CN110328341A - 一种硅基陶瓷型芯脱除方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硅基陶瓷型芯脱除方法，包括以下步骤：将带有陶瓷型芯的铸件放置于充有碱液的反应釜衬筒中；对脱芯釜进行送电升温；在沸水池中浸泡冲刷；酸碱中和；沸水冲洗自干。相对于现有技术，本发明技术具有以下优势：通过加压升温的方式，减少了阻碍反应进行的凝胶状物质的产生，并加快脱芯液的渗透作用；采用不同结构类型的铸件釜内保温方案，避免了铸件因脱芯时间过长或碱液浓度过大而被腐蚀；完善脱芯后清理步骤，避免了因强碱脱芯残留的碱金属离子对铸件的腐蚀，并拓宽碱液选择范围。
Description
技术领域
本发明涉及精密铸造脱芯领域，特别涉及一种硅基陶瓷型芯脱除方法。
背景技术
陶瓷型芯经高温烧结及浇注合金后，结构较为紧密，颗粒间结合程度较高。普通的物理脱芯方法只适用于横截面较大而形状较为简单的铸件型芯，对于内腔复杂的薄壁陶瓷型芯，脱芯不完全且易对铸件造成机械损伤。化学腐蚀法脱除陶瓷型芯是利用脱芯液对型芯材料颗粒连接处的腐蚀破坏来实现的，能有效解决复杂型腔的脱芯问题。
型芯本身的脱芯性能与腐蚀过程的连续性是陶瓷型芯脱芯技术的关键因素。硅基陶瓷型芯具有良好的热稳定性和机械强度，被广泛应用于空心叶片等精密铸造领域。而且硅基陶瓷型芯的气孔率较高，能使脱芯液易于渗透进型芯内部，与型芯材料发生反应，促进脱芯过程不断进行。
目前最常用于硅基陶瓷型芯脱除方法是低温型碱液脱芯，又称碱煮。将铸件放入沸腾的30％-40％的碱液中，利用沸腾碱液的冲击搅动作用，以加速脱芯过程。碱煮对铸件的腐蚀性小，操作安全性高，但脱芯合格率较低，脱芯周期长。
利用脱芯釜加压升温，使脱芯液渗透作用加强，脱芯速度增加。同时加压可使碱液沸点升高，可在一定程度上增大反应温度。但当碱液浓度较高时，由于不能快速溶解反应产生的盐类物质，会在型腔内部形成凝胶，阻碍脱芯液与型芯颗粒的接触；而且加压过程中对铸件的耐高压性能有很高的要求。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种硅基陶瓷型芯脱除方法，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种硅基陶瓷型芯脱除方法，该硅基陶瓷型芯脱除方法包括以下步骤：
S1：将带有陶瓷型芯的铸件装入料筐中，用吊车将料筐放入充有碱液的脱芯釜衬筒中，并使碱液高出铸件50mm以上且低于衬筒上沿150mm以上，关闭并锁紧脱芯釜门；
S2：通过高温高压密闭环境，对脱芯釜进行送电升温，使碱液渗透进带有陶瓷型芯的铸件中发生腐蚀反应，保温6h—35h，并每隔10h补加沸水至原液面；
S3：断开电源并打开放气阀，待釜内外气压平衡后开启釜门，将带有铸件的料筐放置于沸水池中浸泡，利用钢刷和水流清洗铸件表面和内腔的碱液沉积与其他残留物，重复沸水浸泡与清洗步骤10次以上，直至残留物完全除尽，再用铁丝检查铸件内腔脱芯完成情况；
S4：用酸中和脱芯合格的铸件中残留碱液10min，清水冲洗干净，并用PH试纸测试铸件表面和内腔的酸碱度，直至PH值呈中性，否则重复步骤4；
S5：将冲刷干净的铸件放入沸水中清洗30min后，取出自干，即得脱芯完全的铸件。
优选的，S1中的碱液为浓度为45％—70％的KOH溶液。
