CN107884086A - 一种测温用模壳及其制造方法 - Google Patents

一种测温用模壳及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种测温用模壳及其制造方法，一种测温用模壳，包括壳体，壳体上设置有若干用于固定带陶瓷管的热电偶的测温孔，所述测温孔为盲孔，测温孔的数量大于等于温度采集仪的通道数，测温孔在壳体上均匀布置，结合具体铸件形状设计测温点，比传统的测温架更能反应浇注过程中铸件的真实温度状态，能够准确测量炉内温度场和温度梯度，以此数据对定向设备性能和铸件工艺方案进行优化，对提升设备性能和铸件质量的有显著的效果，且成本远低于测温架。

Description

一种测温用模壳及其制造方法
技术领域
本发明属于熔模精密铸造技术领域，具体涉及一种测温用模壳及其制造方法。
背景技术
炉内温度场均匀性及温度梯度是真空铸造设备的关键参数，直接影响到铸件冶金及晶粒度质量。参考具体铸件结构准确测量炉内温度场和温度梯度，此数据对改造设备、衡量设备性能、优化铸件工艺方案都非常重要。国内现阶段没有利用模壳来测炉温，大多采用测温架固定热电偶进行炉温测量。测温架需采用耐高温的高温合金制造，材料及制造成本较高。且测温架的结构与铸件形状有差异，测温过程不进行金属浇注，无法代表铸件浇注过程的真实炉温状态。对工艺方案的改进指导作用有限。专利CN200952962一种燃烧室温度场测试装置，提供了一种便于安装热电偶的发动机燃烧室温度场测量装置。其优点在于减少了热电偶的拆卸时间，提高了工作效率。但受空间和工作环境限制，但该方法不能应用于真空炉测温。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种测温用模壳及其制造方法，提供测量真空三室炉及定向炉炉内温度场用模壳及其制造方法。
为达到上述目的，本发明所述一种测温用模壳包括与铸件适配的壳体，壳体外表面上设置有若干用于固定带陶瓷管的热电偶的测温孔，所述测温孔为盲孔，测温孔的数量大于等于温度采集仪的通道数。
进一步的，测温孔在壳体上均匀布置。
一种测温用模壳的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、制造蜡模模组，蜡模模组的形状和铸件的形状和大小相同；
步骤2、采用耐火材料对蜡模模组进行制壳，制两层至总层数的二分之一后，暂停制壳；
步骤3、在壳体上粘结蜡棒，蜡棒粘结的位置即为测温孔的位置，蜡棒与模壳表面垂直；准备圆柱形的蜡棒，蜡棒直径壁热电偶陶瓷保护管直径大1mm～2mm，蜡棒长度大于模壳的总厚度减去步骤2中形成的壳体的厚度；
步骤4、对粘好蜡棒的模壳继续制壳，直至完成制壳。
步骤5、对壳体进行脱蜡和焙烧处理，去掉蜡棒以及残留在壳体上的蜡以及壳体中的水分，脱除蜡棒后壳体表面会留下盲孔，这些盲孔即测温孔。
进一步的，在步骤3之前确定测温孔在壳体上的位置，测温孔在壳体上均匀设置，测温孔的数量大于等于温度采集仪的通道数。
进一步的，步骤3中，用到的蜡棒的长度比测温孔的深度大1mm～2mm。
进一步的，步骤2中采用的耐火材料为莫来石。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益的技术效果，本发明提供一种提供测量真空三室炉及定向炉炉内温度场用模壳的制造方法，结合具体铸件形状设计测温点，比传统的测温架更能反应浇注过程中铸件的真实温度状态，能够准确测量炉内温度场和温度梯度。
进一步的，测温孔在壳体上均匀布置，能够测量出铸件不同位置的温度，测量到的温度值能够概括反映出铸件在炉内的实时温度。
进一步的，步骤4中，用到的蜡棒的长度比测温孔的深度大1mm～2mm，既能保证形成盲孔，也能避免在后续制壳过程中，蜡棒与壳体发生干涉，而且也能节约脱蜡环节的时间和能源。
进一步的，步骤3中采用的耐火材料为莫来石，莫来石是Al2O3一SiO2系中唯一稳定的二元化合物，具有耐高温、强度高导热系数小，节能效果显著等特点。
附图说明
图1为叶背模壳示意图；
图2为叶盆模壳示意图；
附图中：1-叶片模壳；2-安装电偶的测温孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
参照图1至图2，一种测温用模壳的制造方法，包括设计测温点、制造蜡模模组、准备蜡棒、制壳、粘结蜡棒、继续制壳、模壳处理等步骤。
一种测温用模壳的制造方法，具体包括以下步骤：
步骤1、根据铸件组合图设计测温点，测温点的位置设计要尽可能涵盖整个铸件部位，测温点数量大于等于温度采集仪的通道数相等；
步骤2、制造蜡模模组，蜡模模组的形状和铸件的形状和大小相同；
步骤3、准备蜡棒，蜡棒为圆柱形，蜡棒直径壁热电偶陶瓷保护管直径大1mm～2mm，蜡棒长度为比设计的测温孔的深度大1mm～2mm；
步骤4、根据熔模铸造常规工艺对蜡模模组进行制壳，模壳共有4-8层，壳体采用耐火材料制成，耐火材料为含有Al2O3和SiO2的砂子，例如：莫来石、刚玉砂、上店砂以及EC95砂，制2层至总层数的二分之一后，暂停制壳；
步骤5、在壳体上粘结蜡棒，蜡棒粘结的位置就是步骤1中设计好的测温孔的位置，蜡棒与模壳表面垂直；
步骤6、对粘好蜡棒的模壳继续制壳，直至完成所有模壳。
步骤7、模壳处理，对壳体进行脱蜡和焙烧处理，去掉蜡棒以及残留在壳体上的蜡以及壳体中的水分，脱除蜡棒后壳体表面会留下盲孔，这些盲孔即测温孔，至此完成测温用模壳的制造。
参照图1和图2，一种测温用模壳，包括与铸件相适配的壳体1，壳体1外表面上设置有若干用于固定带陶瓷管的热电偶的测温孔2，测温孔2的数量大于等于温度采集仪的通道数，测温孔2在壳体上均匀布置，且所有的测温孔2均为盲孔，一部分测温孔2位于壳体1的竖直对称轴上，另一部分测温孔2关于竖直对称轴对称，壳体1的材料为耐火材料，测温孔的位置设计要尽可能涵盖整个铸件部位，一般情况下，测温孔的密度越大，得到的测量数据就越多，对生产的指导意义就越大，相应的，制造模壳的成本就会越高，当测温孔的密度达到一定程度后，模壳就很容易被损坏。
测温用模壳的使用方法如下：
将液体金属注入模壳中，然后将带陶瓷管的热电偶插入模壳测温孔内，并用耐火材料粘结剂固定，然后放入真空炉中，热电偶末端连接有导线，导线的另一端伸出真空炉，且与温度采集仪连接，然后将按照预定的工艺参数进行浇注并进行温度采集。
采集到温度数据后，以此数据对定向设备性能和铸件工艺方案进行优化，对提升设备性能和铸件质量的有显著的效果，且成本远低于测温架。
实施例1：某机高压涡轮工作叶片测温模壳的制造方法包括以下步骤：
步骤1、根据铸件组合图设计16个测温孔，其中叶背4个、叶盆12个，这16个测温孔在叶背或叶盆上均匀布置；
步骤2、制造蜡模模组，蜡模模组的形状和铸件的形状和大小相同；
步骤3、准备蜡棒，蜡棒的直径为4mm，长度10mm，热电偶陶瓷保护管直径为3.5mm。
步骤4、根据熔模铸造常规工艺对蜡模模组进行制壳，制壳工艺进行到3层时，即总层数的一半时暂停制壳。
步骤5、根据设计好的测温孔的位置，在壳体上粘结蜡棒，蜡棒垂直于粘结处的壳体表面。
步骤6、对粘好蜡棒的模壳继续制壳，直至完成所有层数。
步骤7、对模壳进行脱蜡和焙烧处理。
案例2：某机高压涡轮导向叶片测温模壳的制造方法包括以下步骤：
步骤1、根据铸件组合图设计12个测温孔，其中叶背4个，叶盆8个，这12个测温孔在叶背或叶盆上均匀布置；
步骤2、制造蜡模模组，蜡模模组的形状和铸件的形状和大小相同。
步骤3、准备直径4mm，长度8mm的蜡棒。
步骤4、根据熔模铸造常规工艺对蜡模模组进行制壳，制壳工艺进行到一半4层时，即总层数的一半时暂停。
步骤5、在模壳上粘结蜡棒，粘结位置即设计的测温孔的位置，蜡棒垂直于粘结处的壳体表面。
步骤6、对粘好蜡棒的模壳继续制壳直至完成制壳。
步骤7、对模壳进行脱蜡和焙烧处理。

