CN111992674B - 一种轻合金铸件用高强韧易脱除复合陶瓷型芯的制备工艺 - Google Patents

一种轻合金铸件用高强韧易脱除复合陶瓷型芯的制备工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN111992674B
CN111992674B CN202010752299.1A CN202010752299A CN111992674B CN 111992674 B CN111992674 B CN 111992674B CN 202010752299 A CN202010752299 A CN 202010752299A CN 111992674 B CN111992674 B CN 111992674B
Authority
CN
China
Prior art keywords
core
powder
ceramic core
light alloy
calcium oxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010752299.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111992674A (zh
Inventor
刘蓬波
刘亦硕
隋玉华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dongying Chengyang Precision Machinery Co ltd
Original Assignee
Dongying Chengyang Precision Machinery Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dongying Chengyang Precision Machinery Co ltd filed Critical Dongying Chengyang Precision Machinery Co ltd
Priority to CN202010752299.1A priority Critical patent/CN111992674B/zh
Publication of CN111992674A publication Critical patent/CN111992674A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111992674B publication Critical patent/CN111992674B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/10—Cores; Manufacture or installation of cores
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/02—Sand moulds or like moulds for shaped castings
    • B22C9/04—Use of lost patterns
    • B22C9/043—Removing the consumable pattern
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B3/00—Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor
    • B28B3/02—Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor wherein a ram exerts pressure on the material in a moulding space; Ram heads of special form

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Mold Materials And Core Materials (AREA)

Abstract

本发明提供了一种轻合金铸件用高强韧易脱除复合陶瓷型芯的制备工艺，具体步骤为：首先混制复合氧化钙基陶瓷型芯粉料，所述粉料由氧化钙、氧化镁及植物纤维组成，粉料混制完毕后，添加聚乙烯醇增塑剂与酒精溶剂，制备坯料并进行造粒，干燥后采用压力进行成型，对成型后的型芯进行修整，采用树脂对型芯表面进行强化，干燥后制得复合氧化钙基陶瓷型芯。该方法不经历传统烧结过程，直接用精密铸造过程，可以保证型芯的工艺性能及使用性能要求，从而满足内腔多孔结构铝、镁等轻合金铸件的制备需求。

