CN118418260A - 一种铸造用陶瓷型壳的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种铸造用陶瓷型壳的制备方法，涉及铸造技术领域，所述制备方法包括以下步骤：S1、制备造型用的模样；S2、将铸造薄膜覆盖在模样上，并通过负压抽吸将铸造薄膜紧密贴附在模样表面；S3、在覆膜完成的模样表面进行打印，将具有自硬性能的陶瓷浆料均匀铺展在模样上，边打印边硬化；S4、当陶瓷浆料紧密覆盖在模样表面并完全硬化成陶瓷层时，将陶瓷层从模样上取下得到陶瓷型壳。本发明公开的铸造用陶瓷型壳的制备方法，通过将陶瓷浆料打印与V法铸造相结合，实现了高精度、高表面质量的型壳制造，并具有高效率、经济性以及广泛的适用性。
Description
技术领域
本发明涉及铸造技术领域，尤其涉及一种铸造用陶瓷型壳的制备方法。
背景技术
在传统的陶瓷型壳铸造生产工艺中，一种是利用熔模铸造方法，在蜡模上逐层涂覆耐火材料和粘结剂(如水玻璃、硅溶胶或是硅酸乙酯水解液)混合而成的浆料来制成陶瓷型壳，期间还要有撒砂等工艺过程，可以实现铸件的陶瓷型壳铸造；另一种方法是利用硅酸乙酯作为粘结剂通过直接灌浆方法来制成陶瓷型壳。
熔模铸造方法制造陶瓷型壳的工艺，由于其制造工艺复杂，生产周期长，制造成本高，型壳的废品率较高，限制了其应用范围。
在单件或下批量铸件生产领域，3D打印具有显著的优势，其生产效率高、周期短、工艺简单，可以自由打印出复杂型壳。因此，3D打印陶瓷型壳也逐渐在铸造领域得以应用。
现阶段的3D打印陶瓷型壳是通过陶瓷粉末或浆料进行逐层堆叠来构建型壳的，每一层的厚度会影响最终型壳的表面质量，打印层越薄，表面越平滑，但打印时间会增加，打印层越厚，生产效率高，但会降低表面质量，另外，由于3D打印所用的陶瓷材料与传统的铸造型壳材料不同，在烧结过程中，不同的材料可能会表现出不同的收缩率，这也会影响打印后的型壳表面精度，虽然3D打印型壳可以通过砂光、抛光和涂覆等后处理步骤来提高表面质量，但这些步骤并不能完全消除打印过程中产生的层状纹理，因此，现阶段3D打印出的陶瓷型壳无法达到传统铸造型壳的精度和表面光洁度。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种铸造用陶瓷型壳的制备方法，来解决现阶段3D打印出的陶瓷型壳无法达到传统铸造型壳的精度和表面光洁度的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供了一种铸造用陶瓷型壳的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
S1、制备造型用的模样；
S2、将铸造薄膜覆盖在模样上，并通过负压抽吸将铸造薄膜紧密贴附在模样表面；
S3、在覆膜完成的模样表面进行打印，将具有自硬性能的陶瓷浆料均匀铺展在模样上，边打印边硬化；
S4、当陶瓷浆料紧密覆盖在模样表面并完全硬化成陶瓷层时，将陶瓷层从模样上取下得到陶瓷型壳。
在上述技术方案的基础上，优选的，在模样表面打印之前，还包括在覆膜完成的模样上放置砂箱，使陶瓷浆料的打印在砂箱中完成。
在上述技术方案的基础上，优选的，在步骤S3过程中，通过在砂箱中通入暖风或真空对陶瓷浆料进行脱水，使陶瓷层快速硬化完成。
在上述技术方案的基础上，优选的，所述的自硬性能的陶瓷浆料包含以下组分按重量百分比计的配比：粘结剂10-20％，耐火材料60-70％，填充材料5-10％，促进剂1-3％，抗裂剂0.1-0.5％，湿润剂0.5-1％，消泡剂0.1-0.5％，其余为水。
