CN114433789A - 一种易脱芯陶瓷型芯及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种易脱芯陶瓷型芯，包括壳体和内芯，壳体具有空腔，内芯位于空腔内并与壳体连接，壳体的两端设置有定位台，定位台内部设置有至少两个工艺孔，工艺孔贯穿定位台且与空腔导通，内芯设有多个通道，多个通道相互交叉形成三维多孔结构，三维多孔结构包括：沿第一方向设置的第一通道、沿第二方向设置的第二通道以及沿第三方向设置的第三通道。本发明通过在陶瓷型芯的内芯设置三个不同方向的多个通道，多个通道交叉形成三维网格结构，从而既能够保证陶瓷型芯的力学强度性能，同时又可以提高陶瓷型芯的孔隙率，从而便于陶瓷型芯在使用时易于脱除，并且能够提高陶瓷型芯的脱除效率。
Description
技术领域
本申请涉及精密铸造领域，尤其涉及一种易脱芯陶瓷型芯及其制备方法。
背景技术
高端金属零部件多采用精密铸造获得，对于一些具有中空结构的零件在铸造的过程中需要内置陶瓷型芯来实现，待金属浇注后采用化学溶失的方法进行脱除，从而获得金属铸件的内腔。
型芯的使用贯穿金属浇注的全流程，需要有较好的综合性能，既需要较高的强度对抗金属液浇注时的冲击，还需要有较高的孔隙率保证脱芯效率，但高强度和高孔隙率是矛盾的。因此，需要一种满足强度要求且易于脱除的陶瓷型芯以解决上述面临的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种易脱芯陶瓷型芯及其制备方法，以解决陶瓷型芯满足使用强度要求且易于脱除的问题。
第一方面，本发明实施例提供一种易脱芯陶瓷型芯，包括：壳体和内芯，所述壳体具有空腔，所述内芯位于所述空腔内并与所述壳体连接；
所述壳体的两端设置有定位台，所述定位台内部设置有至少两个工艺孔，所述至少两个工艺孔贯穿所述定位台，且与所述空腔导通；
所述内芯设有多个通道，所述多个通道相互交叉形成三维多孔结构，所述三维多孔结构包括：
沿第一方向设置的第一通道、沿第二方向设置的第二通道以及沿第三方向设置的第三通道；其中，
所述第一方向为从一个所述定位台到另一个所述定位台的方向；
所述第二方向为垂直于所述第一方向的方向；
所述第三方向为垂直于所述第一方向和所述第二方向的方向。
可选地，所述内芯由多个柱状体分别沿所述第一方向、所述第二方向以及所述第三方向交叉堆积而成；其中，所述多个柱状体中的每三个柱状体相互垂直交叉形成一个节点单元；所述节点单元设置有脱落孔；所述脱落孔连通所述节点单元相对两侧的所述通道。
可选地，所述脱落孔的结构尺寸小于等于所述节点单元的结构尺寸的一半。
可选地，所述内芯由多个薄壁分别沿所述第一方向、所述第二方向以及所述第三方向交叉堆积而成；其中，所述多个薄壁中的每六个所述薄壁形成一个六面体结构单元，所述六面体结构单元具有空腔；所述六面体结构单元的各个面上均设有通道孔。
可选地，所述内芯的通道内设置有加强结构，所述加强结构与所述壳体的两个位置相对的内壁连接。
可选地，所述加强结构为从两端部分向中间部分逐渐收缩的柱状结构。
可选地，所述壳体靠近所述定位台的内侧壁设有工艺腔，所述工艺孔与所述工艺腔导通，所述多个通道与所述工艺腔导通。
可选地，所述工艺孔的结构尺寸大于等于1mm。
可选地，所述壳体和所述内芯为一体成型结构。
第二方面，本发明实施例提供一种易脱芯陶瓷型芯制备方法，用于制备权利要如上任一项所述的易脱芯陶瓷型芯，包括：
绘制陶瓷型芯的三维模型，并设定三维模型的打印参数；
根据所述三维模型，利用3D打印设备打印所述陶瓷型芯的素坯；
清理所述素坯内残余的原料，并对所述素坯的外表面进行打磨；
