CN111761027B - 一种通过光敏树脂模制作钛及钛合金精铸件的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
一种通过光敏树脂模制作钛及钛合金精铸件的工艺方法，在光敏树脂模上增设工艺孔和工艺导管，在模壳焙烧时向模壳内腔中通入空气，加快光敏树脂在模壳内腔中分解的过程，使光敏树脂模在受热膨胀并出现涨壳之前就已经快速分解减小，防止涨壳现象的产生，避免模壳内腔面层材料脱落，减少模壳的掉渣缺陷，工艺导管分解后在会模壳靠近底部的一侧形成多个排水孔，配合蜡棒进行封堵后，对模壳内腔进行清洗并持续晃动，清洗后水从排水孔直接排出，能够避免杂质在模壳内腔中沉积，保证将杂质从模壳内腔中清洗的效果，从而减少杂质在模壳内腔中残留后对铸件浇注的不利影响，减少麻坑、渣孔等表面缺陷和内部夹杂缺陷的产生，提升铸件表面质量和内部质量。
Description
技术领域
本发明涉及钛及钛合金熔模精密铸造领域，尤其涉及一种通过光敏树脂模制作钛及钛合金精铸件的工艺方法。
背景技术
目前，光敏树脂模在钛合金精铸件中的应用越来越广泛。对于单件、小批量、不易开金属模具的铸件来说，该方法优势明显，能够快速、精确地制造出复杂的零部件，大大缩短了新产品研制的周期。但在实际生产中却存在掉渣倾向明显、铸件表面和内部质量差的问题。现有采用光敏树脂模制作精铸件主要包括以下工序：制作光敏树脂模——组焊蜡树——模壳制作——脱蜡处理——模壳焙烧——浇注铸件。其中在脱蜡和模壳焙烧工序容易使模壳产生掉渣缺陷并在模壳的内腔中残留杂质，原因如下：
在脱蜡处理和模壳焙烧过程中，都会将模壳以及模壳内腔中的光敏树脂模加热至高温状态，而光敏树脂的热膨胀系数高于现有的模壳材料，高温的光敏树脂模就会在模壳内腔中出现涨壳现象，使模壳内腔出现面层材料脱落，导致模壳出现掉渣缺陷局部损坏；并且，由于光敏树脂属于热固性材料，因此光敏树脂模在焙烧过程中仅会发生软化，而不会熔化为流体，使光敏树脂难以从模壳内腔中自动流出，导致光敏树脂模经焙烧脱除后会在模壳内腔中残留较多的灰分。模壳涨壳后掉渣脱落的杂质、以及光敏树脂模残留的灰分都会对铸件浇注的质量产生不利影响，若杂质残留在铸件的表面，就会形成麻坑、渣孔等表面缺陷，若杂质混入了铸件内部，则会形成内部夹杂缺陷，最终导致铸件表面质量和内部质量不符合要求。
发明内容
为解决上述现有采用光敏树脂模制作钛及钛合金精铸件时掉渣倾向明显、铸件表面和内部质量差的问题，本发明提供了一种通过光敏树脂模制作钛及钛合金精铸件的工艺方法。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种通过光敏树脂模制作钛及钛合金精铸件的工艺方法，包括以下步骤：
步骤一、采用激光快速成型机制作光敏树脂模；
步骤二、将多个光敏树脂模组焊成蜡树；
步骤三、对蜡树进行浸浆和撒砂，制作出模壳；
步骤四、脱蜡处理；
步骤五、对模壳进行焙烧，将光敏树脂从模壳内腔中脱除；
步骤六、模壳清洗；
步骤七、模壳烘干；
步骤八、向模壳内腔中浇注钛或钛合金熔液，得到精铸件；
步骤一中，在光敏树脂模靠近底部的一侧开设多个工艺孔，并在多个工艺孔上分别增设一根工艺导管，工艺导管为从工艺孔的孔口向光敏树脂模外侧延伸的直管，工艺导管与光敏树脂模在激光快速成型机内一体成型，工艺孔的直径为8mm～20mm，工艺导管的长度为25～30mm；
步骤五中，当焙烧炉内加热至350℃～600℃时，通过鼓风机向焙烧炉内通入空气，使空气经工艺导管和工艺孔流入模壳内腔中，以便于光敏树脂在模壳内腔中分解，并使光敏树脂模脱除后能够在模壳靠近底部的一侧形成多个与工艺导管和工艺孔分别对应的排水孔；
