CN111136220A - 一种高温合金浇注用浇口杯成型工艺 - Google Patents

一种高温合金浇注用浇口杯成型工艺 Download PDF

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王磊
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刘振军
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Abstract

本发明提供了一种高温合金浇注用浇口杯成型工艺，包括S1：模型制备：选取中温蜡料作为原料，选取相应浇口杯模具，在模具使用前需要预热，喷涂脱模剂后，在MPI压蜡机上进行模型压制，得到浇口杯蜡模；S2：壳型制备：对浇口杯蜡模进行壳型制备，壳型包括7层，且从里到外逐层制备；壳型制备过程中均需上一层干燥后方可进行下一层的制备；待第7层干燥一段时间后，完成壳型制备；S3：壳型脱蜡：将制备好的壳型放入蒸汽脱蜡釜中进行脱蜡；S4：壳型焙烧：将脱蜡完成后的壳型整齐放入壳型焙烧炉中进行焙烧。本发明采用此工艺生产的浇口杯品质好，强度高，不易产生裂纹，在实际应用中不易损坏。

Description

一种高温合金浇注用浇口杯成型工艺
技术领域
本发明属于高温合金熔模铸造领域，尤其是涉及一种高温合金浇注用浇口杯成型工艺。
背景技术
高温合金因其使用环境严苛，承受较大应力，使用温度较高等特点被研究者称为超合金或热强合金。现在多采用真空熔炼技术和精密熔模铸造技术，高温合金往往密度较高，在浇注过程中，对壳型冲击较大。浇口杯作为高温合金浇注过程中必不可少的组成部分，起到承载钢液、稳流、阻渣、过滤夹渣作用。国内的浇口杯市场，往往产品品质较差，浇口杯强度低，易产生裂纹，在实际应用中往往很容易损坏。所以，我们提出一种能解决上述问题的一种高品质高温合金浇注用浇口杯的成型工艺。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种高温合金浇注用浇口杯成型工艺，采用此工艺生产的浇口杯品质好，强度高，不易产生裂纹，在实际应用中不易损坏。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种高温合金浇注用浇口杯成型工艺，包括以下步骤：
S1：模型制备：选取中温蜡料作为原料，选取相应浇口杯模具，在MPI压蜡机上进行模型压制，得到浇口杯蜡模；
S2：壳型制备：对浇口杯蜡模进行壳型制备，壳型包括7层，且从里到外逐层制备；其中，面层为第1层，涂料为硅溶胶加白刚玉粉料，撒100目的白刚玉砂；邻面层为第2层，涂料为硅溶胶加白刚玉粉料，撒100目的白刚玉砂；第3到6层为背层，第3层，涂料为硅溶胶加莫来石粉，撒砂材料为30-60目的莫来石，第4-6层，涂料为硅溶胶加莫来石粉，撒砂材料为16-30目的莫来石；第7层为封浆层，涂料为硅溶胶加莫来石粉，无撒砂；壳型制备过程中均需上一层干燥后方可进行下一层的制备；待第7层干燥一段时间后，完成壳型制备；
S3：壳型脱蜡：将制备好的壳型放入蒸汽脱蜡釜中进行脱蜡；其中，脱蜡工艺参数为：脱蜡压力4-6bar，脱蜡温度为150-170℃，保压时间为10-15min；脱蜡后的壳型需静置超过5个小时后进行焙烧；
S4：壳型焙烧：将脱蜡完成后的壳型整齐放入壳型焙烧炉中进行焙烧；其中，入炉温度要求小于500℃，在1050±20℃，保温4个小时后，在750℃以下温度出炉；完成浇口杯的成型。
进一步的，在步骤S1，其中，MPI压蜡机的工艺参数为：蜡温控制在58-65℃，注射压力为35-45bar，保压时间为60-120s。
进一步的，在步骤S2，其中，面层的涂料黏度控制在35-45S，其余各层的涂料黏度控制在8-13S。
进一步的，在步骤S2，壳型制备过程中，设置环境温湿度，具体为：面层和邻面层温度控制在18-20℃，湿度70-80％，其余各层温度控制在20-25℃，湿度为40-60％。
进一步的，在步骤S2，壳型制备过程中，各层制备后的干燥时间为：面层自干不小于17h，邻面层自干不小于17h，3到6层风干3-4h，7层风干不小于12h。
进一步的，在步骤S1，原料为回收料时，须用80目筛过滤后使用。