将所述素坯置入加热炉中进行脱脂、烧结处理，其中脱脂温度不超过 600℃，烧结温度不超过1700℃；
对脱脂、烧结处理后的陶瓷型芯进行修补和表面处理。
针对在先技术，本发明具备如下优点：
本发明实施例中，陶瓷型芯包括壳体和内芯，通过将内芯设置三个不同方向的多个通道，三个不同方向的多个通道相互交叉形成三维多孔结构，从而既能够保证陶瓷型芯的力学强度性能，同时又可以提高陶瓷型芯的孔隙率，从而便于陶瓷型芯在使用时易于脱除，并且能够提高陶瓷型芯的脱除效率。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明实施例提供的一种易脱芯陶瓷型芯的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的图1中易脱芯陶瓷型芯的俯视图；
图3为本发明实施例提供的图1中易脱芯陶瓷型芯的侧视图；
图4为本发明实施例提供的易脱芯陶瓷型芯沿图3中B-B线的剖视图；
图5为本发明实施例提供的图4中图示A部分的放大图；
图6为本发明实施例提供的易脱芯陶瓷型芯沿图2中C-C线的剖视图；
图7为本发明实施例提供的一种易脱芯陶瓷型芯的内芯的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的节点单元的结构示意图；
图9为本发明实施例提供的另一种易脱芯陶瓷型芯的内芯的结构示意图；
图10为本发明实施例提供的六面体结构单元的结构示意图；
图11为本发明实施例提供的易脱芯陶瓷型芯另一种结构示意图；
图12为本发明实施例提供的图11中A-A、B-B线的剖视图；
图13为本发明实施例提供的一种易脱芯陶瓷型芯制备方法的步骤流程图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解的是，还可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在对本发明实施例提供的易脱芯陶瓷型芯及其制备方法进行解释说明之前，先对本发明实施例提供的易脱芯陶瓷型芯及其制备方法的应用场景做具体说明：
高端金属零部件多采用精密铸造获得，例如航空发动机涡轮叶片、涡流器、旋流器以及一些大尺寸的金属零件等。对于一些具有中空结构的零件在铸造的过程中需要内置陶瓷型芯来实现，待金属浇注后采用化学溶失的方法进行脱除，从而获得金属铸件的内腔，例如航空发动机空心涡轮叶片。
型芯的使用贯穿金属浇注的全流程，需要有较好的综合性能。包括高的表面质量保证金属件内腔光洁度，较高的强度对抗金属液浇注时的冲击，高温力学性能好抗变形，还需要有较高的孔隙率保证脱芯效率，其中高强度和高孔隙率是矛盾的。另外，在不同种材料的陶瓷型芯中，氧化硅陶瓷型芯易脱除，但高温性能不好，因此浇注温度受到限制；氧化铝陶瓷型芯的强度高，但具有较高的化学惰性不易脱除，限制了其应用。
传统陶瓷型芯的制备方法多采用热压注成形，将陶瓷粉和蜡基的粘结剂混合成的喂料用热压注设备注入金属模具。这种方法制备的陶瓷型芯形状受到模具的限制，目前也有一些3D打印技术应用到型芯的制备中来，用以解决形状日趋复杂的问题。但对于一些壁厚较大的型芯、难脱除材料的型芯还没有一种通用的解决方案和设计方法。
对于一些大型铸件的内腔而言，所需要的陶瓷型芯尺寸大、壁厚大，实心的陶瓷型芯在制备过程中很容易产生裂纹缺陷，并且厚实的型芯脱除效率低，同时在浇注过程中导热性能差导致铸件的内腔质量受到影响。因此，急需一种易脱除、高强度、高精度的陶瓷型芯来解决上述面临的问题。