进一步，优选的，所述粘结剂为硅溶胶或水玻璃，其硅酸模数为20-40，耐火材料为矽砂、刚玉砂、铝矾土砂的一种或几种，其粒度范围为100-270目，填充材料为氧化铝粉或氧化钛粉，其粒度小于10微米，促进剂为碳酸钠或碳酸钙，用于加快硅溶胶的硬化速度，抗裂剂为聚丙烯纤维或木质素纤维，用于提高型壳的抗裂性能，湿润剂为聚乙二醇或脂肪醇聚氧乙烯醚，用于改善浆料的润湿性，消泡剂为硅油，用于降低浆料中的气泡产生。
更进一步，优选的，所述自硬性能的陶瓷浆料的制备步骤包括：
步骤一、在混合器中先加入所需重量比例的耐火材料和填充材料，搅拌均匀；
步骤二、在混合的耐火材料和填充材料中，加入预定比例的抗裂剂，继续搅拌以均匀分布纤维；
步骤三、分别预备两个溶液，一个是促进剂溶液，另一个是粘接剂溶液，然后将这两个溶液同时倾入含有耐火材料、填充材料和抗裂剂的混合器中；
步骤四、在混合过程中，缓慢添加湿润剂和消泡剂，边搅拌边添加，直到完全混合均匀，形成均质的陶瓷浆料。
在上述技术方案的基础上，优选的，步骤S4还包括步骤如下：
步骤S41、在陶瓷层完全硬化后，先将陶瓷层滞留在模样表面不取出，并在陶瓷层表面放置型砂，使型砂充填整个砂箱中；
步骤S42、在砂箱顶面覆盖铸造薄膜，然后对砂箱进行抽真空处理，同时模样表面的铸造薄膜释放负压抽吸操作，待砂箱形成一定真空度后，将砂箱从模样中取出，形成铸型。
优选的，所述型砂为干砂或带有自硬粘结剂的树脂砂或水玻璃砂。
优选的，所述抽真空处理的真空度为30～70Kpa。
优选的，所述铸造薄膜选自聚乙烯薄膜、乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜和聚乙烯醇薄膜中的一种或几种。
本发明相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)本发明公开的铸造用陶瓷型壳的制备方法，通过将陶瓷浆料打印与V法铸造相结合，实现了高精度、高表面质量的型壳制造，并具有高效率、经济性以及广泛的适用性。
(2)在中小型铸件的生产中，本实施例所公开的陶瓷型壳因其制备方法的高效性，可以显著提高生产效率。与传统V法铸造相比，这种陶瓷型壳能够快速制备，且由于其结构的优化，可以在不损害型壳性能的前提下多次使用，减少了因型壳制备所需时间而影响的铸件生产周期，同时，多次使用的特性直接降低了型壳的单件成本。
(3)通过在砂箱内进行陶瓷浆料的打印可以有效地限制型壳的最终尺寸和形状，由于砂箱的边界为陶瓷浆料提供了一个物理限制，这对于保持型壳的一致性和重复性尤为重要，特别是在批量生产中小型铸件型壳时。同时，将打印过程限制在砂箱内，可以有效地防止陶瓷浆料在施加到模样表面时的溢流。这不仅有助于保持工作区的清洁，还确保了浆料的有效利用，避免了浆料的浪费。
(4)通过通入暖风或应用真空可以显著加速陶瓷浆料中水分的蒸发，从而加快浆料的硬化过程。从而缩短型壳的制备时间，提高生产效率。快速的脱水和硬化过程有助于减少型壳在干燥过程中可能出现的裂纹或变形，因为这可以减少干燥过程中材料内部的应力。因此，这种方法不仅加速了制备过程，也提高了型壳的最终质量。
(5)通过本发明提供的陶瓷浆料制备步骤，可以制备出具有自硬性能的陶瓷浆料，这种浆料能够在自然条件下快速硬化，无需烧结，从而简化了陶瓷型壳的制备工艺，降低了能耗，并提高了生产效率。此外，通过精确控制各种组分的比例和制备过程，可以确保型壳具有良好的耐火性、抗裂性和表面质量，满足高质量铸造的需求。