Description

一种轻合金铸件用高强韧易脱除复合陶瓷型芯的制备工艺
技术领域
本发明属于精密铸造技术领域，特别涉及铸造铝、镁轻合金用陶瓷型芯的制备工艺。
背景技术
铝合金、镁合金等轻合金广泛应用于制备形状复杂、承力较小的结构铸件，如中介机匣、附件机匣以及驱动变速系统外壳等。这类结构件通常具有复杂的多孔内腔结构。由于其内腔薄厚不均，尺寸差别大，精度要求高，采用普通铸造方法制备难度较大，成品率很低。目前，工业上广泛采用可溶解盐类型芯形成这些复杂多孔内腔结构。由于盐类型芯强度较低且脆性较大，在模壳脱蜡过程或浇注过程中，较脆的盐芯在受热应力下容易形成裂纹或裂缝，导致浇注时合金液渗入到内腔盐芯中的裂纹或裂缝处，形成金属毛刺或隔断金属片，这些缺陷无法或难以修复，最终铸件只能报废。若采用树脂砂芯则容易形成气孔、飞翅等多种缺陷。而采用常规的氧化铝基或二氧化硅陶瓷型芯形成铸件内腔结构时，由于铸件合金的限制，陶瓷型芯难以脱除。
因此，如何制备一种适用于精密铸造工艺的高强韧性易脱除型芯仍然是目前铝镁等轻合金铸件生产中急需解决的问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种轻合金铸件用高强韧易脱除复合陶瓷型芯的制备工艺，以满足内腔多孔结构铝、镁轻合金铸件的制备需求。
本发明技术方案如下：
一种轻合金铸件用高强韧易脱除复合陶瓷型芯的制备工艺，其特征在于：首先混制复合氧化钙基陶瓷型芯粉料，所述粉料由氧化钙、氧化镁及植物纤维组成；粉料混制完毕后，添加增塑剂，所述增塑剂由聚乙烯醇与酒精溶剂组成；制备坯料并进行造粒，干燥后采用压力进行成型；对成型后的型芯进行修整，采用树脂对型芯表面进行强化，干燥后制得复合氧化钙基陶瓷型芯。
作为优选的技术方案：
所述陶瓷粉料中的氧化钙与氧化镁粉的粒度分别为80-100目与400-600目，两者质量比为(70-90％)：(10-30％)；所述植物纤维为工业用木纤维、麻类纤维、竹纤维等，直径控制在20-200μm，长度为2-10mm。
所述陶瓷粉料与植物纤维的质量比为(95-99％)：(1-5％)。
陶瓷粉料及植物纤维之和与聚乙烯醇的质量比为(82-88％)：(12-18％)。
增塑剂中，聚乙烯醇与酒精溶剂质量比为(10-30％)：(70-90％)。
型芯采用压力成型，成型压强为100-180MPa，保压时间10-30秒。
所述型芯经修整后需在其表面涂覆一层树脂进行防水处理，防水层由树脂、固化剂及丙酮组成，三者质量比为(10-25％)：(5-10％)：(65-85％)，将以上材料配制成防水层溶液后搅拌均匀，将型芯浸入到防水层溶液中浸泡10-30分钟，取出，在空气中室温条件下干燥4-8小时。
按照本发明所述工艺制备得到的轻合金铸件用高强韧易脱除复合陶瓷型芯其抗弯强度大于20MPa，冲击韧性大于0.1KJ/m2。
本发明还提供了采用所述复合陶瓷型芯制备轻合金铸件的方法，其特征在于：将所述复合陶瓷型芯放入铸件模具中进行蜡模成型，然后采用精密铸造工艺制备铸件模壳，模壳干燥后进行脱蜡处理；模壳在使用前进行焙烧，焙烧温度850-1050℃，时间4-6小时，烧结后模壳(型芯)需24小时内使用；铸件浇注完成后，采用水冲击方法可以很容易的脱除型芯，水冲击压力控制在5-50个大气压。
其中：蜡模采用注射方式成型，注射压力3-5个大气压，注射时间10-60秒，保压时间10-60秒；脱蜡采用蒸气脱蜡，蒸气压力6-8个大气压，时间5-15秒。
本发明利用氧化钙的良好脱除性、纤维的增韧及树脂防水等特性，利用压力成型方式即可制备高强韧易脱除陶瓷型芯，不经历传统烧结过程，直接用精密铸造过程，保证型芯的工艺性能及使用性能要求。
附图说明
图1蜡模照片(含型芯)。
具体实施方式
实施例1
首先混制复合氧化钙基陶瓷型芯粉料，粉料由氧化钙粉料、氧化镁及植物纤维组成，陶瓷粉料中的氧化钙与氧化镁粉的粒度分别为80目与400目，两者质量比为70％：30％；植物纤维为工业用木纤维，直径控制在20-50μm，长度为2-4mm；陶瓷粉料与纤维的质量比为95％:5％；粉料混制完毕后，添加增塑剂(聚乙烯醇与酒精溶剂质量比为10％:90％)。陶瓷粉料及纤维之和与聚乙烯醇的质量比为85％：15％；制备坯料并进行造粒，干燥后成型，型芯成型压力为100MPa，保压时间10秒，所得陶瓷型芯抗弯强度35MPa，冲击韧性0.12KJ/m2；对型芯进行修整，型芯修整后在型芯表面涂覆一层树脂进行防水处理。防水层由树脂、固化剂及丙酮组成，三者质量比为20％：10％：70％，防水层溶液配制好后搅拌均匀，然后将型芯浸入到防水层溶液中浸泡10分钟，取出，在空气中室温条件下干燥4小时。