下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的易脱芯陶瓷型芯进行详细地说明。
如图1至图4所示，易脱芯陶瓷型芯包括壳体10和内芯11，壳体10 具有空腔，内芯11位于空腔内并与壳体10连接，壳体10的两端设置有定位台12，定位台12内部设置有至少两个工艺孔13，至少两个工艺孔13贯穿定位台12，且与所述空腔导通，内芯11设有多个通道110，多个通道110 相互交叉形成三维多孔结构，其中三维多孔结构包括：沿第一方向设置的第一通道、沿第二方向设置的第二通道以及沿第三方向设置的第三通道，其中，第一方向为从一个所述定位台12到另一个所述定位台12的方向，第二方向为垂直于第一方向的方向，第三方向为垂直于第一方向和第二方向的方向。
在本发明实施例中，易脱芯陶瓷型芯包括壳体10和内芯11，壳体10 设置为中空结构，内芯11置于壳体10的空腔内，内芯11与壳体10的内壁相连接，壳体10的两端位置相对的设置有两个定位台12，定位台12用于在陶瓷内芯11使用时与其他部件进行定位连接，定位台12内部设置有至少两个工艺孔13，至少两个工艺孔13贯穿定位台12，且与壳体10的空腔导通。
在本发明实施例中，陶瓷型芯的壳体10的壁厚可以为0.5-5mm，可选地，壳体10的壁厚为2mm，整个壳体10可以采用均匀的厚度，也可以采用不均匀的厚度。为保证陶瓷型芯的使用性能，壳体10外壁应保证完整的外表面。需要说明的是，将壳体10的厚度设置为0.5-5mm，能够保证壳体使用时的力学强度，同时也可以避免由于壳体过厚影响陶瓷型芯的脱除效率。
其中，壳体10的两端设置有定位台12，定位台12与壳体10一体成型，定位台12的设置位置应尽量避开陶瓷型芯的主要工作面，本领域技术人员可以根据实际需要设置，本发明实施例对此不作限制。
在定位台12上设置有多个工艺孔13，工艺孔13贯穿定位台12，并与壳体10的空腔导通，工艺孔13用于在脱除陶瓷型芯时使酸/碱液流入和流出陶瓷型芯的空腔，并将陶瓷型芯内部腐蚀后的碎渣排出。将工艺孔13设置在定位台12上，可以有效地避开陶瓷型芯的主体表面，既满足了工艺孔13 在脱除陶瓷型芯时的使用需求，又不影响陶瓷型芯的使用性能。
可选地，工艺孔13的尺寸大于1mm，工艺孔13的尺寸上限值可以根据工艺台结构尺寸以及工艺孔13的数量进行设置，本发明实施例对此不作限制。工艺孔13的截面形状可以为圆形、矩形或者其它不规则形状。
需要说明的是，陶瓷型芯用于对具有中空结构的零件的铸造成型，因此，需要具有一定的力学性能以抵抗铸造过程中的冲击变形，同时，在完成零件的铸造成型后，需要通过化学溶失的方式将陶瓷型芯腐蚀破坏掉，以便对陶瓷型芯进行脱除，因此陶瓷型芯既要满足一定的力学性能要求，同时又需要易于脱除。
在本发明实施例中，通过将陶瓷型芯的内芯11设置多个通道110，多个通道110相互交叉形成三维多孔结构，三维多孔结构包括沿第一方向设置的第一通道、沿第二方向设置的第二通道以及沿第三方向设置的第三通道，其中，第一方向为从一个定位台12到另一个定位台12的方向，第二方向为垂直于第一方向的方向，第三方向为垂直于第一方向和第二方向的方向。三维网状结构可以有效保证陶瓷型芯的力学性能，同时设置的多个通道便于酸/ 碱液的流通和腐蚀。
其中，第一通道110可以包括沿第二方向平行设置的多个通道110，以及沿第二方向平行设置的多个通道110；第二通道110可以包括沿第一方向平行设置的多个通道110，以及沿第三方向平行设置的多个通道110；第三通道110可以包括沿第一方向平行设置的多个通道110，以及沿第二方向平行设置的多个通道110；第一通道110、第二通道110和第三通道110之间相互交叉，从而使多个通道110都能与工艺孔13导通。