(6)通过利用型砂作为辅助材料，既保持了陶瓷型壳的优良性能，又通过结合抽真空技术，提高了陶瓷型壳的强度和厚度，解决了传统方法在制备大型铸件型壳时面临的挑战。此外，该方法还能够在一定程度上缩短制备时间，提高生产效率。
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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明公开的铸造薄膜在模样上抽真空状态示意图；
图2为本发明公开的在模样上进行自硬性陶瓷浆料打印状态示意图；
图3为本发明公开的陶瓷层硬化后的状态示意图；
图4为本发明公开的在陶瓷型壳表面充填型砂的状态示意图；
图5为本发明公开的对于砂箱进行真空抽吸的状态示意图；
图6为本发明公开的造型与模样分离状态示意图；
附图标记：
1、模样；2、铸造薄膜；3、自硬性陶瓷浆料；4、砂箱；5、型砂；6、造型；S、陶瓷型壳。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，结合图2-3，本发明提供了一种铸造用陶瓷型壳的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备造型用的模样，具体的，本实施例公开的模样为V法铸造工艺中所使用的模型，该模样用作后续制备陶瓷型壳的基础。在本实施例中，模样可以采用木质、塑料、金属或树脂材料加工制得，模样表面可以通过CNC进行加工，从而成形出适配铸件外表面的造型，模样的表面需要保持一定的光洁度，由此保证陶瓷型壳最终的表面精度，从而确保最终铸件的形状和表面质量符合要求。
S2、将铸造薄膜覆盖在模样上，并通过负压抽吸将铸造薄膜紧密贴附在模样表面。具体的，模样表面均匀分布多个抽吸孔，模样上可以通过链接负压抽吸系统，来实现在模样表面覆盖铸造薄膜时，通过抽真空确保铸造薄膜与模样表面紧密贴合，紧密贴合的铸造薄膜可以有效地复制模样的细节，为陶瓷浆料提供一个平滑且准确的底层。这样不仅减少了铸造缺陷，也提升了型壳和最终铸件的表面质量。
S3、在覆膜完成的模样表面进行打印，将具有自硬性能的陶瓷浆料均匀铺展在模样上，边打印边硬化。
该步骤的打印可以理解为通过特定工艺，如喷涂、涂布等将自硬性陶瓷浆料均匀涂覆在覆膜后的模样表面，并让其在涂覆过程中逐渐硬化，通过控制浆料的涂覆厚度和硬化速率，可以精确地形成所需的型壳厚度和形状。自硬性浆料的使用简化了穿透3D打印陶瓷型壳的制作过程，避免了传统的热处理硬化过程中陶瓷型壳裂纹问题，保证了陶瓷型壳表面质量，同时加快了生产周期。
S4、当陶瓷浆料紧密覆盖在模样表面并完全硬化成陶瓷层时，将陶瓷层从模样上取下得到陶瓷型壳。
在陶瓷浆料完全硬化后，形成了坚固的陶瓷层，这时将其从模样上脱离，得到的就是最终的陶瓷型壳，完成的陶瓷型壳将完整复制模样表面的所有细节，保持高精度和高表面质量。此外，硬化的陶瓷层具有良好的机械强度和耐温性，满足铸造过程中的要求。
同时，值得注意的是，在中小型铸件的生产中，本实施例所公开的陶瓷型壳因其制备方法的高效性，可以显著提高生产效率。与传统V法铸造相比，这种陶瓷型壳能够快速制备，且由于其结构的优化，可以在不损害型壳性能的前提下多次使用，减少了因型壳制备所需时间而影响的铸件生产周期，同时，多次使用的特性直接降低了型壳的单件成本。
