CN112140282B - 一种提高硅基陶瓷型芯浆料流动性的方法 - Google Patents

一种提高硅基陶瓷型芯浆料流动性的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种提高硅基陶瓷型芯浆料流动性的方法，将配好的浆料放置于注射成型机自带的料缸里，开启加热系统，温度加热至85‑95℃；将套筒放置于料块模具之上，环形抵接面抵贴料块模具上表面，且注射孔正对注料口；开启冷水机组，使料块模具中的冷却管道中通入循环的冷却水；将浆料加入到套筒中；将活塞从套筒的上端开口伸入筒孔内，然后通过压力机给活塞施加注射压力，将套筒中的浆料依次经注射孔、注料口后注射到料块模具的料块型腔中，浆料中的气体经由排气通道排出，经保压及冷却成型获得致密度得到提高的料块；将料块重新加入料缸内进行加热，即可获得流动性已获得提高的浆料用于压制相应的硅基陶瓷型芯。

Description

一种提高硅基陶瓷型芯浆料流动性的方法
技术领域
本发明属于航空发动机制造领域，尤其是涉及一种提高硅基陶瓷型芯浆料流动性的方法。
背景技术
随着航空发动机空心叶片铸造技术的发展，对叶片内腔的冷却技术有了更高的要求，当前通过增加叶片内腔的复杂程度来改善其冷却效果。陶瓷型芯用于形成复杂空心叶片的内腔，陶瓷型芯浆料的流动性的好坏是制备复杂陶瓷型芯的关键因素之一。浆料流动性差，压制的湿芯也会出现各种问题，例如充型不完整、裂纹、凹坑、应力变形等等。
陶瓷型芯目前常用的成分为石英玻璃粉，其形成的浆料流动性较差，目前针对浆料流动性问题压制的湿芯主要是通过两个步骤进行改善，一是压制前先将模具加热一定温度，从而促进浆料成型，而后通过形胎矫正对湿芯进一步矫正。通过矫正，湿芯能得到一定的改善，但是效果还是不够理想，这就造成了陶瓷型芯成型效率低、合格率差，原料浪费等。
中国专利CN102836962公开了一种改善陶瓷型芯浆料流动性的方法，其将陶瓷型芯浆料加热到90-100℃，注入到一个圆柱体注塞筒内，在注塞筒下方设置有长10mm宽1mm厚10mm的细缝，对注塞筒中的陶瓷型芯浆料施加2-3MPa的压力，使其通过细缝，需如此反复挤压至少5次，以改善浆料的流动性。但此种方法，需要反复挤压至少5次，效率低，并且细缝尺寸非常小，注塞筒体积也很小，制作量严重受限，不适合大批量生产所需。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种提高硅基陶瓷型芯浆料流动性的方法，包括：
步骤一、将配好的浆料放置于注射成型机自带的料缸里，开启加热系统，温度加热至85-95℃；
步骤二、将料块成型组合装置的左、右模板手动拼接，放置于注射压力机并由其相应的横向压力机构保持左、右模板的拼接状态和料块模具整体的直立状态，套筒放置于料块模具之上，环形抵接面抵贴料块模具上表面，且注射孔正对注料口；开启冷水机组，使料块模具中的冷却管道中通入循环的冷却水；
步骤三、将浆料加入到套筒中；
步骤四、将活塞从套筒的上端开口伸入筒孔内，然后通过压力机给活塞施加注射压力,将套筒中的浆料依次经注射孔、注料口后注射到料块模具的料块型腔中，浆料中的气体经由排气通道排出，经保压及冷却成型获得致密度得到提高的料块；
步骤五，将料块重新加入料缸内进行加热，即可获得流动性已获得提高的浆料用于压制相应的硅基陶瓷型芯。
进一步，步骤三中，浆料是通过使用料勺加入到套筒中的。
进一步，步骤四中，所述注射压力为1.5-3.0MPa，保压压力为4-6MPa，保压时间为40-50s。
进一步，所述料块成型组合装置包括套筒、活塞、料块模具；
料块模具主要由两块能分离、拼接的左、右两模板组成，两模板拼接一起时，能在整体中心围建形成一料块型腔、与料块型腔上端联通的注料口以及分别连通料块型腔两侧处的多条微小孔径的排气通道；每块模板还开设有一U型冷却管道，冷却管道的两个管道口分别密封固接一管道接口，并通过管路与冷水机组连通；
活塞能从套筒的上端开口伸入筒孔内并在筒孔内密封滑动，套筒的下端筒壁形成有向内凸出的环形挡肩，且由环形挡肩围构成注射孔，且环形挡肩的下表面与套筒的下端端面处于同一平面，共同构成下端环形抵接面；
套筒放置于料块模具之上，环形抵接面抵贴料块模具上表面，且注射孔正对注料口；活塞由套筒上端塞入，通过压力机给活塞施加向下的压力，能将套筒内的浆料经注射孔、注料口，注射到料块模具的料块型腔中。