在本发明实施例中，陶瓷型芯包括壳体10和壳体10内部的内芯11，通过将内芯11设置三个不同方向的多个通道110，三个不同方向的多个通道 110相互交叉形成三维多孔结构，既能够满足陶瓷型芯的力学强度性能要求，同时又可以提高陶瓷型芯的孔隙率，从而便于陶瓷型芯在使用时易于脱除，并且能够提高陶瓷型芯的脱除效率。此外，陶瓷型芯采用三维多孔结构，还能能够实现陶瓷型芯的轻量化，有利于在一些尺寸较大、厚度较厚的陶瓷型芯中的应用。
图7为本发明实施例中提供一种易脱芯陶瓷型芯的内芯的结构示意图，图8为本发明实施例提供的节点单元的结构示意图。
可选地，如图7和8所示，在本发明实施例中，陶瓷型芯的内芯11由多个柱状体分别沿第一方向、第二方向以及第三方向交叉堆积而成，其中，多个柱状体中的每三个柱状体相互垂直交叉形成一个节点单元111，节点单元111设置有脱落孔112，脱落孔112连通节点单元111相对两侧的通道110。
可选地，柱状体的截面边长尺寸为0.1～5mm，可选地，柱状体的截面边长尺寸为2mm，将柱状体的截面边长尺寸为0.1～5mm，能够保证由柱状体构成的三维多孔结构满足陶瓷型芯的力学性能要求，同时便于陶瓷型芯内部结构的脱除。
在本发明实施例中，沿同一方向堆积的多个柱状体相互平行，相邻两个柱状体之间可以设定一定的距离，不同的柱状体之间的距离可以相同，也可以不相同。沿三个方向的多个柱状体相互交叉，会形成多个节点单元111。
在本发明实施例中，节点单元111由沿第一方向、第二方向以及第三方向的三个柱状体垂直交叉形成，在三个柱状体交叉的节点处设置有脱落孔 112，脱落孔112连通节点单元111相对两侧的两个通道110。
如图5和图8所示，脱落孔112可以设置在相邻两个节点单元111之间的柱状体上，脱落孔112连通柱状体相对两侧的通道110。需要说明的是，本实施例中的脱落孔112的位置可以设置在三维多孔结构的节点单元111处，也可以设置在内芯11与外壳的连接处，还可以设置在其它位置的柱状体上。脱落孔112的形状可以是圆孔、矩形孔或者其它不规则形状孔，本领域技术人员可以根据陶瓷型芯结构尺寸的大小进行确定，本申请对此不作限制。
在本发明实施例中，脱落孔112的结构尺寸应小于周围实体结构的结构尺寸，以保证陶瓷型芯的力学性能。可选地，脱落孔112的结构尺寸小于等于柱状体结构尺寸的一半，和/或，脱落孔112的结构尺寸小于等于节点单元 111的结构尺寸的一半。
需要说明的是，本发明实施例中所述的结构尺寸可以根据结构的实际形状来确定，比如，当脱落孔112为圆孔形状时，脱落孔112的结构尺寸为圆孔的孔径，当脱落孔112为柱状孔时，脱落孔112的结构尺寸为柱状孔柱状截面的最大一边的长度，类似地，可以根据设置有脱落孔112的实体结构的实际形状确定其结构尺寸。本领域技术人员可以根据实际确定，本申请实施例对此不作赘述。
在本发明实施例中，陶瓷型芯的内芯11由多个柱状体分别沿三个不同的方向交叉堆积而成，并在柱状体上和/或节点单元111上设置贯穿的脱落孔，从而在不影响陶瓷型芯的力学强度的前提下，增加陶瓷型芯的内部脱落点。在酸/碱液化学腐蚀时，陶瓷型芯存在脱落孔的位置更容易断裂，使得脱落孔周围的实体结构先脱落，进而逐渐增大脱落范围，从而可以提高陶瓷型芯的脱除效率，使得陶瓷型芯易于脱除。
图9为本发明实施例提供的另一种易脱芯陶瓷型芯的内芯的结构示意图，图10为本发明实施例提供的六面体结构单元的结构示意图。
