CN105414482B - 一种高强度陶瓷起始段及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种高强度陶瓷起始段及其制作方法，所述陶瓷起始段包括陶瓷本体，所述陶瓷本体内具有起始段内腔，所述起始段内腔包括圆柱腔、过渡腔及螺旋腔，所述螺旋腔连接于所述圆柱腔，位于所述圆柱腔的上方，所述过渡腔设于所述螺旋腔上端。通过先采用高分子材料压制起始段内芯，再放入外廓模具中压制形成陶瓷本体，最后将起始段内芯分解，形成陶瓷起始段，保证陶瓷起始段具有足够的强度，可以支撑住零件的重量，同时采用本发明的方法可以消除蜡模组合、制壳过程中由于起始段断裂造成的型壳开裂、浇注产生杂晶等一系列问题，型壳的表面质量好，提高单晶零件的合格率。
Description
技术领域
本发明涉及熔模铸造技术领域，特别是涉及一种高强度陶瓷起始段的制作方法。
背景技术
目前最常使用的制造单晶的起始段由圆柱段、螺旋段组成，通常使用低温蜡压制而成，螺旋段强度低、易断裂，组合成模组后起始段承担零件的全部重量，易变形、断裂或产生不易发现的裂纹。另外，在制壳的过程中，蜡模需要旋转，浸入浆料会受到很大的浮力，起始段承受不了这么大的浮力，从而造成断裂，因此型壳的表面层质量得不到保证，浇注后在起始段位置的露钢问题很多，给工厂造成很大的经济损失。
因此，有必要设计一种更好的单晶起始段的制作方法，以解决上述问题。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种强度高，可以支撑零件的重量，且制模过程中不会产生型壳裂纹等问题的高强度陶瓷起始段及其制作方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高强度陶瓷起始段，包括陶瓷本体，所述陶瓷本体内具有起始段内腔，所述起始段内腔包括圆柱腔、过渡腔及螺旋腔，所述螺旋腔连接于所述圆柱腔，位于所述圆柱腔的上方，所述过渡腔设于所述螺旋腔上端。
一种基于上述高强度陶瓷起始段的制作方法，包括：
步骤一：向内形模具内注入高分子材料，成型出起始段内芯，所述起始段内芯包括位于中间的螺旋段，所述螺旋段的上端设有过渡段，所述过渡段的上方设有第一定位柱，所述螺旋段的下端连接有圆柱段，所述圆柱段的下方设有第二定位柱；
步骤二：冷却后将所述起始段内芯放入外廓模具中，向所述外廓模具中注入陶瓷材料，成型出所述陶瓷本体，所述陶瓷本体包裹于所述螺旋段、所述过渡段及所述圆柱段的外周，所述第一定位柱和所述第二定位柱露出所述陶瓷本体；
步骤三：高温烧结，所述起始段内芯分解，获得所述陶瓷起始段。
进一步，步骤三后，将所述陶瓷起始段的下端装入模壳底部预留圆柱孔中，然后将单晶零件的其它部分型壳与所述陶瓷起始段的上端连接，通过高温涂料密封，最后进行单晶零件浇注。
进一步，所述内形模具包括第一浇道与多个第一型腔，所述第一型腔形状与所述起始段内芯形状相同，所述第一浇道位于中部，分别向周围的所述第一型腔内浇注。
进一步，所述外廓模具包括第二浇道与多个第二型腔，所述第二型腔包括位于中间的柱形腔以及设于所述柱形腔两端的定位腔，所述第一定位柱和所述第二定位柱放置于所述定位腔内定位。
进一步，所述外廓模具内设有六个所述第二型腔，成两排设置，所述第二浇道包括位于两排所述第二型腔之间的主浇道和自所述主浇道引出的六个分流浇道，所述分流浇道连接于每个所述第二型腔。
进一步，所述陶瓷材料为70％SiO2+30％ZrO2陶瓷材料。
本发明的有益效果：
陶瓷起始段包括陶瓷本体，陶瓷本体内具有起始段内腔，通过先采用高分子材料压制起始段内芯，再放入外廓模具中压制形成陶瓷本体，最后将起始段内芯分解，形成陶瓷起始段，保证陶瓷起始段具有足够的强度，可以支撑住零件的重量，同时采用本发明的方法可以消除蜡模组合、制壳过程中由于起始段断裂造成的型壳开裂、浇注产生杂晶等一系列问题，型壳的表面质量好，提高单晶零件的合格率。
附图说明
图1为本发明高强度陶瓷起始段的结构示意图；
图2为本发明高强度陶瓷起始段内形模具的结构示意图；
图3为本发明起始段内芯的结构示意图；
图4为本发明高强度陶瓷起始段外廓模具的结构示意图；
图5为本发明包裹起始段内芯的陶瓷本体的结构示意图；
图中，1—陶瓷起始段、11—陶瓷本体、12—起始段内腔、121—圆柱腔、122—螺旋腔、123—过渡腔、2—内形模具、21—第一浇道、22—第一型腔、3—起始段内芯、31—圆柱段、32—螺旋段、33—过渡段、34—第一定位柱、35—第二定位柱、4—外廓模具、41—第二浇道、411—主浇道、412—分流浇道、42—第二型腔、421—柱形腔、422—定位腔。
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。
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
