CN108751949A - 一种复合陶瓷型芯的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合陶瓷型芯的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：A、调制陶瓷型芯原料；B、根据产品特点，设计制造锡合金中间模芯；C、在压力成型机中将陶瓷型芯原料压进带锡合金中间模芯的成型模具，压强控制在1～20MPa范围内，模具温度控制在90～160℃范围内，热压成型；D、成型后，将模具温度升高到锡合金的熔点，使得中间模芯熔化流出，完成陶瓷型芯的制造。本发明通过利用锡合金熔点低而且具有足够强度的特点，使得陶瓷型芯在压铸成型的时候，能够承受充模压力，从而使得热压成型后的陶瓷型芯具有良好的尺寸定性，从而得到结构复杂的陶瓷型芯。

Description

一种复合陶瓷型芯的制造方法
技术领域
本发明涉及精密铸造领域，特别是涉及一种陶瓷型芯的制造方法。
背景技术
精密铸造成型中铸件的复杂内腔及难以做壳的腔体主要通过预制的陶瓷型芯来成型，在铸件铸成后再设法清除型芯。现有技术中清除这种陶瓷型芯通常采用化学方法或者化学加物理方法，然而化学品的使用不但带来一定的环保问题，同时在脱模过程中容易对精密铸造件造成过度腐蚀而影响精度。为此，发明人曾经研发了一种可以采用热压注塑成型的陶瓷型芯，但是，有些内腔复杂的铸件中，生产所需要的型芯的结构也是相当复杂，而现有的模具加工方法中，在浇注后，难以脱模，从而导致这部分的陶瓷型芯难以加工处理。因此，造成结构复杂的铸件需要将其拆分开来铸造，然后再焊接成型。但是这种的成型方法，不仅工作效率低，而且产品的精度以及性能难以保证。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种能够加工出具有复杂结构的陶瓷型芯的制造方法。
本发明解决其技术问题的解决方案是：一种复合陶瓷型芯的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：A、调制陶瓷型芯原料；B、根据产品特点，设计制造锡合金中间模芯；C、在压力成型机中将陶瓷型芯原料压进带锡合金中间模芯的成型模具，压强控制在1～20MPa范围内，模具温度控制在90～160℃范围内，热压成型；D、成型后，将模具温度升高到锡合金的熔点，使得中间模芯熔化流出，完成陶瓷型芯的制造。
作为上述技术方案的进一步改进，步骤A中，所述的陶瓷型芯原料按重量百分比计由1～30％的耐高温陶瓷材料、5～15％的水性有机胶粘剂、1～20％的增塑剂、0.5～5％的脱模剂、0.01～3％的纤维和余量的氧化镁组成。
作为上述技术方案的进一步改进，所述耐高温陶瓷材料选自氧化铝、氧化硅、氧化锆、氧化锌、尖晶石、莫来石、锆英石、硅灰石、氮化铝、碳化硅中的至少一种；所述水性有机胶粘剂选自水性环氧树脂类、水性酚醛树脂类、水性丙烯酸树脂类中的至少一种；所述纤维选自植物纤维、化学合成纤维、无机纤维及金属纤维中的至少一种。
作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤B中，锡合金中间模芯采用铸造方法加工成型，所述铸造中，使用的铸造模采用的是硅胶模、3D打印模或金属模中的一种。
作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤C中，陶瓷型芯原料在倒入压力机之前，需要充分地搅拌。
作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤D中，成型模具内设有回收流道，熔化后的锡合金通过回收流道进行回收循环利用，在熔化了锡合金后，成型模具再开模，取出所需陶瓷型芯。
本发明的有益效果是：本发明通过利用锡合金熔点低而且具有足够强度的特点，使得陶瓷型芯在压铸成型的时候，能够承受充模压力，从而使得热压成型后的陶瓷型芯具有良好的尺寸稳定性；而且在热压成型后，陶瓷型芯的熔点要远高于锡合金的熔点，再通过升温的方式，将锡合金中间模芯熔化取出，从而得到结构复杂的陶瓷型芯。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
实施例1
一种陶瓷型芯，其按重量百分比计由30％的耐高温陶瓷材料、10％的水性有机胶粘剂、4％的增塑剂、2％的脱模剂、0.8％的纤维和余量的400目的氧化镁组成。
其中所述耐高温陶瓷材料按原料总重量百分比计由10％的1000目的氧化铝和20％的400目的氧化硅组成；所述水性有机胶粘剂为水性环氧树脂类胶粘剂；所述纤维由植物纤维和化学合成纤维混合而成。
通过调整原料配方，添加水性有机胶粘剂和纤维原料，使原料环保无污染且有助于提高陶瓷型芯的机械性能和热冲击性能，并进一步优化其中耐高温陶瓷材料的选用，使制备得到的陶瓷型芯与传统型芯相比具有低残余强度和高退让性，其采用物理清理即震动抛丸的方法就可清理，无需化学方法清理，从而满足了精密铸件型芯的高精度、溃散性好的要求。
制备方法：