将复合陶瓷型芯放入铸件模具中进行蜡模成型，蜡模采用注射方式成型，注射压力3个大气压，注射时间10秒，保压时间60秒，制备蜡模(含型芯)见图1；铸件模壳采用精密铸造工艺制备，模壳干燥后进行脱蜡处理，脱蜡采用蒸气脱蜡，蒸气压力6个大气压，时间5秒；模壳在使用前进行焙烧，焙烧温度850℃，时间4小时，烧结后模壳24小时内使用。合金采用ZL114A铝合金，铸件浇注完成后，采用水冲击方法脱除型芯，水冲击压力控制在20个大气压。
实施例2
首先混制复合氧化钙基陶瓷型芯粉料，粉料由氧化钙粉料、氧化镁粉及植物纤维组成，陶瓷粉料中的氧化钙与氧化镁粉的粒度分别为100目与400目，两者质量比为90％：10％；植物纤维为工业用麻类纤维，直径控制在20-50μm，长度为2-5mm；陶瓷粉料与纤维的质量比为98％：2％；粉料混制完毕后，添加增塑剂(聚乙烯醇与酒精溶剂质量比为20％:80％)。陶瓷粉料及纤维之和与聚乙烯醇的质量比为86％：14％；制备坯料并进行造粒，干燥后成型，成型压力为120MPa，保压时间30秒，所得陶瓷型芯抗弯强度38MPa，冲击韧性0.11KJ/m2；对型芯进行修整，然后在型芯表面涂覆一层树脂进行防水处理。防水层由树脂、固化剂及丙酮组成，三者质量比为24％：8％：68％，防水层溶液配制好后搅拌均匀，然后将型芯浸入到防水层溶液中浸泡30分钟，取出，在空气中室温条件下干燥8小时，制备得到陶瓷型芯；
将复合陶瓷型芯放入铸件模具中进行蜡模成型，蜡模采用注射方式成型，注射压力5个大气压，注射时间10秒，保压时间10秒；铸件模壳采用精密铸造工艺制备，模壳干燥后进行脱蜡处理，脱蜡采用蒸气脱蜡，蒸气压力6个大气压，时间15秒；模壳在使用前进行焙烧，焙烧温度1050℃，时间4小时，烧结后模壳24小时内使用。合金采用ZM3镁合金，铸件浇注完成后，采用水冲击方法脱除型芯，水冲击压力控制在25个大气压。
实施例3
首先混制复合氧化钙基陶瓷型芯粉料，粉料由氧化钙粉料、氧化镁粉及植物纤维组成，陶瓷粉料中的氧化钙与氧化镁粉的粒度分别为100目与600目，两者质量比为75％：25％；植物纤维为工业用竹纤维，直径控制在40-80μm，长度为2-6mm；陶瓷粉料与纤维的质量比为96％：4％；粉料混制完毕后，添加增塑剂(聚乙烯醇与酒精溶剂质量比为30％:70％)。陶瓷粉料及纤维之和与聚乙烯醇的质量比为85％：15％；制备坯料并进行造粒，干燥后成型，成型压力为150MPa，保压时间10秒，所得陶瓷型芯抗弯强度36MPa，冲击韧性0.12KJ/m2；对型芯进行修整，然后在型芯表面涂覆一层树脂进行防水处理。防水层由树脂、固化剂及丙酮组成，三者质量比为20％：10％：70％，防水层溶液配制好后搅拌均匀，然后将型芯浸入到防水层溶液中浸泡30分钟，取出，在空气中室温条件下干燥4小时，制备得到陶瓷型芯；
将复合陶瓷型芯放入铸件模具中进行蜡模成型，蜡模采用注射方式成型，注射压力3个大气压，注射时间60秒，保压时间60秒；铸件模壳采用精密铸造工艺制备，模壳干燥后进行脱蜡处理，脱蜡采用蒸气脱蜡，蒸气压力8个大气压，时间5秒；模壳在使用前进行焙烧，焙烧温度850℃，时间6小时，烧结后模壳24小时内使用。合金采用ZM2镁合金，铸件浇注完成后，采用水冲击方法脱除型芯，水冲击压力控制在15个大气压。
实施例4
首先混制复合氧化钙基陶瓷型芯粉料，粉料由氧化钙粉料、氧化镁粉及植物纤维组成，陶瓷粉料中的氧化钙与氧化镁粉的粒度分别为80目与600目，两者质量比为90％：10％；植物纤维为工业用木纤，直径控制在20-50μm，长度为2-6mm；陶瓷粉料与纤维的质量比为97％：3％；粉料混制完毕后，添加增塑剂(聚乙烯醇与酒精溶剂质量比为10％:90％)。陶瓷粉料及纤维之和与聚乙烯醇的质量比为88％：12％；制备坯料并进行造粒，干燥后成型，成型压力为130MPa，保压时间30秒，所得陶瓷型芯抗弯强度31MPa，冲击韧性0.15KJ/m2；对型芯进行修整，然后在型芯表面涂覆一层树脂进行防水处理。防水层由树脂、固化剂及丙酮组成，三者质量比为16％：8％：76％，防水层溶液配制好后搅拌均匀，然后将型芯浸入到防水层溶液中浸泡30分钟，取出，在空气中室温条件下干燥8小时，制备得到陶瓷型芯；