本实施例所公开的陶瓷型壳制备方法能够保证型壳的高精度和良好的表面质量，这对于提高最终铸件的质量至关重要。由于陶瓷型壳可以多次使用，相对减少了废弃材料的产生，对环境的影响也相应减小。此外，相比于传统V法铸造可能使用的一次性材料，这种方法更为环保。
综上所述，本发明公开的铸造用陶瓷型壳的制备方法，通过将陶瓷浆料打印与V法铸造相结合，实现了高精度、高表面质量的型壳制造，并具有高效率、经济性以及广泛的适用性。
由于陶瓷浆料具有一定的流动性，为了避免在模样上打印陶瓷浆料的过程中，陶瓷浆料从模样上溢流到外侧，本实施例还设置了一些步骤，具体的，参照附图2和3所示，在模样表面打印之前，还包括在覆膜完成的模样上放置砂箱，使陶瓷浆料的打印在砂箱中完成。
采用上述技术方案，在砂箱内进行陶瓷浆料的打印可以有效地限制型壳的最终尺寸和形状，因为砂箱的边界为陶瓷浆料提供了一个物理限制。这对于保持型壳的一致性和重复性尤为重要，特别是在批量生产中小型铸件型壳时。同时，将打印过程限制在砂箱内，可以有效地防止陶瓷浆料在施加到模样表面时的溢流。这不仅有助于保持工作区的清洁，还确保了浆料的有效利用，避免了浆料的浪费。
做为一些较佳实施方式，在步骤S3过程中，通过在砂箱中通入暖风或真空对陶瓷浆料进行脱水，使陶瓷层快速硬化完成。
通过通入暖风或应用真空可以显著加速陶瓷浆料中水分的蒸发，从而加快浆料的硬化过程。从而缩短型壳的制备时间，提高生产效率。
另外，快速的脱水和硬化过程有助于减少型壳在干燥过程中可能出现的裂纹或变形，因为这可以减少干燥过程中材料内部的应力。因此，这种方法不仅加速了制备过程，也提高了型壳的最终质量。
在传统的陶瓷型壳3D打印过程中，浆料是逐层堆叠进行烧结完成的，浆料打印过程中需要高温烧结，这会影响型壳内表面的质量。而本发明直接在模样表面进行陶瓷浆料的打印，为了取消高温烧结，本实施例采用陶瓷浆料边打印边硬化的方式，为了实现陶瓷浆料的自硬化，本实施例公开了一种陶瓷浆料的组分。
具体的，本实施例的自硬性能的陶瓷浆料包含以下组分按重量百分比计的配比：粘结剂10-20％，耐火材料60-70％，填充材料5-10％，促进剂1-3％，抗裂剂0.1-0.5％，湿润剂0.5-1％，消泡剂0.1-0.5％，其余为水。
其中，粘结剂用来提供浆料的粘接力，确保耐火材料和填充材料的粘结，粘结剂的比例直接影响浆料的稠度和最终型壳的结构强度。耐火材料构成浆料的主体，提供耐高温的性质，确保型壳在高温铸造过程中不会熔化或变形。填充材料用于增加浆料的体积，提高型壳的整体强度，改善型壳的机械性能，减少在铸造过程中的损坏。促进剂用于加速浆料的硬化过程，使浆料能够在更短的时间内达到所需的硬度，加快生产速度。抗裂剂用于提高浆料干燥过程中的稳定性，防止裂纹的产生，提升型壳的质量，减少因干燥不当引起的缺陷。湿润剂用于改善浆料的流动性和涂覆性能，使其更易于均匀涂布，确保型壳表面的光滑度和均匀性，提高铸件的表面质量。消泡剂用于减少浆料混合和涂覆过程中的气泡生成，避免型壳中存在气孔，提高型壳的密实度和铸件的完整性。
具体的，本实施公开的粘结剂为硅溶胶，硅溶胶具有良好的粘接性和耐高温性，其硅酸模数为20-40，表示硅溶胶中硅和氧的比例，影响其粘结强度和耐火性。作为一些其他实施方式，粘结剂还可以为水玻璃。
耐火材料为矽砂，矽砂具有良好的耐热性和热稳定性。其粒度范围为100-270目，影响浆料的流动性和型壳的表面光滑度。作为一些其他实施方式，耐火材料还可以为刚玉砂或铝矾土砂，另外，耐火材料还可以是矽砂、刚玉砂、铝矾土砂的一种或几种。
