CN115504813A - 一种陶瓷型芯室温强化剂及强化工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种陶瓷型芯室温强化剂及强化工艺，所述强化剂主要由环氧树脂、酸酐和丙二醇甲醚醋酸纤维酯混合配制而成，并在强化工艺中采用无水乙醇清洗型芯表面残留的强化液。本发明可长期、稳定实现室温强化的目的，采用本发明所述强化工艺强化后的陶瓷型芯，其强度提升3～4倍，能够避免运输过程中的机械损伤，以及提高陶瓷型芯对高压、高速蜡液的抗冲击性。本发明中强化剂配方简单、环保、可重复多次使用，强化工艺操作方便，有效提高了陶瓷型芯的合格率和生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷型芯强化技术领域，尤其是涉及一种陶瓷型芯室温强化剂及强化工艺。
背景技术
推重比是衡量航空发动机的性能的一个重要指标，可通过形成复杂内腔结构的空心叶片达到提高发动机使用寿命和综合性能的目的。目前，陶瓷型芯主要用于形成熔模铸造空心叶片的复杂内腔结构，与蜡模和型壳共同保障空心叶片内腔的尺寸精度，应用于航空发动机涡轮叶片的制造领域。烧结后的陶瓷型芯由于本身脆性大，结构复杂，其室温抗弯强度较低。陶瓷型芯在生产和运输过程中不可避免会发生碰撞，以及在后续蜡模压制过程中会遭受高速、高压蜡液的冲击，抗弯强度不合格的型芯根本无法满足生产需要，需对其进行强化处理。室温强化剂在毛细孔力的作用下能充分渗透到型芯内部间隙中，固化后促进型芯内部颗粒结构的紧密结合，强化剂的种类与强化工艺对型芯强化效果至关重要。
目前主要通过以环氧树脂和聚酰胺作为强化剂来增强陶瓷型芯的室温抗弯强度强度，以保障陶瓷型芯的运输需求和使用需求。但是环氧树脂和聚酰胺的混合物在室温环境下便会发生固化，无法重复利用，增加经济成本。现有陶瓷型芯强化剂的配方复杂，技术精度要求较高，稳定性差，极易造成由于强化剂粘附在型芯表面导致型面超差从而影响叶片内腔尺寸。而且，目前普遍采用丙酮为稀释剂稀释环氧树脂，但丙酮为易制毒物品，危害人的生命健康。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种陶瓷型芯室温强化剂及强化工艺，该强化剂可重复多次使用且环保，强化效果优异，可有效提高陶瓷型芯的合格率和生产效率。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种陶瓷型芯室温强化剂，该强化剂由环氧树脂、酸酐和丙二醇甲醚醋酸纤维酯按照质量比3～5:3～5:0.5～2混合配制而成，室温粘度达到30～50mPa·s。
进一步，环氧树脂为双酚A型环氧树脂，酸酐为甲基四氢邻苯二甲酸酐。
本发明还提供了一种如上述所述的陶瓷型芯室温强化剂的强化工艺，该工艺包括如下步骤：
1)将待强化的陶瓷型芯进行表面清理，放入配制好的室温强化剂中进行真空浸渍处理；
2)从强化液中取出完成浸渍过程的陶瓷型芯，使用无水乙醇清洗陶瓷型芯表面多余的强化液，放入滤网中进行滴液；
3)将清洗后的陶瓷型芯放入托盘自干；
4)将自干后的陶瓷型芯放入干燥箱进行固化，待温度降至60℃以下取出陶瓷型芯备用。
进一步，所述步骤1)中真空浸渍的真空度-0.55～-0.75MPa，浸渍温度20～28℃，浸渍时间30～60min。
进一步，所述步骤2)中清洗时间1～5s，滴液时间2～5min。
进一步，所述步骤3)中自干方式为自然风干，自干温度20～28℃，自干时间2～9h。
进一步，所述步骤4)的固化工艺为：在25～45min内由室温升至120～150℃，保温3～9h。
相对于现有技术，本发明所述的陶瓷型芯室温强化剂具有以下优势：