将复合陶瓷型芯放入铸件模具中进行蜡模成型，蜡模采用注射方式成型，注射压力5个大气压，注射时间20秒，保压时间30秒；铸件模壳采用精密铸造工艺制备，模壳干燥后进行脱蜡处理，脱蜡采用蒸气脱蜡，蒸气压力7个大气压，时间12秒；模壳在使用前进行焙烧，焙烧温度900℃，时间5小时，烧结后模壳24小时内使用。合金采用ZM6镁合金，铸件浇注完成后，采用水冲击方法脱除型芯，水冲击压力控制在30个大气压。
本发明未尽事宜为公知技术。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种轻合金铸件用高强韧易脱除复合陶瓷型芯的制备工艺，其特征在于：首先混制复合氧化钙基陶瓷型芯粉料，所述陶瓷型芯粉料由氧化钙、氧化镁及植物纤维组成；粉料混制完毕后，添加增塑剂，增塑剂由聚乙烯醇与酒精溶剂组成；制备坯料并进行造粒，干燥后采用压力进行成型，成型压强为100-180MPa，保压时间10-30秒；对成型后的型芯进行修整，采用树脂对型芯表面进行强化，干燥后制得复合氧化钙基陶瓷型芯；
陶瓷粉料中的氧化钙与氧化镁粉的粒度分别为80-100目与400-600目，两者质量比为70-90%：10-30%；所述植物纤维直径控制在20-200μm，长度为2-10mm；陶瓷粉料与植物纤维的质量比为95-99%：1-5%；
陶瓷粉料及植物纤维之和与聚乙烯醇质量比为82-88%：12-18%；增塑剂中，聚乙烯醇与酒精溶剂质量比为10-30%：70-90%。
2.按照权利要求1所述轻合金铸件用高强韧易脱除复合陶瓷型芯的制备工艺，其特征在于：所述植物纤维为工业用木纤维、麻类纤维、竹纤维。
3.按照权利要求1所述轻合金铸件用高强韧易脱除复合陶瓷型芯的制备工艺，其特征在于：所述型芯经修整后在型芯表面涂覆一层树脂进行防水处理，防水层由树脂、固化剂及丙酮组成，三者质量比为10-25%：5-10%：65-85%，将以上材料配制成防水层溶液后搅拌均匀，将型芯浸入到防水层溶液中浸泡10-30分钟，取出，在空气中室温条件下干燥4-8小时。
4.一种按照权利要求1所述工艺制备得到的轻合金铸件用高强韧易脱除复合陶瓷型芯，其特征在于：所述复合陶瓷型芯抗弯强度大于20MPa， 冲击韧性大于0.1KJ/m2。
5.一种采用权利要求4所述复合陶瓷型芯制备轻合金铸件的方法，其特征在于：将所述复合陶瓷型芯放入铸件模具中进行蜡模成型，然后采用精密铸造工艺制备铸件模壳，模壳干燥后进行脱蜡处理；模壳在使用前进行焙烧，焙烧温度850-1050℃，时间4-6小时，烧结后模壳需24小时内使用；铸件浇注完成后，采用水冲击方法脱除型芯，水冲击压力控制在5-50个大气压。
6.按照权利要求5所述制备轻合金铸件的方法，其特征在于：蜡模采用注射方式成型，注射压力3-5个大气压，注射时间10-60秒，保压时间10-60秒。
7.按照权利要求5所述制备轻合金铸件的方法，其特征在于：脱蜡采用蒸气脱蜡，蒸气压力6-8个大气压，时间5-15秒。
CN202010752299.1A 2020-07-30 2020-07-30 一种轻合金铸件用高强韧易脱除复合陶瓷型芯的制备工艺 Active CN111992674B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010752299.1A CN111992674B (zh) 2020-07-30 2020-07-30 一种轻合金铸件用高强韧易脱除复合陶瓷型芯的制备工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010752299.1A CN111992674B (zh) 2020-07-30 2020-07-30 一种轻合金铸件用高强韧易脱除复合陶瓷型芯的制备工艺