填充材料为氧化铝粉，氧化铝粉提高型壳的耐磨性和机械强度，其粒度小于10微米，有助于提高型壳的密实度和细腻度。作为一些其他实施方式，填充材料也可以为氧化钛粉。
促进剂为碳酸钠或碳酸钙，用于加快硅溶胶的硬化速度，缩短浆料的固化时间。
抗裂剂为聚丙烯纤维或木质素纤维，用于提高型壳的抗裂性能，减少干燥过程中的裂纹产生。
湿润剂为聚乙二醇或脂肪醇聚氧乙烯醚，用于改善浆料的润湿性，消泡剂为硅油，用于降低浆料中的气泡产生，提高型壳的密实度。
实施例一
自硬性能的陶瓷浆料由以下组分按重量百分比计的配比组成：硅溶胶10％、矽砂70％、氧化铝粉5％、碳酸钠1％、聚丙烯纤维0.1％、聚乙二醇0.5％、硅油0.1％，其余为水。
自硬性能的陶瓷浆料的制备方法包括步骤如下：
步骤一、在混合器中先加入70％的矽砂和5％氧化铝粉，搅拌均匀；这一步骤确保了耐火材料和填充材料均匀混合，为制备高质量的陶瓷浆料打下基础。
步骤二、在混合的矽砂和氧化铝粉中，加入0.1％聚丙烯纤维，继续搅拌以均匀分布纤维；这一步骤均匀分布的纤维能够提高型壳的抗裂性能，减少干燥过程中的裂纹。
步骤三、分别预备两个溶液，一个是含1％碳酸钠的水溶液，另一个是10％硅溶胶水溶液，然后将这两个溶液同时倾入含有耐火材料、填充材料和抗裂剂的混合器中；该步骤将碳酸钠水溶液与硅溶胶混合，然后加入到耐火材料和抗裂剂中，确保粘结剂和促进剂均匀分布。
步骤四、在混合过程中，缓慢添加0.5％的聚乙二醇和0.1％的硅油，边搅拌边添加，直到完全混合均匀，形成均质的陶瓷浆料，确保浆料具有良好的均匀性和涂覆性能。
实施例二
自硬性能的陶瓷浆料由以下组分按重量百分比计的配比组成：硅溶胶20％、刚玉砂60％、氧化钛粉10％、碳酸钠3％、木质素纤维0.5％、聚乙二醇1％、硅油0.5％，其余为水。
实施例二中公开的自硬性能的陶瓷浆料的制备方法步骤如下：
步骤一、在混合器中先加入60％的刚玉砂和10％氧化钛粉，搅拌均匀。
步骤二、在混合的刚玉砂和氧化钛粉中，加入0.5％木质素纤维，继续搅拌以均匀分布纤维。
步骤三、分别预备两个溶液，一个是含3％碳酸钠的水溶液，另一个是20％硅溶胶水溶液，然后将这两个溶液同时倾入含有耐火材料和抗裂剂的混合器中。
步骤四、在混合过程中，缓慢添加1％的聚乙二醇和0.5％的硅油，边搅拌边添加，直到完全混合均匀，形成均质的陶瓷浆料。
实施例三
自硬性能的陶瓷浆料由以下组分按重量百分比计的配比组成：硅溶胶15％、矽砂65％、氧化铝粉7.5％、碳酸钠2％、聚丙烯纤维0.3％、聚乙二醇0.75％及硅油0.3％，其余为水。
实施例三中公开的自硬性能的陶瓷浆料的制备方法步骤如下：
步骤一、在混合器中先加入65％的矽砂和7.5％氧化铝粉，搅拌均匀。
步骤二、在混合的矽砂和氧化铝粉中，加入0.3％聚丙烯纤维，继续搅拌以均匀分布纤维。
步骤三、分别预备两个溶液，一个是含2％碳酸钠的水溶液，另一个是15％硅溶胶，然后将这两个溶液同时倾入含有耐火材料和抗裂剂的混合器中。
步骤四、在混合过程中，缓慢添加0.75％的聚乙二醇和0.3％的硅油，边搅拌边添加，直到完全混合均匀，形成均质的陶瓷浆料。
通过本发明提供的陶瓷浆料制备步骤，可以制备出具有自硬性能的陶瓷浆料，这种浆料能够在自然条件下快速硬化，无需烧结，从而简化了陶瓷型壳的制备工艺，降低了能耗，并提高了生产效率。此外，通过精确控制各种组分的比例和制备过程，可以确保型壳具有良好的耐火性、抗裂性和表面质量，满足高质量铸造的需求。
本发明公开的铸造用陶瓷型壳的制备方法所制备的陶瓷型壳，通过在V法工艺设计的模样表面直接打印陶瓷浆料，并使陶瓷浆料自硬化形成坚固的陶瓷层，陶瓷层从模样上脱离，得到最终的陶瓷型壳，这种陶瓷型壳厚度不大，可以适用于中小型铸件。