(1)本发明所述室温强化剂配制方法简单环保，稳定性好，粘结强度高，可重复多次使用。采用无水乙醇清洗陶瓷型芯表面残留的强化液，有效保证型芯产品的表面质量。
(2)本发明所述强化工艺操作方便，简单易行，对作为形成空心铸件内腔形状的陶瓷型芯有明显增强效果，采用本发明所述强化工艺强化后的陶瓷型芯，其强度提升3～4倍。本发明适用于强化不同形状、厚度、大小的陶瓷型芯，满足客户对等轴晶、定向凝固柱晶和单晶高温合金涡轮叶片不同的铸造要求，可有效提高陶瓷型芯的合格率和生产效率。
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。
下面将结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
一种陶瓷型芯室温强化剂，其原料为质量比为5:5:2的环氧树脂、酸酐和丙二醇甲醚醋酸纤维酯，环氧树脂为双酚A型环氧树脂，酸酐为甲基四氢邻苯二甲酸酐；在塑料浸渍槽中依次倒入环氧树脂、酸酐和丙二醇甲醚醋酸纤维酯，室温条件下使用搅拌棒充分搅拌均匀，配制室温强化剂备用，室温粘度达到30～50mPa·s。
上述陶瓷型芯强化剂的强化工艺包括以下步骤：
1)将待强化的陶瓷型芯浸没于强化液中，搬运浸渍槽并放置于真空干燥箱中，关闭箱门，设置真空度为-0.6MPa，在20～28℃条件下浸渍40min；
2)从强化液中取出浸渍后的陶瓷型芯，使用无水乙醇清洗表面3s，去除型芯表面多余的强化液，放入滤网中进行滴液，滴液时间2min；
3)将清洗后的型芯整齐摆放到托盘中，放入指定货架后进行自然风干，自干温度20～28℃，自干时间6h；
4)将型芯放入真空干燥箱中进行固化，固化方式为常压固化，固化工艺如下：25min从室温升至140℃，继续保温5h，待烘箱降温至60℃以下取出产品。
强化后室温抗弯强度达到38.47MPa，产品强化后表面无残留强化液。且该强化剂需在大于120℃温度条件下才会发生固化，可重复多次使用。
实施例2
一种陶瓷型芯室温强化剂，其原料为质量比为4:4:1的环氧树脂、酸酐和丙二醇甲醚醋酸纤维酯，环氧树脂为双酚A型环氧树脂，酸酐为甲基四氢邻苯二甲酸酐；在塑料浸渍槽中依次倒入环氧树脂、酸酐和丙二醇甲醚醋酸纤维酯，室温条件下使用搅拌棒充分搅拌均匀，配制室温强化剂备用，室温粘度达到30～50mPa·s。
上述陶瓷型芯强化剂的强化工艺包括以下步骤：
1)将待强化的陶瓷型芯浸没于强化液中，搬运浸渍槽并放置于真空干燥箱中，关闭箱门，设置真空度为-0.65MPa，在20～28℃条件下浸渍30min；
2)从强化液中取出浸渍后的陶瓷型芯，使用无水乙醇清洗表面2s，去除型芯表面多余的强化液，放入滤网中进行滴液，滴液时间3min；
3)将清洗后的型芯整齐摆放到托盘中，放入指定货架后进行自干，自干温度20～28℃，自干时间3h；
4)将型芯放入真空干燥箱中进行固化，固化方式为常压固化，固化工艺如下：40min从室温升至130℃，继续保温6h，待烘箱降温至60℃以下取出产品。
强化后室温抗弯强度达到49.02MPa，产品强化后表面无残留强化液。且该强化剂需在大于120℃温度条件下才会发生固化，可重复多次使用。
实施例3
一种陶瓷型芯室温强化剂，其原料为质量比为5:5:1的环氧树脂、酸酐和丙二醇甲醚醋酸纤维酯，环氧树脂为双酚A型环氧树脂，酸酐为甲基四氢邻苯二甲酸酐；在塑料浸渍槽中依次倒入环氧树脂、酸酐和丙二醇甲醚醋酸纤维酯，室温条件下使用搅拌棒充分搅拌均匀，配制室温强化剂备用，室温粘度达到30～50mPa·s。
上述陶瓷型芯强化剂的强化工艺包括以下步骤：
1)将待强化的陶瓷型芯浸没于强化液中，搬运浸渍槽并放置于真空干燥箱中，关闭箱门，设置真空度为-0.7MPa，在20～28℃条件下浸渍30min；