相对于现有技术，本发明所述的一种高温合金浇注用浇口杯成型工艺具有以下优势：
本发明所述的一种高温合金浇注用浇口杯成型工艺，本发明提供的浇口杯成型工艺方法简便，便于控制产品品质，可以提升产品质量，提高使用性能，增加产品使用寿命。其中，模型制备通过对MPI压蜡机的参数进行有效控制，减少蜡模成型过程中流纹，浇不足，裂纹等缺陷，可以提高成型浇口杯成型的尺寸精度和表面粗糙度；壳型制备对各层涂料种类和粘度、撒砂粒度、干燥时间、环境温湿度的控制，可以有效减少浇口杯涂料过程中分层、夹砂、麻坑等缺陷，可以有效改善浇口杯的表面质量和提高浇口杯强度；壳型脱蜡和壳型焙烧过程中对脱蜡和焙烧参数的设定，可以有效避免在脱蜡和焙烧过程中壳型变形和裂纹的产生，提高壳型高温强度。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为浇口杯蜡模的结构示意图；
图2为利用本发明的工艺制作的浇口杯的结构示意图；
图3为异形浇口杯蜡模的结构示意图；
图4为利用本发明的工艺制作的异形浇口杯的结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
实施例一、一种高温合金浇注用浇口杯成型工艺，包括以下步骤：
S1：模型制备：选取中温蜡料作为原料，若原料为回收料时，须用80目筛过滤后方可使用，选取相应浇口杯模具，在模具使用前需要预热，喷涂脱模剂后，在MPI压蜡机上进行模型压制，得到浇口杯蜡模，如图1所示，其中，MPI压蜡机的工艺参数为：蜡温控制在60℃，注射压力为40bar，保压时间为90s；
S2：壳型制备：对浇口杯蜡模进行壳型制备，壳型包括7层，且从里到外逐层制备；其中，面层为第1层，涂料为硅溶胶加白刚玉粉料，撒100目的白刚玉砂；邻面层为第2层，涂料为硅溶胶加白刚玉粉料，撒100目的白刚玉砂；第3到6层为背层，第3层，涂料为硅溶胶加莫来石粉，撒砂材料为30目的莫来石，第4-6层，涂料为硅溶胶加莫来石粉，撒砂材料为16目的莫来石；第7层为封浆层，涂料为硅溶胶加莫来石粉，无撒砂；壳型制备过程中均需上一层干燥后方可进行下一层的制备；待第7层干燥一段时间后，完成壳型制备；壳型制备过程中，各层制备后的干燥时间为：面层自干18h，邻面层自干18h，3到6层风干3.5h，7层风干18h；其中，面层的涂料黏度控制在35S，其余各层的涂料黏度控制在S；壳型制备过程中，设置环境温湿度，具体为：面层和邻面层温度控制在18℃，湿度70％，其余各层温度控制在22℃，湿度为40％；
S3：壳型脱蜡：将制备好的壳型放入蒸汽脱蜡釜中进行脱蜡；其中，脱蜡工艺参数为：脱蜡压力4bar，脱蜡温度为150℃，保压时间为10min；脱蜡后的壳型需静置7个小时后进行焙烧；
S4：壳型焙烧：将脱蜡完成后的壳型整齐放入壳型焙烧炉中进行焙烧；其中，入炉温度要求25℃，在1050±20℃，保温4个小时后，在25℃出炉；完成浇口杯的成型，如图2所示。
实施例二、一种高温合金浇注用浇口杯成型工艺，包括以下步骤：
S1：模型制备：选取中温蜡料作为原料，若原料为回收料时，须用80目筛过滤后方可使用，选取相应浇口杯模具，在模具使用前需要预热，喷涂脱模剂后，在MPI压蜡机上进行模型压制，得到浇口杯蜡模，如图1所示，其中，MPI压蜡机的工艺参数为：蜡温控制在62℃，注射压力为42bar，保压时间为120s；
S2：壳型制备：对浇口杯蜡模进行壳型制备，壳型包括7层，且从里到外逐层制备；其中，面层为第1层，涂料为硅溶胶加白刚玉粉料，撒100目的白刚玉砂；邻面层为第2层，涂料为硅溶胶加白刚玉粉料，撒100目的白刚玉砂；第3到6层为背层，第3层，涂料为硅溶胶加莫来石粉，撒砂材料为60目的莫来石，第4-6层，涂料为硅溶胶加莫来石粉，撒砂材料为30目的莫来石；第7层为封浆层，涂料为硅溶胶加莫来石粉，无撒砂；壳型制备过程中均需上一层干燥后方可进行下一层的制备；待第7层干燥一段时间后，完成壳型制备；壳型制备过程中，各层制备后的干燥时间为：面层自干20h，邻面层自干20h，3到6层风干4h，7层风干24h；其中，面层的涂料黏度控制在45S，其余各层涂料黏度控制在13S；壳型制备过程中，设置环境温湿度，具体为：面层和邻面层温度控制在20℃，湿度80％，其余各层温度控制在25℃，湿度为60％；