可选地，如图9和图10所示，在本发明实施例中，内芯11由多个薄壁分别沿第一方向、第二方向以及第三方向堆积而成，其中，多个薄壁中的每六个薄壁形成一个六面体结构单元113，六面体结构单元113具有空腔，六面体结构单元113的六个面上均设有通道孔114。
在本发明实施例中，沿不同的三个方向的多个薄壁相互交叉形成三维多孔结构，其中，每六个薄壁会形成一个中空的六面体结构单元113，在六面体单元的各个面上设置贯穿的通道孔114，从而沿同一条直线上的通道孔114 形成一个通道110，在三个不同的方向上形成多个不同的通道110。
其中，薄壁的厚度为0.1～5mm，可选地，薄壁的厚度为2mm，将薄壁的厚度设置为0.1～5mm，能够保证由薄壁构成的三维多孔结构满足陶瓷型芯的力学性能要求，同时便于陶瓷型芯内部结构的脱除。
可以根据陶瓷型芯的尺寸大小设定薄壁的不同厚度，从而保证陶瓷型芯的力学性能，同时，通过在薄壁上设置多个通道孔114，沿同一方向上的通道孔114形成通道110，便于在陶瓷型芯脱除时，通道孔114周围的薄壁结构先断裂，从而提高陶瓷型芯的脱除效率。
可选地，薄壁可以是平面结构，也可以是曲面结构，本发明实施例对此不作限制。
可选地，在两个不同方向的薄壁交叉形成的棱结构上可以设置脱落孔，脱落孔连通棱结构相对两侧的通道，从而在酸/碱液化学腐蚀时，设有脱落孔的棱结构更容易断裂，从而提到陶瓷型芯的脱除效率。
在本发明实施例中，陶瓷型芯的内芯11由多个薄壁分别沿三个不同的方向交叉堆积而成，并在薄壁上设置通道孔，从而在不影响陶瓷型芯的力学强度的前提下，增加陶瓷型芯的内部脱落点。在酸/碱液化学腐蚀时，通道孔周围的薄壁会先断裂，使得通道孔周围的实体结构先脱落，进而逐渐增大脱落范围，从而可以提高陶瓷型芯的脱除效率，使得陶瓷型芯易于脱除。
可选地，内芯11的三维多孔结构还可以为极小曲面结构、拓扑网格结构、蜂窝结构等，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置，本发明实施例对此不再赘述。
可选地，在本发明实施例中，三维多孔结构的孔隙率可以为40％～70％，可选地，三维多孔结构的孔隙率为40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％等任一数值。通过设置三维多孔结构的孔隙率，在保证陶瓷型芯具有一定的力学强度的情况下，能够便于酸/碱液在内芯中的流通，从而使陶瓷型芯更易于脱除。需要说明的是三维多孔结构的孔隙率可以根据陶瓷型芯的尺寸和材质确定，本发明实施例对此不作限制。
如图2、图4和图6所示，内芯11的通道110内设置有加强结构14，加强结构14与壳体10的两个位置相对的内壁连接。加强结构14可以设置一个，也可以设置多个。加强结构14可以设置在壳体10相对的两个侧壁之间，用于增强陶瓷型芯的力学抗变形性能，加强结构14设置的位置可以根据陶瓷型芯使用时的受力情况确定。
在本发明实施例中，加强结构14的截面形状可是圆形、方形、椭圆形、梯形等任一形状。可以理解，加强结构14的结构尺寸大小可是以均一尺寸的，也可以是非均一尺寸的，本领域技术人员可以根据实际陶瓷型芯的受力情况进行设置，本发明实施例对比不作限制。
需要说明的是，加强结构14设置在相对面积较大的外壳内壁之间，加强结构14可以设置在两个外壳内壁的中心位置，从而增强外壳的承压能力，满足一些需要陶瓷型芯耐受较高的浇注冲击力的使用场合。
可选地，如图6所示，加强结构14为从两端部分向中间部分逐渐收缩的柱状结构。采用此结构既能增强外壳的承压力，同时中间部分尺寸较小，在酸/碱液化学腐蚀时会先断裂，从而便于提高陶瓷型芯的脱除效率。