将上述各原料组分混合均匀，利用硅胶模的方式加工出锡合金中间模芯，在压力成型机中将物料压进带锡合金中间模芯的模具，压强为5MPa，模具温度为150℃，热压成型100s后静置一段时间，接着升温到200℃，使得锡合金中间模芯熔化流出，完成陶瓷型芯制备过程。在陶瓷型芯热压成型的时候，由于模具温度低于锡合金的熔化温度，因此锡合金中间模芯在热压成型的时候，能够成为陶瓷型芯复杂内腔结构的型芯，而在陶瓷型芯成型后，由于陶瓷型芯具有良好的耐高温性能，再通过升高模具的温度，使得模具温度高于锡合金的熔化温度，使得中间模芯熔化流出，从而形成所需的具有复杂结构的陶瓷型芯。本发明陶瓷型芯的制备方法工艺简单快捷，无需长时间的球磨、脱脂和烧制过程，生产效率高、节能环保，利用锡合金中间模芯，可用于复杂形状的型芯的制备。
实施例2
一种陶瓷型芯，其按重量百分比计由5％的耐高温陶瓷材料、15％的水性有机胶粘剂、18％的增塑剂、0.6％的脱模剂、3％的纤维和余量的400目的氧化镁组成。
其中所述耐高温陶瓷材料按原料总重量百分比计由3.5％的100目的氧化铝和1.5％的2000目的氧化硅组成；所述水性有机胶粘剂为水性丙烯酸树脂类胶粘剂；所述纤维为无机纤维。
制备方法：
将上述各原料组分混合均匀，利用3D打印方法加工出锡合金中间模芯，在压力成型机中将物料压进带锡合金中间模芯的模具，压强为20MPa，模具温度为100℃，热压成型60s后静置一段时间，接着升温到190℃，使得锡合金中间模芯熔化流出，完成陶瓷型芯制备过程。
实施例3
一种陶瓷型芯，其按重量百分比计由23％的耐高温陶瓷材料、5％的水性有机胶粘剂、12％的增塑剂、5％的脱模剂、0.02％的纤维和余量的200目的氧化镁组成。
其中所述耐高温陶瓷材料为300目的碳化硅；所述水性有机胶粘剂为水性酚醛树脂类胶粘剂；所述纤维为金属纤维。
制备方法：
将上述各原料组分混合均匀，利用金属模铸造的方法加工出锡合金中间模芯，在压力成型机中将物料压进带锡合金中间模芯的模具，压强为12MPa，模具温度为120℃，热压成型250s后静置一段时间，接着升温到205℃，使得锡合金中间模芯熔化流出，完成陶瓷型芯制备过程。
实施例4
一种陶瓷型芯，其按重量百分比计由18％的耐高温陶瓷材料、15％的水性有机胶粘剂、20％的增塑剂、4％的脱模剂、3％的纤维和余量的300目的氧化镁组成。
其中所述耐高温陶瓷材料按原料总重量百分比计由15％的300目的氧化铝和3％的200目的氧化硅组成；所述水性有机胶粘剂为水性酚醛树脂类胶粘剂；所述纤维由植物纤维、化学合成纤维和金属纤维混合而成。
制备方法：
将上述各原料组分混合均匀，利用金属模铸造的方法加工出锡合金中间模芯，在压力成型机中将物料压进带锡合金中间模芯的模具，压强为2MPa，模具温度为160℃，热压成型300s后静置一段时间，接着升温到185℃，使得锡合金中间模芯熔化流出，完成陶瓷型芯制备过程。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.一种复合陶瓷型芯的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：
A、调制陶瓷型芯原料；
B、根据产品特点，设计制造锡合金中间模芯；
C、在压力成型机中将陶瓷型芯原料压进带锡合金中间模芯的成型模具，压强控制在1～20MPa范围内，模具温度控制在90～160℃范围内，热压成型；
D、成型后，将模具温度升高到锡合金的熔点，使得中间模芯熔化流出，完成陶瓷型芯的制造。
2.根据权利要求1所述的复合陶瓷型芯的制造方法，其特征在于：步骤A中，所述的陶瓷型芯原料按重量百分比计由1～30％的耐高温陶瓷材料、5～15％的水性有机胶粘剂、1～20％的增塑剂、0.5～5％的脱模剂、0.01～3％的纤维和余量的氧化镁组成。
3.根据权利要求2所述的复合陶瓷型芯的制造方法，其特征在于：所述耐高温陶瓷材料选自氧化铝、氧化硅、氧化锆、氧化锌、尖晶石、莫来石、锆英石、硅灰石、氮化铝、碳化硅中的至少一种；所述水性有机胶粘剂选自水性环氧树脂类、水性酚醛树脂类、水性丙烯酸树脂类中的至少一种；所述纤维选自植物纤维、化学合成纤维、无机纤维及金属纤维中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的复合陶瓷型芯的制造方法，其特征在于：所述步骤B中，锡合金中间模芯采用铸造方法加工成型，所述铸造中，使用的铸造模采用的是硅胶模、3D打印模或金属模中的一种。
5.根据权利要求1所述的复合陶瓷型芯的制造方法，其特征在于：所述步骤C中，陶瓷型芯原料在倒入压力机之前，需要充分地搅拌。
6.根据权利要求1所述的复合陶瓷型芯的制造方法，其特征在于：所述步骤D中，成型模具内设有回收流道，熔化后的锡合金通过回收流道进行回收循环利用，在熔化了锡合金后，成型模具再开模，取出所需陶瓷型芯。
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Address before: The town of Nanhai District, Guangdong city of Foshan province 528000 Luo Village happiness Industrial Park No. T2

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