S3：壳型脱蜡：将制备好的壳型放入蒸汽脱蜡釜中进行脱蜡；其中，脱蜡工艺参数为：脱蜡压力6bar，脱蜡温度为170℃，保压时间为15min；脱蜡后的壳型需静置8个小时后进行焙烧；
S4：壳型焙烧：将脱蜡完成后的壳型整齐放入壳型焙烧炉中进行焙烧；其中，入炉温度要求50℃，在1070℃，保温4个小时后，在700℃出炉；完成浇口杯的成型，如图2所示。
各层涂料、撒砂材料、干燥条件的选用的有益效果如下，硅溶胶作为粘结剂，具有杂质少，性能稳定，是一种绿色环保的粘结剂。面层选用白刚玉作为粉料和撒砂材料，主要由于白刚玉具有较高的尺寸稳定性、热稳定性及高温化学稳定性，但其价格昂贵，多用于面层和邻面层，而背层采用莫来石是基于莫来石是一种性能优良应用较为广泛的背层材料。撒砂粒度从面层到背层逐渐变粗，是有利于上下层之间牢固结合，不易分层。7层采用不撒砂封浆操作，可以保证撒砂不散落，并增加整个型壳强度。对各层的干燥时间，环境温湿度的控制分布，主要由于面层和邻面层涂料较薄，容易干燥，故湿度高一些，温度低一些，不采用风干。背层涂料的过程中，上层壳型干燥后下层涂料中的水分渗透到上层，背层干燥时间过长，故需要相对低的环境湿度和风干来加速干燥。
浇口杯的模具形状不同，压蜡机制作的蜡模形状就会不同，从而得到的浇口杯的形状就会不同，本发明如图3所示为一种异形的浇口杯蜡模，利用异形浇口杯模具，制作异形浇口杯蜡模，采用本成型工艺得到异形浇口杯，如图4所示，所述异形浇口杯包括异形浇口杯本体，浇口杯本体顶端设有向外的翻沿，异形浇口杯本体由多段缓冲弧形区和多个阻渣区交错连接而成，浇口杯入口设置在异形浇口杯的上端面，浇口杯出口设置在异形浇口杯的下端面，且浇口杯入口的截面面积大于浇口杯出口的截面面积。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高温合金浇注用浇口杯成型工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1：模型制备：选取中温蜡料作为原料，选取相应浇口杯模具，在MPI压蜡机上进行模型压制，得到浇口杯蜡模；
S2：壳型制备：对浇口杯蜡模进行壳型制备，壳型包括7层，且从里到外逐层制备；其中，面层为第1层，涂料为硅溶胶加白刚玉粉料，撒100目的白刚玉砂；邻面层为第2层，涂料为硅溶胶加白刚玉粉料，撒100目的白刚玉砂；第3到6层为背层，第3层，涂料为硅溶胶加莫来石粉，撒砂材料为30-60目的莫来石，第4-6层，涂料为硅溶胶加莫来石粉，撒砂材料为16-30目的莫来石；第7层为封浆层，涂料为硅溶胶加莫来石粉，无撒砂；壳型制备过程中均需上一层干燥后方可进行下一层的制备；待第7层干燥一段时间后，完成壳型制备；
S3：壳型脱蜡：将制备好的壳型放入蒸汽脱蜡釜中进行脱蜡；其中，脱蜡工艺参数为：脱蜡压力4-6bar，脱蜡温度为150-170℃，保压时间为10-15min；脱蜡后的壳型需静置超过5个小时后进行焙烧；
S4：壳型焙烧：将脱蜡完成后的壳型整齐放入壳型焙烧炉中进行焙烧；其中，入炉温度要求小于500℃，在1050±20℃，保温4个小时后，在750℃以下温度出炉；完成浇口杯的成型。
2.根据权利要求1所述的一种高温合金浇注用浇口杯成型工艺，其特征在于：在步骤S1，MPI压蜡机的工艺参数为：蜡温控制在58-65℃，注射压力为35-45bar，保压时间为60-120s。
3.根据权利要求1所述的一种高温合金浇注用浇口杯成型工艺，其特征在于：在步骤S2，其中，面层的涂料黏度控制在35-45S，其余各层的涂料黏度控制在8-13S。
4.根据权利要求1所述的一种高温合金浇注用浇口杯成型工艺，其特征在于：在步骤S2，壳型制备过程中，设置环境温湿度，具体为：面层和邻面层温度控制在18-20℃，湿度70-80％，其余各层温度控制在20-25℃，湿度为40-60％。
5.根据权利要求1所述的一种高温合金浇注用浇口杯成型工艺，其特征在于：在步骤S2，壳型制备过程中，各层制备后的干燥时间为：面层自干不小于17h，邻面层自干不小于17h，3到6层风干3-4h，7层风干不小于12h。
6.根据权利要求1所述的一种高温合金浇注用浇口杯成型工艺，其特征在于：在步骤S1，原料为回收料时，须用80目筛过滤后使用。
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