在本发明实施例中，壳体10和内芯11可以采用一体成型结构，比如，使用3D打印一体成型，通过一体成型可以减少陶瓷型芯的内部缺陷。
可选地，在本发明实施例中，如图4所示，壳体10靠近定位台12的一端内侧壁与内芯11形成工艺腔101，工艺孔13与工艺腔101导通，内芯11 的所述多个通道110与工艺腔101导通。
在本发明实施例中，在壳体10内侧壁靠近定位台12的位置设置有工艺腔101，工艺腔101设置的位置与定位台的位置相对应。其中，工艺腔101 的设置数量可以为一个，也可为多个，需要说明的是，工艺腔101的数量可以根据定位台12的数量确定，本发明实施例对此不作限定。
可以理解，通过设置工艺腔101，使工艺孔13和工艺腔101导通，内芯 11的通道110也与工艺腔101导通，从而在酸/碱液化学腐蚀时，酸/碱液能够快速的从工艺孔13进入壳体10内腔，并且便于酸/碱液进入内芯11的各个通道110，从而可以提到提高陶瓷型芯的脱除效率。
可选地，所述工艺腔101至少为两个，其中，有两个工艺腔101分别设置在壳体10两端与定位台12的位置相对应的内侧壁。
在本发明实施例中，通过在壳体10的内侧壁设置至少两个工艺腔101，其中至少两个工艺腔101中有两个工艺腔101分别设置在壳体10的两端，并与定位台12的位置相对应。工艺腔101分别与工艺台12内的工艺孔13 导通，并与内芯11的多个通道110导通，使用时，酸/碱液从壳体10一端的工艺孔13流入工艺腔101，再由工艺腔101流入内芯11的多个通道，并从另一端的工艺腔101将酸/碱液排出壳体，从而便于酸/碱液在内芯的多个通道中流动，有助于加快酸/碱液对内芯的腐蚀，提高陶瓷型芯的脱除。在本发明实施例中，如图11和图12所示，本发明实施例中的壳体10的形状可以根据陶瓷型芯的实际需要进行设置，陶瓷型芯的内芯11可以采用上述任一种的结构，内芯11与壳体10的内壁连接。内芯11的整体形状可以根据壳体10的形状进行适应性的调整。
可选地，如图11和图12所示，定位台12可以设置在壳体10的两端，并在定位台12内设置工艺孔13，还可以在壳体10的其他位置也设置定位台 12，并在定位台12内设置相应的工艺孔13，可以理解的是，当陶瓷型芯的壳体10尺寸较大时，可以在陶瓷型芯的壳体10相对较大的工作面上设置定位台12，从而提高陶瓷型芯使用的精确度。陶瓷型芯的壳体10上设置定位台12的位置和数量，本领域技术人员可以根据实际陶瓷型芯的壳体的尺寸大小确定，本发明实施例对此不作赘述。
本发明实施例还提供一种易脱芯陶瓷型芯制备方法，应用于如上任一项的易脱芯陶瓷型芯。如图13所示，本发明实施例中提供的易脱芯陶瓷型芯制备方法，包括如下步骤：
步骤101、绘制陶瓷型芯的三维模型，并设定三维模型的打印参数。
在本发明实施例中，利用三维设计软件设计并绘制易脱芯陶瓷型芯的三维模型，设定易脱芯陶瓷型芯的的三维模型的打印参数，并将绘制完成的易脱芯陶瓷型芯的三维模型存储为3D打印设备可兼容的文件格式。
其中，三维设计软件可以为Pro/E、Solid Works和UG中的一种或几种。打印参数可以包括三维模型的摆放方向、三维模型的切片层厚、打印速度以及曝光时间等，需要说明的是，三维模型的打印参数可以根据实际使用的3D 打印设备进行设置，本发明实施例对此不作限制。
步骤102、根据所述三维模型，利用3D打印设备打印所述陶瓷型芯的素坯。
在本发明实施例中，将上述绘制完成的易脱芯陶瓷型芯的三维模型文件导入相应的3D打印设备中，启动3D打印设备进行易脱芯陶瓷型芯的素坯打印。
步骤103、清理所述素坯内残余的原料，并对所述素坯的外表面进行打磨.
