CN106853508B - 一种预防陶瓷型壳开裂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种预防陶瓷型壳开裂的方法，其特征在于，包括步骤：1）采用陶瓷型壳制作工艺，制得一定厚度的陶瓷型壳；2）在陶瓷型壳容易出现裂纹部位的陶瓷型壳外表面沿常见裂纹方向覆盖一定厚度的在脱蜡过程中能够熔化的材料或不熔化的隔热材料；3）将陶瓷型壳放入脱蜡设备中，采用高温高压水蒸气进行脱蜡。该方法适用于型壳的任何部位，使陶瓷型壳不再开裂，不会对型壳及后续工序造成任何影响，且该方法成本低廉、效率高，大大减小了操作者的劳动强度。
Description
技术领域
本发明涉及熔模精密铸造领域，具体地讲是一种预防陶瓷型壳开裂的方法。
背景技术
熔模精密铸造由于其精度高、表面质量好，从20世纪80年代起得到了广泛应用，尤其对于高温合金等难以加工的合金，熔模精密铸造更是成为了一种常用的成型方法。
熔模精密铸造的工序包括压蜡、组树、制壳（包括沾浆、淋砂、脱蜡以及烧残蜡等）、浇注以及后处理等，工艺极其复杂。其中制壳工序是关键一环，许多铸件缺陷均来自该工序。在制壳工序中，裂纹是常见的一种型壳缺陷，这种缺陷可能导致浇注时漏钢、铸件产生变形、披缝等。
目前，解决型壳裂纹的常见方法都有使用局限性，主要包括以下几种：
1、提高陶瓷型壳强度，如优化陶瓷型壳材料配方、加厚陶瓷型壳等。但是由于铸件本身的结构原因，在制壳过程中会造成型壳厚度不均匀，铸件曲率越大的部位型壳越薄，型壳强度也越低，裂纹往往产生于这些部位。例如燃机透平叶片型壳在排气侧非常容易出现裂纹，如果采用提高型壳强度的方法解决裂纹问题，不仅增加型壳制备成本，还通常会使透平叶片铸件产生热裂缺陷。
2、优化脱蜡工艺。理论上来说，升压时间越短，对型壳越有利。但很多时候升压时间已经达到最短，却仍然难以保证型壳不产生裂纹。
3、优化脱蜡口设置。这种方法可以有效地降低型壳开裂的概率，但脱蜡口无法使用于透平叶片等精密度要求很高的铸件的非加工位置。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种预防陶瓷型壳开裂的方法。使用该方法可以有效地预防陶瓷型壳在脱蜡阶段产生裂纹，且操作简单，工艺一致性好。
实现本发明的技术方案是：一种预防陶瓷型壳开裂的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）采用陶瓷型壳制作工艺，制得一定厚度的陶瓷型壳；
2）在陶瓷型壳容易出现裂纹部位的陶瓷型壳外表面沿常见裂纹方向覆盖一定厚度的在脱蜡过程中能够熔化的材料或不熔化的隔热材料；
3）将陶瓷型壳放入脱蜡设备中，采用高温高压水蒸气进行脱蜡。
上述方法还包括将脱蜡完成的陶瓷型壳放入高温焙烧炉中，加热至600℃～900℃并保温2～4小时，烧掉残余蜡料的步骤。
所述在脱蜡过程中能够熔化的材料或不熔化的隔热材料为蜡片、蜡层或硅酸铝纤维毯之一。
所述一定厚度的在脱蜡过程中能够熔化的材料或不熔化的隔热材料的厚度为1mm～10mm，其宽度超过容易出现裂纹部位两侧各5mm～50mm。
所述不熔化的隔热材料在脱蜡完成后去除。
本发明的有益效果是：
1、本发明方法适用于型壳的任何部位，不会对型壳及后续工序造成任何影响；
2、本发明方法有效解决了行业难题，使陶瓷型壳在脱蜡过程中不再产生裂纹，陶瓷型壳合格率达100%；
3、本发明方法操作简单，容易实施，大大减小了操作者的劳动强度；
4、本发明方法成本低廉、效率高，能节省大量财力、物力，经济效益十分显著。
附图说明
图1 为本发明实施例在陶瓷型壳易产生裂纹的部位贴蜡片过程示意图。
图中标号：1—蜡模，2—陶瓷型壳，3—容易出现裂纹的部位，4—蜡片。
具体实施方式
如图1所示，以熔模精密铸造燃气轮机透平动叶片为例，其预防陶瓷型壳开裂的方法包括如下步骤：
1）采用陶瓷型壳2制作工艺，制得一定厚度的陶瓷型壳2。
该步骤具体操作如下：
a.采用压蜡机将中温蜡料加热至62℃后，在6bar的注射压力下，将蜡料注入燃气轮机透平动叶片金属模具中，蜡料冷却后取出得到透平动叶片蜡模1；
b.采用与步骤a相同工艺压制出浇注系统蜡模；
c.将透平动叶片蜡模1和浇注系统蜡模用电焊刀等工具组装在一起，制成蜡树；
d.在浇注系统蜡模的厚大部位粘接脱蜡口；
e.将蜡树浸入由质量比为洗衣粉：水=2:100配成的蜡树清洗液中，浸泡时间12s后，在23℃下干燥2小时；
f.将干燥后的蜡树浸入由300#白刚玉粉和硅溶胶（SiO2含量为30%）按质量比为3:1配成的均匀浆料中，表面均匀沾上一层浆料；
g.从1米高的距离向沾上浆料的蜡树上垂直撒100#白刚玉砂，让白刚玉砂均匀粘在浆料上，直到浆料被刚玉砂完全覆盖；
h.将撒砂完成的蜡树放入温度为23℃，湿度为65%的环境中干燥12小时；
i. 将干燥后的蜡树浸入由180#白刚玉粉和硅溶胶（SiO2含量为30%）按质量比为2:1配成的浆料中，表面均匀沾上一层浆料；
j. 向浆料层上均匀撒上50#白刚玉砂，让白刚玉砂均匀粘在浆层上。
k. 将撒砂完成的蜡树放入温度为23℃，湿度为35%的环境中干燥8小时；
l.重复步骤i、j、k五次；
m．将蜡树浸入步骤i使用的浆料中沾上一层浆料后，放入温度为23℃，湿度为35%的环境中干燥24小时，制成带陶瓷型壳2的蜡树。
2）在陶瓷型壳2容易出现裂纹部位3即排气侧型壳外贴3mm厚的一层蜡片4；其宽度超过容易出现裂纹部位3两侧各30mm。
3）将带陶瓷型壳2的蜡树放入高温高压蒸汽脱蜡釜中脱蜡，脱蜡温度170℃，蒸汽压力0.68Mpa，脱蜡时间15秒。
4）将脱蜡完成的陶瓷型壳2放入加热炉中，以200℃/小时的升温速度加热至900℃保温2小时后随炉自然冷却至150℃出炉。
用陶瓷堵头将脱蜡口堵住后即能用于浇注铸件。
本发明实现的原理是：型壳裂纹产生的原因，是在脱蜡阶段，由于裂纹处的型壳强度不够、脱蜡工艺不当或脱蜡口设置不合理等，造成脱蜡时型壳内的蜡料体积膨胀或熔化后无法及时排出，从而使型壳胀裂。本发明利用物质熔化吸热或隔热原理，脱蜡前，在型壳较薄弱、容易出现裂纹的部位覆盖一定厚度的在脱蜡过程中能够熔化的材料或不熔化的隔热材料，通过材料的熔化吸热或隔热延缓该部分蜡的受热膨胀，使型壳较厚、强度较高部位的蜡先熔化，为型壳较薄部分的蜡的膨胀提供空间，从而预防陶瓷型壳产生裂纹。
Claims (4)
1.一种预防陶瓷型壳开裂的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）采用陶瓷型壳制作工艺，制得一定厚度的陶瓷型壳；
2）在陶瓷型壳容易出现裂纹部位的陶瓷型壳外表面沿常见裂纹方向覆盖一定厚度的在脱蜡过程中能够熔化的材料或不熔化的隔热材料；
3）将陶瓷型壳放入脱蜡设备中，采用高温高压水蒸气进行脱蜡。
2.根据权利要求1所述预防陶瓷型壳开裂的方法，其特征在于：所述在脱蜡过程中能够熔化的材料为蜡片，不熔化的隔热材料为硅酸铝纤维毯。
3.根据权利要求1所述预防陶瓷型壳开裂的方法，其特征在于：所述一定厚度的在脱蜡过程中能够熔化的材料或不熔化的隔热材料的厚度为1mm～10mm，其宽度超过容易出现裂纹部位两侧各5mm～50mm。
4.根据权利要求1、2或3所述预防陶瓷型壳开裂的方法，其特征在于：所述不熔化的隔热材料在脱蜡完成后去除。
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