2)从强化液中取出浸渍后的陶瓷型芯，使用无水乙醇清洗表面3S，去除型芯表面多余的强化液，放入滤网中进行滴液，滴液时间4min；
3)将清洗后的型芯整齐摆放到托盘中，放入指定货架后进行自干，自干温度20～28℃，自干时间7h；
4)将型芯放入真空干燥箱中进行固化，固化方式为常压固化，固化工艺如下：30min从室温升至145℃，继续保温9h，待烘箱降温至60℃以下取出产品。
强化后室温抗弯强度达到36.69MPa，产品强化后表面无残留强化液。且该强化剂需在大于120℃温度条件下才会发生固化，可重复多次使用。
实施例4
一种陶瓷型芯室温强化剂，其原料为质量比为3:3:1的环氧树脂、酸酐和丙二醇甲醚醋酸纤维酯，环氧树脂为双酚A型环氧树脂，酸酐为甲基四氢邻苯二甲酸酐；在塑料浸渍槽中依次倒入环氧树脂、酸酐和丙二醇甲醚醋酸纤维酯，室温条件下使用搅拌棒充分搅拌均匀，配制室温强化剂备用，室温粘度达到30～50mPa·s。
上述陶瓷型芯强化剂的强化工艺包括以下步骤：
1)将待强化的陶瓷型芯浸没于强化液中，搬运浸渍槽并放置于真空干燥箱中，关闭箱门，设置真空度为-0.6MPa，在20～28℃条件下浸渍60min；
2)从强化液中取出浸渍后的陶瓷型芯，使用无水乙醇清洗表面2s，去除型芯表面多余的强化液，放入滤网中进行滴液，滴液时间2min；
3)将清洗后的型芯整齐摆放到托盘中，放入指定货架后进行自干，自干温度20～28℃，自干时间6h；
4)将型芯放入真空干燥箱中进行固化，固化方式为常压固化，固化工艺如下：30min从室温升至130℃，继续保温7h，待烘箱降温至60℃以下取出产品。
强化后室温抗弯强度达到37.15MPa，产品强化后表面无残留强化液。且该强化剂需在大于120℃温度条件下才会发生固化，可重复多次使用。
本发明所述室温强化剂配制方法简单，稳定性好，粘结强度高，且在室温下很难发生固化，可重复多次使用。采用丙二醇甲醚醋酸纤维酯做稀释剂，环保且对人体毒害作用少。该强化剂强化效果优异，可有效提高陶瓷型芯的合格率和生产效率。
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 (7)
1.一种陶瓷型芯室温强化剂，其特征在于：该强化剂由环氧树脂、酸酐和丙二醇甲醚醋酸纤维酯按照质量比3～5:3～5:0.5～2混合配制而成，室温粘度达到30～50mPa·s。
2.根据权利要求1所述的陶瓷型芯室温强化剂，其特征在于：环氧树脂为双酚A型环氧树脂，酸酐为甲基四氢邻苯二甲酸酐。
3.一种如权利要求1-2任一项所述的陶瓷型芯室温强化剂的强化工艺，其特征在于：该工艺包括如下步骤：
1)将待强化的陶瓷型芯进行表面清理，放入配制好的室温强化剂中进行真空浸渍处理；
2)从强化液中取出完成浸渍过程的陶瓷型芯，使用无水乙醇清洗陶瓷型芯表面多余的强化液，放入滤网中进行滴液；
3)将清洗后的陶瓷型芯放入托盘自干；
4)将自干后的陶瓷型芯放入干燥箱进行固化，待温度降至60℃以下取出陶瓷型芯备用。
4.根据权利要求3所述的陶瓷型芯室温强化剂的强化工艺，其特征在于：所述步骤1)中真空浸渍的真空度-0.55～-0.75MPa，浸渍温度20～28℃，浸渍时间30～60min。
5.根据权利要求3所述的陶瓷型芯室温强化剂的强化工艺，其特征在于：所述步骤2)中清洗时间1～5s，滴液时间2～5min。
6.根据权利要求3所述的陶瓷型芯室温强化剂的强化工艺，其特征在于：所述步骤3)中自干方式为自然风干，自干温度20～28℃，自干时间2～9h。
7.根据权利要求3所述的陶瓷型芯室温强化剂的强化工艺，其特征在于：所述步骤4)的固化工艺为：在25～45min内由室温升至120～150℃，保温3～9h。
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