优选的，S2中压力控制在0.3MPa—0.6MPa，碱液温度200℃以上，炉温控制在400℃—550℃。
优选的，S2中普通铸件保温6h—16h，大型叶片或结构类铸件保温16h—35h。
优选的，步骤S4中酸的浓度为5％的盐酸。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明通过脱芯釜加压升温，使脱芯液沸点升高，釜内蒸气温度增大，减少熔点高的凝胶状物质的产生，并且沸腾的碱液起到了冲击搅拌的作用，脱芯速率增加；
对不同结构类型的铸件采用专门的釜内保温措施，并及时补充沸水，以确保脱芯液与型芯颗粒的充分接触反应，以及避免造成因脱芯时间过长或碱液浓度过大而腐蚀铸件；
为避免残留碱金属离子在铸件服役过程中产生二次腐蚀，本发明完善了脱芯后清理措施，采用多次沸水冲刷、酸碱中和、冷水清洗、酸碱度检测、沸水清理自干的环节，使得即使采用强碱溶液脱芯的铸件，其离子残留量也微乎其微，同时相比于现有碱煮工艺30％-40％的碱液浓度，将碱液浓度选择范围拓宽至70％，进一步加快脱芯速率。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例1
(1)将带有陶瓷型芯的普通结构铸件装入料筐中，用吊车将料筐放入充有浓度为45％KOH溶液的脱芯釜衬筒中，并使碱液高出铸件50mm且低于衬筒上沿150mm，关闭并锁紧脱芯釜门；
(2)通过高温高压密闭环境，温度控制在400℃，压力控制在0.6MPa，对脱芯釜进行送电升温，使碱液渗透进带有陶瓷型芯的铸件中发生腐蚀反应，保温10h；
(3)断开电源并打开放气阀，待釜内外气压平衡后开启釜门，将带有铸件的料筐放置于沸水池中浸泡，利用钢刷和水流清洗铸件表面和内腔的碱液沉积与其他残留物，重复沸水浸泡与清洗步骤10次，再用铁丝检查铸件内腔脱芯完成情况；
(4)用浓度为5％的盐酸中和脱芯合格的铸件中残留碱液10min，清水冲洗干净，并用PH试纸测试铸件表面和内腔的酸碱度，直至PH值呈中性，否则重复步骤(4)；
(5)将冲刷干净的铸件放入沸水中清洗30min后，取出自干，即得脱芯完全的普通结构铸件。
实施例2
(1)将带有陶瓷型芯的普通结构铸件装入料筐中，用吊车将料筐放入充有浓度为55％KOH溶液的脱芯釜衬筒中，并使碱液高出铸件60mm且低于衬筒上沿150mm，关闭并锁紧脱芯釜门；
(2)通过高温高压密闭环境，温度控制在450℃，压力控制在0.4MPa，对脱芯釜进行送电升温，使碱液渗透进带有陶瓷型芯的铸件中发生腐蚀反应，保温6h；
(3)断开电源并打开放气阀，待釜内外气压平衡后开启釜门，将带有铸件的料筐放置于沸水池中浸泡，利用钢刷和水流清洗铸件表面和内腔的碱液沉积与其他残留物，重复沸水浸泡与清洗步骤12次，再用铁丝检查铸件内腔脱芯完成情况；
(4)用浓度为5％的盐酸中和脱芯合格的铸件中残留碱液10min，清水冲洗干净，并用PH试纸测试铸件表面和内腔的酸碱度，直至PH值呈中性，否则重复步骤(4)；
(5)将冲刷干净的铸件放入沸水中清洗30min后，取出自干，即得脱芯完全的普通结构铸件。
实施例3
(1)将带有陶瓷型芯的空心叶片装入料筐中，用吊车将料筐放入充有浓度为60％KOH溶液的脱芯釜衬筒中，并使碱液高出铸件50mm且低于衬筒上沿150mm，关闭并锁紧脱芯釜门；
(2)通过高温高压密闭环境，温度控制在500℃，压力控制在0.5MPa，对脱芯釜进行送电升温，使碱液渗透进带有陶瓷型芯的铸件中发生腐蚀反应，保温30h，并每隔10h补充沸水至原液面；