步骤六中，将多根蜡棒分别插入多个排水孔内进行封堵，然后从模壳的主浇口向模壳内腔中倒入软化水，使软化水充满模壳内腔的60%～70%，对模壳进行晃动，然后拔出蜡棒使软化水通过排水孔流出，并在软化水流出时对模壳继续进行晃动，从而清洗出模壳内腔中的杂质；
步骤八中，将多个石墨堵头分别插入多个排水孔内进行封堵，然后向模壳内腔中浇注钛或钛合金熔液。
优选的，所述工艺孔的数量为1～3个。
优选的，多个工艺孔的轴线分别与各自的工艺导管的轴线重合设置。
优选的，步骤五中，将模壳加热至1000±10℃，保温8±0.1h，随炉冷却至200℃出炉，然后冷却至室温。
优选的，所述的软化水为进行重金属元素去除处理后得到的水。
优选的，步骤七中，将模壳放入烘干炉内烘干，烘干温度800±10℃，保温3±0.1h，随炉冷却至200℃出炉。
优选的，步骤八中，预先对石墨堵头在200℃进行烘干处理。
根据上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明中对光敏树脂模的结构、模壳焙烧和模壳清洗等工序进行了改进，与现有技术相比，通过在光敏树脂模上增设工艺孔和工艺导管，一方面，在模壳焙烧时能够向模壳内腔中额外通入空气，就能加快光敏树脂在模壳内腔中分解的过程，使光敏树脂模在受热膨胀并出现涨壳之前就已经快速分解减小，能够防止涨壳现象的产生，从而避免模壳内腔面层材料脱落，减少模壳的掉渣缺陷；另一方面，工艺导管分解后在会模壳靠近底部的一侧形成多个排水孔，配合蜡棒进行封堵后，能够极为方便的对模壳内腔进行清洗，并且清洗后水能够从排水孔直接排出，配合持续晃动的操作，能够避免杂质在模壳内腔中沉积，保证将杂质从模壳内腔中清洗的效果，从而减少杂质在模壳内腔中残留后对铸件浇注的不利影响，减少麻坑、渣孔等表面缺陷和内部夹杂缺陷的产生，提升了铸件表面质量和内部质量。
经实际验证，本发明制作的钛及钛合金精铸件，其表面和内部质量均符合标准（GJB2896A-2007） II类B级或A级的要求，且铸件不需再进行后续的缺陷处理，如打磨、钻孔、补焊等操作，大大提升了产品质量，缩短了制作周期。同时该工艺方法固化后，设计和实施过程简单，效果明显，能够满足铸件的生产要求。
附图说明
图1为实施例一的浇注示意图；
图2为图1的左视示意图；
图3为实施例一中模壳的示意图；
图4为图3的左视示意图；
图5为实施例二的浇注示意图；
图6为图5的左视示意图；
图7为实施例二中模壳的示意图；
图8为图7的左视示意图。
图中标记：1、浇注系统，2、模壳，3、排水孔。
具体实施方式
本发明提供了一种通过光敏树脂模制作钛及钛合金精铸件的工艺方法，包括以下步骤：
步骤一、采用激光快速成型机制作光敏树脂模；
步骤二、将多个光敏树脂模组焊成蜡树；
步骤三、对蜡树进行浸浆和撒砂，制作出模壳；
步骤四、脱蜡处理，将浇道内的蜡脱除；
步骤五、对模壳进行焙烧，将光敏树脂从模壳内腔中脱除；
步骤六、模壳清洗；
步骤七、模壳烘干；
步骤八、向模壳内腔中浇注钛或钛合金熔液，得到精铸件。
步骤一中，在光敏树脂模靠近底部的一侧开设多个工艺孔，并在多个工艺孔上分别增设一根工艺导管，工艺导管为从工艺孔的孔口向光敏树脂模外侧延伸的直管，工艺导管与光敏树脂模在激光快速成型机内一体成型，工艺孔的数量为1～3个，工艺孔的直径为8mm～20mm，工艺导管的长度为30mm左右，多个工艺孔的轴线分别与各自的工艺导管的轴线重合设置。
步骤五中，将模壳加热至1000±10℃，保温8±0.1h，随炉冷却至200℃出炉，然后冷却至室温。当焙烧炉内加热至350℃～600℃时，通过鼓风机向焙烧炉内通入空气，使空气经工艺导管和工艺孔流入模壳内腔中，以便于光敏树脂在模壳内腔中分解；光敏树脂模脱除后，原本的工艺导管就会消失，并在模壳靠近底部的一侧形成多个与工艺导管和工艺孔分别对应的排水孔。