进一步，注射孔的孔径小于套筒的筒孔孔径，注料口的最小孔径小于注射孔的孔径，注料口的横截面小于料块型腔。
进一步，注射孔的孔径为不大于套筒的筒孔孔径的二分之一。
进一步，注料口的最小孔径不大于注射孔的孔径的二分之一。
进一步，套筒的筒孔孔径为220mm，注射孔的孔径为109mm，注料口的最小孔径为40mm。
进一步，每块模板外侧面还各开设有至少两个手持槽，相邻两手持槽之间形成加强筋。
进一步，提高后的浆料充型率为62％-81％。
本发明克服了因硅基陶瓷型芯浆料流动性差而导致的陶瓷型芯成型效率低、合格率差等问题，通过对陶瓷浆料进行一次预压制，提高了料块致密化，排出浆料中部分气孔，从而提高了浆料的流动性。该方法适用于所有硅基陶瓷型芯浆料流动性的改善，使用该方法操作简单，可以有效改善浆料流动性，生产效率得到明显提升，进一步提高了陶瓷型芯合格率。
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为料块成型组合装置的三个主要部件的组合前的示意图；
图2为套筒的剖视结构示意图；
图3为料块成型组合装置的三个主要部件注射状态的剖视图；
图4为单个模板的冷却管道的剖视图；
图5为陶瓷型芯浆料流动性测试的测试模具示意图。
图中，1、套筒；2、活塞；3、右模板；4、左模板；5、注料口；6、管道接口；7、排气通道；8、手持槽；9、注射孔；10、料块型腔；11、冷却管道；12、测试模具。
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。
首先，参见附图，详细说明本方法中所使用的料块成型组合装置，其包括套筒1、活塞2、料块模具，活塞能从套筒1的上端开口伸入筒孔内并在筒孔内密封滑动，套筒1的下端筒壁形成有向内凸出的环形挡肩91，且由环形挡肩围构成注射孔9，且环形挡肩91的下表面与套筒1的下端端面处于同一平面，共同构成下端环形抵接面，以抵贴料块模具上表面；环形挡肩91可对活塞起限位作用，防止活塞2从套筒下方穿出；
料块模具主要由两块能分离、拼接的左模板4、右模板3组成，两模板拼接一起时，能在整体中心围建形成一料块型腔10、与料块型腔10上端联通的注料口5以及分别连通料块型腔10两侧处的多条微小孔径的排气通道7；
每块模板还开设有一U型冷却管道11，冷却管道11的两个管道口分别密封固接一管道接口6，用于通过管路与冷水机组(图中未示)连通；
环形挡肩91的存在，使得注射孔9的孔径小于套筒1的筒孔孔径，优选的，注射孔9的孔径为不大于套筒1的筒孔孔径的二分之一；而注料口5的最小孔径小于注射孔9的孔径，优选的，注料口5的最小孔径不大于注射孔9的孔径的二分之一；注料口5的横截面小于料块型腔10；本实施例中，套筒1的筒孔孔径为220mm，注射孔9的孔径为109mm，注料口5的最小孔径为40mm。
每块模板外侧面还各开设有至少两个手持槽8，既方便手动将两模板分离或拼接，又起到减重作用，相邻两手持槽之间的部分又可形成和起到加强筋的作用。
利用注射成型机和料块成型组合装置对浆料进行一次预压制，提高料块致密度，排出浆料中的部分气孔，从而提高浆料的流动性，现有的浆料流动性测试充型率为52％，通过本发明改善的浆料流动性测试充型率为62％～81％，同时左、右模板中设有冷却管道，缩短了模具中料块的冷却成型时间，通过提高浆料的流动性，生产效率得到明显提升，进一步提高陶瓷型芯合格率。
图5为陶瓷型芯浆料流动性测试的测试模具12，由900个(30x30)小方格组成；流动性的检测方法目前还没有国家标准，本发明对流动性的检测方法为：将经过流动性改善的浆料加热到95±2℃，然后用压注机注射到如图5所示的陶瓷型芯浆料流动性测试的模具中，通过充型率(即填充方格的多少与总方格数之比)来标定其流动性。
实施例1：
(1)配置陶瓷浆料，将配好的陶瓷浆料倒入热压注成型机料罐内，温度加热到85℃。
(2)压制；开启冷水机组，使模具中通入循环的冷却水，用料勺将浆料加入到料罐中，然后将料罐置于模具上方，通过顶注方式注射到模具中，进行冷却成型。注射压力大小为1.5MPa，保压压力为4.0MPa，保压时间50s。
(3)充型效果：注射完成后，将压制成型的料重新加入料缸内进行充型试验，改善后的浆料充型率为62％。