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111992674A CN111992674A (zh) 2020-11-27
CN111992674B true CN111992674B (zh) 2022-11-08

Family

ID=73463310

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010752299.1A Active CN111992674B (zh) 2020-07-30 2020-07-30 一种轻合金铸件用高强韧易脱除复合陶瓷型芯的制备工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111992674B (zh)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102924062B (zh) * 2012-10-25 2014-04-16 北京航空航天大学 一种氧化钙基陶瓷型芯的制备方法
CN104129975B (zh) * 2014-05-24 2016-04-13 芜湖浙鑫新能源有限公司 一种稀土包覆氧化钙基陶瓷型芯
CN107745082A (zh) * 2017-09-01 2018-03-02 东风精密铸造安徽有限公司 一种热压注陶瓷型芯及其制备方法
CN107737880A (zh) * 2017-09-01 2018-02-27 东风精密铸造安徽有限公司 一种水溶性陶瓷型芯及其制备方法
CN108751949A (zh) * 2018-05-04 2018-11-06 佛山市锋东复合材料有限公司 一种复合陶瓷型芯的制造方法
CN109550904A (zh) * 2019-01-03 2019-04-02 安徽应流久源核能新材料科技有限公司 一种以粉体为原料的水溶性陶瓷型芯及其制备方法
CN110342914A (zh) * 2019-07-03 2019-10-18 金永和精工制造股份有限公司 一种陶瓷型芯及制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111992674A (zh) 2020-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102039375B (zh) 一种快速制备高温合金空心叶片铸件的方法
WO2017114064A1 (zh) 一种环保精铸模壳的制备方法
JP2008006502A (ja) 鋳型の形成方法
CN106927798B (zh) 一种水溶性陶瓷型芯及其制备方法
CN109894575B (zh) 一种涡轮增压器涡壳以及泵类零件的熔模铸造型芯生产工艺
US20200276634A1 (en) Method for producing a ceramic core for the production of a casting having hollow structures and a ceramic core
WO2017114065A1 (zh) 一种环保铸造材料的制备方法
WO2017114078A1 (zh) 一种发动机部件的制备方法
CN109365749B (zh) 熔模精密制造真空热成形生产工艺
CN105583364A (zh) 一种形成钛合金铸件小尺寸复杂型腔的铸造工艺
JP4918227B2 (ja) 多層セラミックシェル鋳型を製造する方法とその使用
CN112808935B (zh) 高强度、易清理硅溶胶制壳工艺
CN111992674B (zh) 一种轻合金铸件用高强韧易脱除复合陶瓷型芯的制备工艺
CN114074177A (zh) 一种脆性材料用熔模精密铸造型壳的制备方法
CN112250473B (zh) 一种梯度多孔陶瓷型芯及其制备方法
CN105855467A (zh) 一种精密铸造蜡芯内模及蜡芯制作方法
CN115837445A (zh) 一种基于3d打印的钛合金铸造用砂型/芯的制备方法
CN111266521A (zh) 一种铸造用复合砂芯及其制备方法
CN113211601B (zh) 一种陶瓷芯及其制备方法和应用
CN113020544A (zh) 一种钛合金铸字用陶瓷型芯的制备方法
CN114180945A (zh) 一种陶瓷型芯型壳一体件增材制造方法
CN113579173A (zh) 一种控制臂空心薄壁砂芯的制作工艺
CN103949587A (zh) 一种降低反重力铸造大型壁厚突变类镍基高温合金铸件铸造应力的铸型制备方法
CN113059121A (zh) 一种消除深孔铸壳缺陷的精密铸造工艺
CN112979333A (zh) 钛酸钾晶须增强的硅基陶瓷型芯3d打印制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant