CN114700467B - 一种解决精铸件蜡模和型芯分层的方法 - Google Patents

一种解决精铸件蜡模和型芯分层的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种解决精铸件蜡模和型芯分层的方法，包括如下过程：在陶芯的自由端以及陶芯与蜡模的间隙用自由端漆封严；所述自由端漆为向饱和孔雀石绿丙酮溶液中加入甲基清漆混匀后制得，所述自由端漆的粘度范围为16.5s～18.5s。本发明采用配制自由端漆将蜡模与陶芯间隙封严，成功避免了涂料料浆进入蜡模与陶芯间隙进而粘附在陶芯表面形成局部多余型壳，彻底解决了铸件内通道局部浇不到问题。

Description

一种解决精铸件蜡模和型芯分层的方法
技术领域
本发明属于精密铸造技术领域，主要涉及一种内腔结构由陶瓷型芯成型的精铸件的精密铸造方法，具体是一种解决精铸件蜡模和型芯分层的方法。
背景技术
航空发动机作为飞机的心脏，直接影响着飞机的可靠性和经济性，也是一个国家科技水平和国防实力的重要体现。涡轮叶片及涡流器等关键零部件的复杂内腔结构的精密铸造需采用陶瓷型芯成型。带有陶瓷型芯的蜡模在冷却收缩后发生微量变形，在陶芯与蜡模之间形成细小间隙，在制壳过程中，面层料浆会沿周进入蜡模与陶芯间隙，粘在陶芯上凝固形成局部型壳。浇注时，金属液将绕开有陶芯上的局部型壳，形成后续铸件内通道缺肉，深度约0.1～0.5mm，通过打磨修整挽救铸件，生产效率低下，且引起大量铸件报废。
一种防止空心叶片蜡模变形的方法(CN107790644A)提出在陶瓷型芯表面涂刷一定厚度的液态蜡，以增加陶芯与蜡模之间的附着力，解决蜡模鼓胀变形，防止空心叶片蜡模叶盆处的变形。这种方法效率较低，且对于陶瓷型芯表面为深孔及通孔结构的零件较难操作。一种熔模精密铸造单晶高温合金薄壁试样的制备方法(CN106001513B)提出通过调整蜡料注射压力和保压时间(60s～120s)增加蜡料和型芯之间的结合强度。保压时间的延长严重降低了零件的生产效率。
一种多型腔结构件的精密铸造方法(CN103586413B)，一种控制航空发动机空心叶片壁厚的熔模铸造方法(CN104399888B)，均提出采用粘贴蜡(如熔化的白石蜡)封闭陶瓷型芯或芯撑与蜡模之间的间隙，防止涂挂料浆时料浆进入间隙内引起零件报废。这种方法易引起零件蜡模变形，尤其是薄壁结构处。
发明内容
针对现有技术中精铸件蜡模和陶芯分层问题，本发明的目的在于提供一种解决精铸件蜡模和型芯分层的方法，本发明采用配制自由端漆将蜡模与陶芯间隙封严，成功避免了涂料料浆进入蜡模与陶芯间隙进而粘附在陶芯表面形成局部多余型壳，彻底解决了铸件内通道局部浇不到问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种解决精铸件蜡模和型芯分层的方法，包括如下过程：
在陶芯的自由端以及陶芯与蜡模的间隙用自由端漆封严；
所述自由端漆为向饱和孔雀石绿丙酮溶液中加入甲基清漆混匀后制得，所述自由端漆的粘度范围为16.5s～18.5s。
优选的，所述自由端漆为饱和孔雀石绿丙酮溶液与甲基清漆按照体积比为1:3混匀制成。
优选的，所述自由端漆的粘度为采用标准流杯测量得到的粘度值。
优选的，在陶芯的自由端以及陶芯与蜡模的间隙用自由端漆封严时，在陶芯的自由端以及陶芯与蜡模的间隙处涂刷两层自由端漆。
优选的，在陶芯的自由端以及陶芯与蜡模的间隙用自由端漆封严时，涂刷完第一层自由端漆后放置干燥10～20分钟，再刷下一层自由端漆，再将第二层自由端漆放置干燥10～20分钟，再进行后续工序。
优选的，每层自由端漆涂刷的厚度为0.02mm～0.04mm。
优选的，所述蜡模为压制成型的蜡模，其中，注射压力：5bar～10bar；保压时间：10s～20s。
优选的，自由端漆在使用过程中，在其粘度增大后适当加入适量的饱和孔雀石绿丙酮溶液，并通过观察提笔的流线来调整自由端漆粘度，每隔预设时间检测一次粘度。
优选的，在陶芯的自由端以及陶芯与蜡模的间隙用自由端漆封严后，组合蜡模，之后进行制壳，制壳层数为7～8层加封严层，之后进行浇注、清壳、切割、除芯、吹砂，获得内通道表面良好的铸件。
优选的，蜡模压制成型后，对蜡模进行X光检验，并对缺陷处进行修整。
本发明具有如下有益效果：
由陶芯形成内腔的精铸件，压制蜡模后，由于蜡模冷却收缩，蜡模与陶芯开口处存在细小间隙，在制壳过程中，面层料浆会进入蜡模与陶芯间隙，粘在陶芯上凝固形成局部型壳。本发明在制作陶芯自由端时，用自由端漆将陶芯与蜡模间隙堵实，防止了面层料浆进入蜡模与陶芯间隙形成局部型壳，彻底解决了铸件内通道浇不到问题，产品合格率大幅提高。操作方便，无需频繁返工，缩短了生产周期，降低了原材料和人工浪费，节约了生产成本。与粘贴蜡相比，封严过程不会引起零件蜡模封严处(尤其薄壁处)变形。本发明已应用在三型航空发动机的涡流器的生产中，铸件合格率大幅提升，杜绝了因蜡模和陶芯分层引起的内通道缺肉。
附图说明
图1为本发明实施例中零件蜡模的结构示意图；
图2为本发明实施例中零件蜡模涂漆示意图；
图3为按照现有的方法精铸成型的零件(改善前)和利用本发明实施例1的方法精铸成型的零件(改善后)的产品对比图。
图中，1-蜡模与陶芯分层处(沿周)；2-零件蜡模；3-陶瓷型芯；4-第一层漆；5-第二层漆。
具体实施方式
下面结合附图和实施例来对本发明做进一步的说明。
本发明解决精铸件蜡模和型芯分层的方法包括如下步骤：
步骤1、采用现有常规方法制造陶瓷型芯。
步骤2、压制蜡模。其中，注射压力：5bar～10bar；保压时间：10s～20s。
步骤3、对蜡模进行X光检验；修整蜡模。
步骤4、配制自由端漆(不需每批都配，可直接采用前期配制的自由端漆)，包括如下步骤：
步骤4.1，将10g～12g的孔雀石绿浸泡于500ml的丙酮中，浸泡24h，得到饱和孔雀石绿丙酮溶液。
在使用过程中，向含有孔雀石绿晶体的饱和孔雀石绿丙酮溶液中续加丙酮。当含有孔雀石绿的丙酮中无孔雀石绿晶体时，应向瓶中加入10g～12g的孔雀石绿，使丙酮中的孔雀石绿处于过饱和状态，如此循环使用。
步骤4.2，用50ml烧杯量取10ml的饱和孔雀石绿丙酮溶液，向该溶液中加入30ml清漆，并搅拌均匀，得到自由端漆。
对于每桶甲基清漆在第一次配制使用时，要对配制好的自由端漆进行粘度测试。采用标准流杯测量自由端漆的粘度，其粘度范围需为16.5s～18.5s。具体方法如下：
将干净的流杯放在烧杯架上，用气泡水准仪将流杯上沿调至水平；用手指堵住流杯流出孔，将自由端漆倒入流杯，直至从环形圈溢出为止；用刮尺刮过流杯上沿；把承接器放在流杯下面；松开手指，同时按动秒表计时；观察流出孔流线，当流出孔底部的流线中断而成滴状，立刻按停秒表，并记录流出时间。粘度测量2次，取其平均值为该自由端漆的粘度。
注：流杯用完后立即用丙酮擦洗。使用前要检查流杯，保证流杯孔干净。
步骤4.3，将配制好的自由端漆倒入有盖的容器中备用，不使用时应密封好容器，以减少挥发。
步骤4.4，自由端漆在使用过程中，随使用时间延长，粘度不断增大。在使用过程中可适当加入少量的饱和孔雀石绿丙酮溶液，并通过观察提笔的流线来调整自由端漆粘度。每两小时检测一次粘度，确保粘度值维持在16.5s～18.5s。
步骤4.5，陶芯与蜡模间隙涂漆及自由端制作：针对由于蜡模冷却收缩后与陶芯产生间隙，因此蜡模与陶芯的间隙处要用自由端漆封严，按照附图2进行制作。涂刷过程尽量保证漆面均匀一致。刷完一层后放置干燥10～20分钟，再刷下一层，共刷两层，每层厚度为0.02mm～0.04mm。
步骤6、组合蜡模。
步骤7、按照常规方法制壳。制壳层数为7～8层加封严层。
步骤8、采用中频翻转炉浇注、清壳、切割、除芯、吹砂，获得内通道表面良好的铸件。
实施例1
本实施例以某机带文氏管的径向涡流器为例，改善铸件内通道表面质量方法按照以下步骤进行：
步骤1、采用常规方法制造陶瓷型芯。
步骤2、采用常规方法压制蜡模。其中，注射压力：10bar；保压时间：10s。
步骤3、对蜡模进行X光检验；修整蜡模。
步骤4、配制自由端漆，包括如下步骤：
步骤4.1，将10g孔雀石绿浸泡于500ml的丙酮中，浸泡24h，得到饱和孔雀石绿丙酮溶液。
在使用过程中，向含有孔雀石绿晶体的饱和孔雀石绿丙酮溶液中续加丙酮。当含有孔雀石绿的丙酮中无孔雀石绿晶体时，应向瓶中加入10g孔雀石绿，使丙酮中的孔雀石绿处于过饱和状态，如此循环使用。
步骤4.2，用50ml烧杯量取10ml的饱和孔雀石绿丙酮溶液，向该溶液中加入30ml清漆，并搅拌均匀，得到自由端漆。
对于每桶甲基清漆在第一次配制使用时，要对配制好的自由端漆进行粘度测试。采用标准流杯测量，粘度为16.5s。具体方法如下：
将干净的流杯放在烧杯架上，用气泡水准仪将流杯上沿调至水平；用手指堵住流杯流出孔，将自由端漆倒入流杯，直至从环形圈溢出为止；用刮尺刮过流杯上沿；把承接器放在流杯下面；松开手指，同时按动秒表计时；观察流出孔流线，当流出孔底部的流线中断而成滴状，立刻按停秒表，并记录流出时间。粘度测量2次，取其平均值为该自由端漆的粘度。
注：流杯用完后立即用丙酮擦洗。使用前要检查流杯，保证流杯孔干净。
步骤4.3，将配制好的自由端漆倒入有盖的容器中备用，不使用时应密封好容器，以减少挥发。
步骤4.4，自由端漆在使用过程中，随使用时间延长，粘度不断增大。在使用过程中可适当加入少量的饱和孔雀石绿丙酮溶液，并通过观察提笔的流线来调整自由端漆粘度。每两小时检测一次粘度，确保粘度值维持在16.5s～18.5s。
步骤5、陶芯与蜡模间隙涂漆及自由端制作：针对由于蜡模冷却收缩后与陶芯产生间隙，因此蜡模与陶芯的间隙处要用自由端漆封严，按照附图2进行制作。涂刷过程尽量保证漆面均匀一致。刷完一层后放置干燥10分钟，再刷下一层，共刷两层，每层厚度为0.02mm～0.04mm。
步骤6、组合蜡模。
步骤7、按照常规方法制壳。制壳层数为8层加封严层。
步骤8、浇注、清壳、切割、除芯、吹砂，获得内通道表面良好的铸件。
图3为实施例1按照现有的方法精铸成型的零件(改善前)和利用本发明方法精铸成型的零件(改善后)的产品对比图。改善前，陶芯成型的内通道开口处，存在局部浇不到的现象；改善后，陶芯成型的内通道表面完好。
实施例2
本实施例以某科研机带文氏管的径向涡流器为例，改善铸件内通道表面质量方法按照以下步骤进行：
步骤1、采用常规方法制造陶瓷型芯。
步骤2、采用常规方法压制蜡模。其中，注射压力：5bar；保压时间：15s。
步骤3、对蜡模进行X光检验；修整蜡模。
步骤4、配制自由端漆，包括如下步骤：
步骤4.1，将12g的孔雀石绿浸泡于500ml的丙酮中，浸泡24h，得到饱和孔雀石绿丙酮溶液。
在使用过程中，向含有孔雀石绿晶体的饱和孔雀石绿丙酮溶液中续加丙酮。当含有孔雀石绿的丙酮中无孔雀石绿晶体时，应向瓶中加入12g左孔雀石绿，使丙酮中的孔雀石绿处于过饱和状态，如此循环使用。
步骤4.2，用50ml烧杯量取10ml的饱和孔雀石绿丙酮溶液，向该溶液中加入30ml清漆，并搅拌均匀，得到自由端漆。
对于每桶甲基清漆在第一次配制使用时，要对配制好的自由端漆进行粘度测试。采用标准流杯测量，粘度为18.5s。具体方法如下：
将干净的流杯放在烧杯架上，用气泡水准仪将流杯上沿调至水平；用手指堵住流杯流出孔，将自由端漆倒入流杯，直至从环形圈溢出为止；用刮尺刮过流杯上沿；把承接器放在流杯下面；松开手指，同时按动秒表计时；观察流出孔流线，当流出孔底部的流线中断而成滴状，立刻按停秒表，并记录流出时间。粘度测量2次，取其平均值为该自由端漆的粘度。
注：流杯用完后立即用丙酮擦洗。使用前要检查流杯，保证流杯孔干净。
步骤4.3，将配制好的自由端漆倒入有盖的容器中备用，不使用时应密封好容器，以减少挥发。
步骤4.4，自由端漆在使用过程中，随使用时间延长，粘度不断增大。在使用过程中可适当加入少量的饱和孔雀石绿丙酮溶液，并通过观察提笔的流线来调整自由端漆粘度。每两小时检测一次粘度，确保粘度值维持在16.5s～18.5s。
步骤5、陶芯与蜡模间隙涂漆及自由端制作：针对由于蜡模冷却收缩后与陶芯产生间隙，因此蜡模与陶芯的间隙处要用自由端漆封严，按照附图2进行制作。涂刷过程尽量保证漆面均匀一致。刷完一层后放置干燥15分钟，再刷下一层，共刷两层，每层厚度为0.02mm～0.04mm。
步骤6、组合蜡模。
步骤7、按照常规方法制壳。制壳层数为8层加封严层。
步骤8、浇注、清壳、切割、除芯、吹砂，获得内通道表面良好的铸件。
实施例3
本实施例以某机径向涡流器为例，改善铸件内通道表面质量方法按照以下步骤进行：
步骤1、采用常规方法制造陶瓷型芯。
步骤2、采用常规方法压制蜡模。其中，注射压力：8bar；保压时间：10s
步骤3、修整蜡模。
步骤4、配制自由端漆，包括如下步骤：
步骤4.1，将11g孔雀石绿浸泡于500ml的丙酮中，浸泡24h，得到饱和孔雀石绿丙酮溶液。
在使用过程中，向含有孔雀石绿晶体的饱和孔雀石绿丙酮溶液中续加丙酮。当含有孔雀石绿的丙酮中无孔雀石绿晶体时，应向瓶中加入11g的孔雀石绿，使丙酮中的孔雀石绿处于过饱和状态，如此循环使用。
步骤4.2，用50ml烧杯量取10ml的饱和孔雀石绿丙酮溶液，向该溶液中加入30ml清漆，并搅拌均匀，得到自由端漆。
对于每桶甲基清漆在第一次配制使用时，要对配制好的自由端漆进行粘度测试。采用标准流杯测量，粘度范围为17s。具体方法如下：