步骤六中，将多根蜡棒分别插入多个排水孔内进行封堵，然后从模壳的主浇口向模壳内腔中倒入软化水，软化水为进行重金属元素去除处理后得到的水，倒入软化水的量满足使软化水充满模壳内腔的60%～70%，即模壳内腔的2/3左右，之后对模壳进行晃动，然后拔出蜡棒使软化水通过排水孔流出，并在软化水流出时对模壳继续进行晃动，从而清洗出模壳内腔中的杂质。
步骤七中，将模壳放入烘干炉内烘干，烘干温度800±10℃，保温3±0.1h，随炉冷却至200℃出炉。
步骤八中，将多个石墨堵头分别插入多个排水孔内进行封堵，然后向模壳内腔中浇注钛或钛合金熔液，封堵前预先对石墨堵头在200℃进行烘干处理。
实施例一、如图1-4所示，为采用本发明的方法制作一种装卸机的阶梯试块，浇注系统1与四个模壳2的顶部主浇口相连，即浇注系统1为顶注式，模壳2的外壁形状与阶梯试块的外形相匹配，模壳2靠近底端的侧壁上共有两个排水孔3。
实施例二、如图5-8所示，为采用本发明的方法制作一种装卸机的调整滑块，浇注系统1与三个模壳2的底部主浇口相连，即浇注系统1为底注式，模壳2的外壁形状与调整滑块的外形相匹配，模壳2靠近底端的侧壁上共有三个排水孔3。
实施例一和实施例二中，排水孔3均是通过焙烧前位于模壳2内部的光敏树脂模上的工艺导管经焙烧脱除后，在工艺导管消失的位置自动形成的，由于工艺导管的存在，焙烧时就能够向模壳2内通入空气，而排水孔3在对模壳2进行清洗时便于软化水将模壳2内的杂质从模壳的底侧带出。
Claims (4)
1.一种通过光敏树脂模制作钛及钛合金精铸件的工艺方法，包括以下步骤：
步骤一、采用激光快速成型机制作光敏树脂模；
步骤二、将多个光敏树脂模组焊成蜡树；
步骤三、对蜡树进行浸浆和撒砂，制作出模壳；
步骤四、脱蜡处理；
步骤五、对模壳进行焙烧，将光敏树脂从模壳内腔中脱除；
步骤六、模壳清洗；
步骤七、模壳烘干；
步骤八、向模壳内腔中浇注钛或钛合金熔液，得到精铸件；
其特征在于：步骤一中，在光敏树脂模靠近底部的一侧开设多个工艺孔，并在多个工艺孔上分别增设一根工艺导管，工艺导管为从工艺孔的孔口向光敏树脂模外侧延伸的直管，工艺导管与光敏树脂模在激光快速成型机内一体成型，工艺孔的直径为8mm～20mm，工艺导管的长度为25～30mm；
步骤五中，当焙烧炉内加热至350℃～600℃时，通过鼓风机向焙烧炉内通入空气，使空气经工艺导管和工艺孔流入模壳内腔中，以便于光敏树脂在模壳内腔中分解，并使光敏树脂模脱除后能够在模壳靠近底部的一侧形成多个与工艺导管和工艺孔分别对应的排水孔；
步骤六中，将多根蜡棒分别插入多个排水孔内进行封堵，然后从模壳的主浇口向模壳内腔中倒入软化水，使软化水充满模壳内腔的60%～70%，对模壳进行晃动，然后拔出蜡棒使软化水通过排水孔流出，并在软化水流出时对模壳继续进行晃动，从而清洗出模壳内腔中的杂质；
步骤八中，将多个石墨堵头分别插入多个排水孔内进行封堵，然后向模壳内腔中浇注钛或钛合金熔液；
步骤五中，将模壳加热至1000±10℃，保温8±0.1h，随炉冷却至200℃出炉，然后冷却至室温；
步骤七中，将模壳放入烘干炉内烘干，烘干温度800±10℃，保温3±0.1h，随炉冷却至200℃出炉；
步骤八中，预先对石墨堵头在200℃进行烘干处理。
2.根据权利要求1所述的一种通过光敏树脂模制作钛及钛合金精铸件的工艺方法，其特征在于：所述工艺孔的数量为1～3个。
3.根据权利要求2所述的一种通过光敏树脂模制作钛及钛合金精铸件的工艺方法，其特征在于：多个工艺孔的轴线分别与各自的工艺导管的轴线重合设置。
4.根据权利要求1所述的一种通过光敏树脂模制作钛及钛合金精铸件的工艺方法，其特征在于：所述的软化水为进行重金属元素去除处理后得到的水。
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