如图1，本发明提供一种高强度陶瓷起始段1，包括陶瓷本体11，陶瓷本体11为SiO2陶瓷材料，陶瓷本体11内具有起始段内腔12，起始段内腔12包括圆柱腔121、过渡腔123及螺旋腔122，螺旋腔122连接于圆柱腔121，并位于圆柱腔121的上方，过渡腔123设于螺旋腔122的上端。陶瓷本体11为圆柱形，直径为5mm～15mm，高度为20mm～40mm，起始段内腔12的圆柱腔121直径为3mm～8mm，高度为4mm～10mm，螺旋腔122螺旋直径为2mm～4mm，螺旋升角为25°～65°，过渡腔123的投影夹角为30°～90°，高度为3mm～5mm。
如图2至图5，上述陶瓷起始段1的制作方法如下：
步骤一：制作起始段内芯3，向内形模具2内注入高分子材料，高分子材料为流动性好、固化后具有高强度的有机高分子材料，本实施例中采用的是pp高分子塑料，成型出起始段内芯3，起始段内芯3的形态与起始段内腔12的形态基本相同。起始段内芯3包括位于中间的螺旋段32，螺旋段32的上端设有过渡段33，过渡段33上方设有第一定位柱34，螺旋段32的下端连接有圆柱段31，圆柱段31的下方设有第二定位柱35。内形模具2包括第一浇道21与多个第一型腔22，第一型腔22形状与起始段内芯3形状相同，第一浇道21位于中部，分别向周围的第一型腔22内浇注，在本实施例中，内形模具2具有四个第一型腔22，因此可以一模多件，实现批量化生产。
步骤二：冷却后将成型好的起始段内芯3放入外廓模具4中，使用陶瓷注射机将70％SiO2+30％ZrO2陶瓷材料注入外廓模具4中，成型出陶瓷本体11，使得陶瓷本体11的强度好。陶瓷本体11包裹于螺旋段32、过渡段33及圆柱段31的外周，第一定位柱34和第二定位柱35露出陶瓷本体11。外廓模具4包括第二浇道41与多个第二型腔42，第二型腔42包括位于中间的柱形腔421以及设于柱形腔421两端的定位腔422，第一定位柱34和第二定位柱35放置于定位腔422内定位，在本实施例中，外廓模具4内设有六个第二型腔42，成两排设置，第二浇道41包括位于两排第二型腔之42间的主浇道411和自主浇道411引出的六个分流浇道412，分流浇道412连接于每个第二型腔42，通过一模多件的注射成型方式，可以进行大批量生产，提高了生产效率。
步骤三：冷却后从外廓模具4中取出包裹有起始段内芯3的陶瓷本体11，将一批陶瓷本体11放置于高温炉中烧结，烧结的最终温度为1100℃，保温4小时，在烧结的过程中，高分子材料分解，使得起始段内芯3分解掉，最终获得高强度的陶瓷起始段1。
使用上述陶瓷起始段1制作单晶零件时，将陶瓷起始段1的下端装入模壳底部预留圆柱孔中，然后将单晶零件的其它部分型壳与陶瓷起始段1的上端连接，通过高温涂料密封，最后进行单晶零件浇注。由于陶瓷起始段1强度高，可以支撑住零件的重量，不会在合成模组时产生变形或裂纹等问题，且采用一模多件的成型方式，可以实现大批量生产，生产效率高。
本发明通过先采用高分子材料压制起始段内芯3，再放入外廓模具4中压制形成陶瓷本体11，最后将起始段内芯3分解，形成陶瓷起始段1，保证陶瓷起始段1具有足够的强度，可以支撑住零件的重量，同时采用本发明的方法可以消除蜡模组合、制壳过程中由于起始段断裂造成的型壳开裂、浇注产生杂晶等一系列问题，型壳的表面质量好，提高单晶零件的合格率。
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 (6)
1.一种基于高强度陶瓷起始段的制作方法，所述高强度陶瓷起始段包括陶瓷本体，所述陶瓷本体内具有起始段内腔，所述起始段内腔包括圆柱腔、过渡腔及螺旋腔，所述螺旋腔连接于所述圆柱腔，位于所述圆柱腔的上方，所述过渡腔设于所述螺旋腔上端，其特征在于，包括：
步骤一：向内形模具内注入高分子材料，成型出起始段内芯，所述起始段内芯包括位于中间的螺旋段，所述螺旋段的上端设有过渡段，所述过渡段的上方设有第一定位柱，所述螺旋段的下端连接有圆柱段，所述圆柱段的下方设有第二定位柱；
步骤二：冷却后将所述起始段内芯放入外廓模具中，使用陶瓷注射机向所述外廓模具中注入陶瓷材料，成型出所述陶瓷本体，所述陶瓷本体包裹于所述螺旋段、所述过渡段及所述圆柱段的外周，所述第一定位柱和所述第二定位柱露出所述陶瓷本体；
步骤三：高温烧结，所述起始段内芯分解，获得所述陶瓷起始段。
2.根据权利要求1所述的制作方法,其特征在于：步骤三后，将所述陶瓷起始段的下端装入模壳底部预留圆柱孔中，然后将单晶零件的其它部分型壳与所述陶瓷起始段的上端连接，通过高温涂料密封，最后进行单晶零件浇注。
3.根据权利要求1所述的制作方法,其特征在于：所述内形模具包括第一浇道与多个第一型腔，所述第一型腔形状与所述起始段内芯形状相同，所述第一浇道位于中部，分别向周围的所述第一型腔内浇注。
4.根据权利要求1所述的制作方法,其特征在于：所述外廓模具包括第二浇道与多个第二型腔，所述第二型腔包括位于中间的柱形腔以及设于所述柱形腔两端的定位腔，所述第一定位柱和所述第二定位柱放置于所述定位腔内定位。
5.根据权利要求4所述的制作方法,其特征在于：所述外廓模具内设有六个所述第二型腔，成两排设置，所述第二浇道包括位于两排所述第二型腔之间的主浇道和自所述主浇道引出的六个分流浇道，所述分流浇道连接于每个所述第二型腔。
6.根据权利要求1所述的制作方法,其特征在于：所述陶瓷材料为70％SiO2+30％ZrO2陶瓷材料。
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