当需要满足大型铸件时，此时陶瓷型壳的厚度则无法满足，如果增加陶瓷型壳的厚度，则需要再模样上打印多层陶瓷层，使陶瓷层数增加，由于陶瓷浆料自硬化也需要一定的时间，陶瓷层数增加，则伴随着硬化时间增加，整体上会降低陶瓷型壳的制备时间。
为此，本实施例在步骤S4的基础上还提出了一些操作步骤，参照附图4-6所示，从而获得能够成形大型铸件的型壳。
具体的，步骤S41、在陶瓷层完全硬化后，先将陶瓷层滞留在模样表面不取出，并在陶瓷层表面放置型砂，使型砂充填整个砂箱中；
该步骤利用了型砂来提供额外的支撑和包裹，为后续增加型壳厚度打下基础。通过在硬化的陶瓷层上直接放置型砂，可以在不直接增加陶瓷层本身的前提下，提高型壳的整体强度和厚度，同时也为增加陶瓷层数量提供了物理支持。
步骤S42、在砂箱顶面覆盖铸造薄膜，然后对砂箱进行抽真空处理，同时模样表面的铸造薄膜释放负压抽吸操作，待砂箱形成一定真空度后，将砂箱从模样中取出，形成铸型。
这一步骤中，通过抽真空确保型砂与陶瓷层之间的紧密结合，同时也利用负压使型砂更加坚固，形成了额外的支撑层。抽真空处理不仅增强了型砂的紧实度和型壳的整体结构强度，而且通过形成一定真空度，有助于在不增加陶瓷层自身硬化时间的情况下，提高型壳的厚度和强度，从而满足大型铸件的需求。
上述方法有效地利用了型砂作为辅助材料，既保持了陶瓷型壳的优良性能，又通过结合抽真空技术，提高了型壳的强度和厚度，解决了传统方法在制备大型铸件型壳时面临的挑战。此外，该方法还能够在一定程度上缩短制备时间，提高生产效率。
优选的，型砂为干砂或带有自硬粘结剂的树脂砂或水玻璃砂。
其中，干砂易于操作和塑形，对于覆盖在陶瓷层上能提供一定的支撑作用。由于其不含粘结剂，所以在后续的抽真空过程中，干砂的流动性较好，有利于形成紧密的砂层。
树脂砂在加入自硬粘结剂后，会在一定条件下(如接触到空气中的湿气)硬化，形成较强的结构。这对于增强陶瓷型壳的整体强度和稳定性十分有利，尤其是在制作大型铸件型壳时。
水玻璃砂是一种具有良好粘结性能的型砂，可以在加入硬化剂后迅速硬化。它的使用可以提高型壳的结构完整性和承载能力，特别是在制备大型或复杂形状的铸件型壳时
在本实施例中，抽真空处理的真空度为30～70Kpa。通过抽真空，型砂能够更紧密地贴合在陶瓷层上，减少空隙，从而提高型壳的密实度和强度。适当的真空度有助于增强型壳表面与型砂之间的粘附力，确保在铸造过程中型砂不会脱落，提高铸件的表面质量。
铸造薄膜在铸造成型过程中起到至关重要的作用，需要确保所选材料能够承受铸造过程中的高温，同时具有足够的强度和弹性，同时还需要防止在抽真空和注砂过程中破裂。铸造薄膜选自聚乙烯薄膜、乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜和聚乙烯醇薄膜中的一种或几种。在实际铸造生产过程中，可以根据铸件的精度和表面质量要求选择相应性能的薄膜材料。
值得注意的是，上述利用型砂作为辅助材料制成的铸型在使用过程中需要链接负压抽吸系统，该操作和V法铸造工艺相似，一个大型铸件需要上下两个铸型，这两个铸型中均有陶瓷型壳和抽真空的型砂作为支撑，由于陶瓷型壳复制了模样的表面形状，陶瓷型壳内表面具有较高的表面精度，因此，在大型铸件成形时，能够满足铸件表面的质量要求，另外，由于陶瓷型壳由型砂作为支撑，整个铸型可以多次使用，相比于传统V法铸造可能使用的一次性材料，这种方法更为环保，同时成本更低，效率更高。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，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 (10)
