和与所述过渡圆弧段相切的渐开线段，所述过渡圆弧段与所述凹槽的圆弧相外切，且与所述渐开线段相内切。

9.根据权利要求1所述的陶瓷型芯浆料充型能力测试装置,其特征在于：所述引导槽为阿基米德螺旋线自所述凹槽的中心引出，且与所述凹槽边缘相连。

10.一种采用权利要求1所述的陶瓷型芯浆料充型能力测试装置的使用方法,其特征在于，包括：先装配所述测试装置，将所述上模和所述下模装配锁紧；然后将经过加热搅拌后的所述陶瓷型芯浆料按照一定的压力注射入所述测试装置中，并经过一定的保压时间；最后打开所述测试装置，通过刻度读取所述陶瓷型芯浆料在所述下模中填充的角度值，通过角度值来判断所述陶瓷型芯浆料的充型能力，角度值越大，充型能力越强。