将干净的流杯放在烧杯架上，用气泡水准仪将流杯上沿调至水平；用手指堵住流杯流出孔，将自由端漆倒入流杯，直至从环形圈溢出为止；用刮尺刮过流杯上沿；把承接器放在流杯下面；松开手指，同时按动秒表计时；观察流出孔流线，当流出孔底部的流线中断而成滴状，立刻按停秒表，并记录流出时间。粘度测量2次，取其平均值为该自由端漆的粘度。
注：流杯用完后立即用丙酮擦洗。使用前要检查流杯，保证流杯孔干净。
步骤4.3，将配制好的自由端漆倒入有盖的容器中备用，不使用时应密封好容器，以减少挥发。
步骤4.4，自由端漆在使用过程中，随使用时间延长，粘度不断增大。在使用过程中可适当加入少量的饱和孔雀石绿丙酮溶液，并通过观察提笔的流线来调整自由端漆粘度。每两小时检测一次粘度，确保粘度值维持在16.5s～18.5s。
步骤5、陶芯与蜡模间隙涂漆及自由端制作：针对由于蜡模冷却收缩后与陶芯产生间隙，因此蜡模与陶芯的间隙处要用自由端漆封严，按照附图2进行制作。涂刷过程尽量保证漆面均匀一致。刷完一层后放置干燥15分钟，再刷下一层，共刷两层，每层厚度为0.02mm～0.04mm。
步骤6、组合蜡模。
步骤7、按照常规方法制壳。制壳层数为7层加封严层。
步骤8、浇注、清壳、切割、除芯、吹砂，获得内通道表面良好的铸件。

Claims (6)

1.一种解决精铸件蜡模和型芯分层的方法，其特征在于，包括如下过程：
在陶芯的自由端以及陶芯与蜡模的间隙用自由端漆封严；
所述自由端漆为向饱和孔雀石绿丙酮溶液中加入甲基清漆混匀后制得，饱和孔雀石绿丙酮溶液与甲基清漆体积比为1:3，所述自由端漆的粘度范围为16.5s～18.5s；饱和孔雀石绿丙酮溶液的制作方法是：将10g～12g孔雀石绿浸泡于500ml的丙酮中，浸泡24h，得到饱和孔雀石绿丙酮溶液；自由端漆在使用过程中，在其粘度增大后适当加入适量的饱和孔雀石绿丙酮溶液，并通过观察提笔的流线来调整自由端漆粘度，每隔预设时间检测一次粘度，确保粘度值维持在16.5s～18.5s；
在陶芯的自由端以及陶芯与蜡模的间隙用自由端漆封严时，在陶芯的自由端以及陶芯与蜡模的间隙处涂刷两层自由端漆；涂刷完第一层自由端漆后放置干燥10～20分钟，再刷第二层自由端漆，再将第二层自由端漆放置干燥10～20分钟，再进行后续工序；
所述蜡模和型芯为径向涡流器的蜡模和型芯。
2.根据权利要求1所述的一种解决精铸件蜡模和型芯分层的方法，其特征在于，所述自由端漆的粘度为采用标准流杯测量得到的粘度值。
3.根据权利要求1所述的一种解决精铸件蜡模和型芯分层的方法，其特征在于，每层自由端漆的厚度为0.02mm~0.04mm。
4.根据权利要求1所述的一种解决精铸件蜡模和型芯分层的方法，其特征在于，所述蜡模为压制成型的蜡模，其中，注射压力：5bar～10bar；保压时间：10s～20s。
5.根据权利要求4所述的一种解决精铸件蜡模和型芯分层的方法，其特征在于，在陶芯的自由端以及陶芯与蜡模的间隙用自由端漆封严后，组合蜡模，之后进行制壳，制壳层数为7～8层加封严层，之后浇注、清壳、切割、除芯、吹砂，获得内通道表面良好的铸件。
6.根据权利要求1所述的一种解决精铸件蜡模和型芯分层的方法，其特征在于，蜡模压制成型后，对蜡模进行X光检验，并对缺陷处进行修整。
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