1.一种铸造用陶瓷型壳的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
S1、制备造型用的模样；
S2、将铸造薄膜覆盖在模样上，并通过负压抽吸将铸造薄膜紧密贴附在模样表面；
S3、在覆膜完成的模样表面进行打印，将具有自硬性能的陶瓷浆料均匀铺展在模样上，边打印边硬化；
S4、当陶瓷浆料紧密覆盖在模样表面并完全硬化成陶瓷层时，将陶瓷层从模样上取下得到陶瓷型壳。
2.如权利要求1所述的铸造用陶瓷型壳的制备方法，其特征在于：在模样表面打印之前，还包括在覆膜完成的模样上放置砂箱，使陶瓷浆料的打印在砂箱中完成。
3.如权利要求2所述的铸造用陶瓷型壳的制备方法，其特征在于：在步骤S3过程中，通过在砂箱中通入暖风或真空对陶瓷浆料进行脱水，使陶瓷层快速硬化完成。
4.如权利要求1所述的铸造用陶瓷型壳的制备方法，其特征在于：所述的自硬性能的陶瓷浆料包含以下组分按重量百分比计的配比：粘结剂10-20％，耐火材料60-70％，填充材料5-10％，促进剂1-3％，抗裂剂0.1-0.5％，湿润剂0.5-1％，消泡剂0.1-0.5％，其余为水。
5.如权利要求4所述的铸造用陶瓷型壳的制备方法，其特征在于：所述粘结剂为硅溶胶或水玻璃，其硅酸模数为20-40，耐火材料为矽砂、刚玉砂、铝矾土砂的一种或几种，其粒度范围为100-270目，填充材料为氧化铝粉或氧化钛粉，其粒度小于10微米，促进剂为碳酸钠或碳酸钙，用于加快硅溶胶的硬化速度，抗裂剂为聚丙烯纤维或木质素纤维，用于提高型壳的抗裂性能，湿润剂为聚乙二醇或脂肪醇聚氧乙烯醚，用于改善浆料的润湿性，消泡剂为硅油，用于降低浆料中的气泡产生。
6.如权利要求4所述的铸造用陶瓷型壳的制备方法，其特征在于，所述自硬性能的陶瓷浆料的制备步骤包括：
步骤一、在混合器中先加入所需重量比例的耐火材料和填充材料，搅拌均匀；
步骤二、在混合的耐火材料和填充材料中，加入预定比例的抗裂剂，继续搅拌以均匀分布纤维；
步骤三、分别预备两个溶液，一个是促进剂溶液，另一个是粘接剂溶液，然后将这两个溶液同时倾入含有耐火材料、填充材料和抗裂剂的混合器中；
步骤四、在混合过程中，缓慢添加湿润剂和消泡剂，边搅拌边添加，直到完全混合均匀，形成均质的陶瓷浆料。
7.如权利要求2所述的铸造用陶瓷型壳的制备方法，其特征在于：步骤S4还包括步骤如下：
步骤S41、在陶瓷层完全硬化后，先将陶瓷层滞留在模样表面不取出，并在陶瓷层表面放置型砂，使型砂充填整个砂箱中；
步骤S42、在砂箱顶面覆盖铸造薄膜，然后对砂箱进行抽真空处理，同时模样表面的铸造薄膜释放负压抽吸操作，待砂箱形成一定真空度后，将砂箱从模样中取出，形成铸型。
8.如权利要求7所述的铸造用陶瓷型壳的制备方法，其特征在于：所述型砂为干砂或带有自硬粘结剂的树脂砂或水玻璃砂。
9.如权利要求7所述的铸造用陶瓷型壳的制备方法，其特征在于：所述抽真空处理的真空度为30～70Kpa。
10.如权利要求1所述的铸造用陶瓷型壳的制备方法，其特征在于：所述铸造薄膜选自聚乙烯薄膜、乙烯-醋酸乙烯共聚物薄膜和聚乙烯醇薄膜中的一种或几种。
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