在本发明实施例中，在完成易脱芯陶瓷型芯的素坯打印后，将素坯从打印设备中取出，对素坯的表面和内腔残余的原料进行清理，并对外表面进行打磨以提高素坯表面的光洁度。
步骤104、将所述素坯置入加热炉中进行脱脂、烧结处理，其中脱脂温度不超过600℃，烧结温度不超过1700℃。
在本发明实施例中，将清理后的陶瓷型芯素坯放入加热炉中进行脱脂、烧结处理，其中脱脂温度不超过600℃，烧结温度不超过1700℃。
在本发明实施例中，可以通过设置加热炉的加热程序，设置加热炉从室温缓慢升至脱脂温度，达到设定的脱脂温度后，保持一定的时间。再将加热炉的温度从脱脂温度升到烧结温度，达到设定的烧结温度后，保持一定的时间。完成对陶瓷型芯素坯的烧结后，待陶瓷型芯素坯随加热炉冷却至室温后取出。
需要说明的是，加热炉的升温程序可以根据陶瓷型芯素坯的材料和尺寸来确定。其中，陶瓷型芯素坯的脱脂温度、烧结温度、以及升温阶段的设定时间可以根据陶瓷型芯素坯的材料、尺寸以及使用的设备情况等因素综合考虑确定，本发明实施例对此不作赘述。
步骤105、对脱脂、烧结处理后的型芯进行修补和表面处理。
在本发明实施例中，将步骤104中冷却后的陶瓷型芯素坯取出后，对其进行修补、表面处理等进一步的处理加工从而得到成型的陶瓷型芯。
进一步可以对陶瓷型芯的外观、尺寸、缺陷等质量问题进行检测。
在本发明实施例中，利用3D打印设备实现对脱芯陶瓷型芯的制备，可以实现复杂结构的陶瓷型芯制备，可以有效克服现有技术中采用热压注制备时受模具的限制。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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，包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种易脱芯陶瓷型芯，其特征在于，包括：壳体和内芯，所述壳体具有空腔，所述内芯位于所述空腔内并与所述壳体连接；
所述壳体的两端设置有定位台，所述定位台内部设置有至少两个工艺孔，所述至少两个工艺孔贯穿所述定位台，且与所述空腔导通；
所述内芯设有多个通道，所述多个通道相互交叉形成三维多孔结构，所述三维多孔结构包括：
沿第一方向设置的第一通道、沿第二方向设置的第二通道以及沿第三方向设置的第三通道；其中，
所述第一方向为从一个所述定位台到另一个所述定位台的方向；
所述第二方向为垂直于所述第一方向的方向；
所述第三方向为垂直于所述第一方向和所述第二方向的方向。
2.根据权利要求1所述的易脱芯陶瓷型芯，其特征在于，所述内芯由多个柱状体分别沿所述第一方向、所述第二方向以及所述第三方向交叉堆积而成；其中，所述多个柱状体中的每三个柱状体相互垂直交叉形成一个节点单元；所述节点单元设置有脱落孔；所述脱落孔连通所述节点单元相对两侧的所述通道。
3.根据权利要求2所述的易脱芯陶瓷型芯，其特征在于，所述脱落孔的结构尺寸小于等于所述节点单元的结构尺寸的一半。
4.根据权利要求1所述的易脱芯陶瓷型芯，其特征在于，所述内芯由多个薄壁分别沿所述第一方向、所述第二方向以及所述第三方向交叉堆积而成；其中，所述多个薄壁中的每六个所述薄壁形成一个六面体结构单元，所述六面体结构单元具有空腔；所述六面体结构单元的各个面上均设有通道孔。
5.根据权利要求1所述的易脱芯陶瓷型芯，其特征在于，所述内芯的通道内设置有加强结构，所述加强结构与所述壳体的两个位置相对的内壁连接。
6.根据权利要求5所述的易脱芯陶瓷型芯，其特征在于，所述加强结构为从两端部分向中间部分逐渐收缩的柱状结构。
7.根据权利要求1所述的易脱芯陶瓷型芯，其特征在于，所述壳体靠近所述定位台的内侧壁设有工艺腔，所述工艺孔与所述工艺腔导通，所述多个通道与所述工艺腔导通。
8.根据权利要求1所述的易脱芯陶瓷型芯，其特征在于，所述工艺孔的结构尺寸大于等于1mm。
9.根据权利要求1所述的易脱芯陶瓷型芯，其特征在于，所述壳体和所述内芯为一体成型结构。
10.一种易脱芯陶瓷型芯制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1至8任一项所述的易脱芯陶瓷型芯，包括：
绘制陶瓷型芯的三维模型，并设定三维模型的打印参数；
根据所述三维模型，利用3D打印设备打印所述陶瓷型芯的素坯；
清理所述素坯内残余的原料，并对所述素坯的外表面进行打磨；
将所述素坯置入加热炉中进行脱脂、烧结处理，其中脱脂温度不超过600℃，烧结温度不超过1700℃；
对脱脂、烧结处理后的陶瓷型芯进行修补和表面处理。
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