(3)断开电源并打开放气阀，待釜内外气压平衡后开启釜门，将带有铸件的料筐放置于沸水池中浸泡，利用钢刷和水流清洗铸件表面和内腔的碱液沉积与其他残留物，重复沸水浸泡与清洗步骤10次，再用铁丝检查铸件内腔脱芯完成情况；
(4)用浓度为5％的盐酸中和脱芯合格的铸件中残留碱液10min，清水冲洗干净，并用PH试纸测试铸件表面和内腔的酸碱度，直至PH值呈中性，否则重复步骤(4)；
(5)将冲刷干净的铸件放入沸水中清洗30min后，取出自干，即得脱芯完全的空心叶片。
实施例4
(1)将带有陶瓷型芯的空心叶片装入料筐中，用吊车将料筐放入充有浓度为70％KOH溶液的脱芯釜衬筒中，并使碱液高出铸件60mm且低于衬筒上沿150mm，关闭并锁紧脱芯釜门；
(2)通过高温高压密闭环境，温度控制在550℃，压力控制在0.6MPa，对脱芯釜进行送电升温，使碱液渗透进带有陶瓷型芯的铸件中发生腐蚀反应，保温20h，并每隔10h补充沸水至原液面；
(3)断开电源并打开放气阀，待釜内外气压平衡后开启釜门，将带有铸件的料筐放置于沸水池中浸泡，利用钢刷和水流清洗铸件表面和内腔的碱液沉积与其他残留物，重复沸水浸泡与清洗步骤12次，再用铁丝检查铸件内腔脱芯完成情况；
(4)用浓度为5％的盐酸中和脱芯合格的铸件中残留碱液10min，清水冲洗干净，并用PH试纸测试铸件表面和内腔的酸碱度，直至PH值呈中性，否则重复步骤(4)；
(5)将冲刷干净的铸件放入沸水中清洗30min后，取出自干，即得脱芯完全的空心叶片。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种硅基陶瓷型芯脱除方法，其特征在于，该硅基陶瓷型芯脱除方法包括以下步骤：
S1：将带有陶瓷型芯的铸件装入料筐中，用吊车将料筐放入充有碱液的脱芯釜衬筒中，并使碱液高出铸件50mm以上且低于衬筒上沿150mm以上，关闭并锁紧脱芯釜门；
S2：通过高温高压密闭环境，对脱芯釜进行送电升温，使碱液渗透进带有陶瓷型芯的铸件中发生腐蚀反应，保温6h—35h，并每隔10h补加沸水至原液面；
S3：断开电源并打开放气阀，待釜内外气压平衡后开启釜门，将带有铸件的料筐放置于沸水池中浸泡，利用钢刷和水流清洗铸件表面和内腔的碱液沉积与其他残留物，重复沸水浸泡与清洗步骤10次以上，直至残留物完全除尽，再用铁丝检查铸件内腔脱芯完成情况；
S4：用酸中和脱芯合格的铸件中残留碱液10min，清水冲洗干净，并用PH试纸测试铸件表面和内腔的酸碱度，直至PH值呈中性，否则重复步骤4；
S5：将冲刷干净的铸件放入沸水中清洗30min后，取出自干，即得脱芯完全的铸件。
2.根据权利要求1所述的硅基陶瓷型芯脱除方法，其特征在于，S1中的碱液为浓度为45％—70％的KOH溶液。
3.根据权利要求1所述的硅基陶瓷型芯脱除方法，其特征在于，S2中压力控制在0.3MPa—0.6MPa，碱液温度200℃以上，炉温控制在400℃—550℃。
4.根据权利要求1所述的硅基陶瓷型芯脱除方法，其特征在于，S2中普通铸件保温6h—16h，大型叶片或结构类铸件保温16h—35h。
5.根据权利要求1所述的硅基陶瓷型芯脱除方法，其特征在于，步骤S4中酸的浓度为5％的盐酸。
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