型芯压制：将流动性得到改善的型芯浆料加热到95℃左右，采用压注机将加热后的型芯浆料注入到型芯模具中，经25s保压后，得到湿坯。
实施例2：
(1)配置陶瓷浆料，将配好的陶瓷浆料倒入热压注成型机料罐内，温度加热到90℃左右。
(2)压制；开启冷水机组，使模具中通入循环的冷却水，用料勺将浆料加入到料罐中，然后将料罐置于模具上方，通过顶注方式注射到模具中，进行冷却成型。注射压力大小为2.0MPa，保压压力为5.0MPa，保压时间45s。
(3)充型效果：注射完成后，将压制成型的料重新加入料缸内进行充型试验，改善后的浆料充型率为73％。
(4)型芯压制：将流动性得到改善的型芯浆料加热到95℃左右，采用压注机将加热后的型芯浆料注入到型芯模具中，经25s保压后，得到湿坯。
实施例3：
(1)配置陶瓷浆料，将配好的陶瓷浆料倒入热压注成型机料罐内，温度加热到95℃左右。
(2)压制；开启冷水机组，使模具中通入循环的冷却水，用料勺将浆料加入到料罐中，然后将料罐置于模具上方，通过顶注方式注射到模具中，进行冷却成型。注射压力大小为3.0MPa，保压压力为6.0MPa，保压时间40s。
(3)充型效果：注射完成后，将压制成型的料重新加入料缸内进行充型试验，改善后的浆料充型率为81％。
(4)型芯压制：将流动性得到改善的型芯浆料加热到95℃左右，采用压注机将加热后的型芯浆料注入到型芯模具中，经25s保压后，得到湿坯。
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 (9)

1.一种提高硅基陶瓷型芯浆料流动性的方法，其特征在于，包括：
步骤一、将配好的浆料放置于注射成型机自带的料缸里，开启加热系统，温度加热至85-95℃；
步骤二、将料块成型组合装置的左、右模板手动拼接，放置于注射压力机并由其相应的横向压力机构保持左、右模板的拼接状态和料块模具整体的直立状态，左、右两模板拼接一起时，在整体中心围建形成一料块型腔、与料块型腔上端联通的注料口以及分别连通料块型腔两侧处的多条微小孔径的排气通道；每块模板还开设有一U型冷却管道，冷却管道的两个管道口分别密封固接一管道接口，并通过管路与冷水机组连通；套筒放置于料块模具之上，套筒的下端筒壁形成有向内凸出的环形挡肩，且由环形挡肩围构成注射孔，且环形挡肩的下表面与套筒的下端端面处于同一平面，共同构成下端环形抵接面；环形抵接面抵贴料块模具上表面，且圆形的注射孔正对料块模具的圆形的注料口；开启冷水机组，使料块模具中的冷却管道中通入循环的冷却水；
步骤三、将浆料加入到套筒中；
步骤四、将活塞从套筒的上端开口伸入筒孔内，然后通过压力机给活塞施加注射压力,将套筒中的浆料依次经注射孔、注料口后注射到料块模具的料块型腔中，浆料中的气体经由排气通道排出，经保压及冷却成型获得致密度得到提高的料块；
步骤五，将料块重新加入料缸内进行加热，即可获得流动性已获得提高的浆料。
2.根据权利要求1所述的一种提高硅基陶瓷型芯浆料流动性的方法，其特征在于，步骤三中，浆料是通过使用料勺加入到套筒中的。
3.根据权利要求1所述的一种提高硅基陶瓷型芯浆料流动性的方法，其特征在于，步骤四中，所述注射压力为1.5-3.0MPa，保压压力为4-6MPa，保压时间为40-50s。
4.根据权利要求1所述的一种提高硅基陶瓷型芯浆料流动性的方法，其特征在于，注射孔的孔径小于套筒的筒孔孔径，注料口的最小孔径小于注射孔的孔径，注料口的横截面小于料块型腔。
5.根据权利要求4所述的一种提高硅基陶瓷型芯浆料流动性的方法，其特征在于，注射孔的孔径为不大于套筒的筒孔孔径的二分之一。
6.根据权利要求4所述的一种提高硅基陶瓷型芯浆料流动性的方法，其特征在于，注料口的最小孔径不大于注射孔的孔径的二分之一。
7.根据权利要求4所述的一种提高硅基陶瓷型芯浆料流动性的方法，其特征在于，套筒的筒孔孔径为220mm，注射孔的孔径为109mm，注料口的最小孔径为40mm。
8.根据权利要求4所述的一种提高硅基陶瓷型芯浆料流动性的方法，其特征在于，每块模板外侧面还各开设有至少两个手持槽，相邻两手持槽之间形成加强筋。
9.根据权利要求1所述的一种提高硅基陶瓷型芯浆料流动性的方法，其特征在于，提高后的浆料充型率为62％-81％。
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