Claims (6)

1.一种测温用模壳，其特征在于，包括与铸件适配的壳体(1)，壳体(1)外表面上设置有若干用于固定带陶瓷管的热电偶的测温孔(2)，所述测温孔(2)为盲孔，测温孔(2)的数量大于等于温度采集仪的通道数。
2.根据权利要求1所述的一种测温用模壳，其特征在于，测温孔(2)在壳体(1)上均匀布置。
3.一种测温用模壳的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、制造蜡模模组，蜡模模组的形状和铸件的形状和大小相同；
步骤2、采用耐火材料对蜡模模组进行制壳，制两层至总层数的二分之一后，暂停制壳；
步骤3、在步骤2制得的壳体上粘结蜡棒，蜡棒粘结的位置即为测温孔的位置，蜡棒与模壳表面垂直；准备圆柱形的蜡棒，蜡棒直径壁热电偶陶瓷保护管直径大1mm～2mm，蜡棒长度大于模壳的总厚度减去步骤2中形成的壳体(1)的厚度；
步骤4、对粘好蜡棒的模壳继续制壳，直至完成制壳；
步骤5、对壳体(1)进行脱蜡和焙烧处理，去掉蜡棒以及残留在壳体上的蜡以及壳体中的水分，脱除蜡棒后壳体表面会留下盲孔，这些盲孔即测温孔。
4.根据权利要求3所述的一种测温用模壳的制造方法，其特征在于，在步骤3之前确定测温孔在壳体(1)上的位置，测温孔在壳体(1)上均匀设置，测温孔的数量大于等于温度采集仪的通道数。
5.根据权利要求3所述的一种测温用模壳的制造方法，其特征在于，步骤3中，用到的蜡棒的长度比测温孔的深度大1mm～2mm。
6.根据权利要求3所述的一种测温用模壳的制造方法，其特征在于，步骤2中采用的耐火材料为莫来石。
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