CN210160356U - 一种型芯组件及精密铸造模具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种型芯组件及精密铸造模具。该型芯组件包括多个陶瓷型芯和抗裂层，所述型芯组件由多个所述陶瓷型芯拼合连接而成，所述抗裂层包裹在所述多个陶瓷型芯的表面，并且所述陶瓷型芯上设有定位机构。该精密铸造模具包括金属模具和上述的型芯组件，所述型芯组件安装在所述金属模具中。在本实用新型中，铸件的型芯组件采用多个陶瓷型芯拼合连接而成，且陶瓷型芯上设有定位机构，使得陶瓷型芯壁厚趋于均匀，而且陶瓷型芯表面包裹抗裂层，提高了陶瓷型芯整体抗弯强度，减少压制蜡模时陶瓷型芯的断裂率，从而解决了采用现有技术中精密铸造模具制备铸件过程中陶瓷型芯易变形、断裂且铸件尺寸稳定性差的技术问题。

Description

一种型芯组件及精密铸造模具

技术领域

本实用新型涉及铸件精密铸造技术领域，具体涉及一种型芯组件及精密铸造模具。

背景技术

LEAP 1B发动机是SAFRAN最新型的发动机，该发动机采用大量先进技术在节能环保，舒适性上有所提高是未来20-30年的发展目标；为了提高航空发动机的性能，满足航空发动机大的推重比，通常航空发动机采用大量的钛合金铸件，同时铸件的设计采用异形薄壁化和复杂结构的减重沟槽，来减轻发动机的重量，提升发动机的可靠性，降低发动机的能耗；目前钛合金铸件通常采用近净成形熔模精密铸造进行生产，通过设计金属模，压制蜡模，然后在蜡模表面涂料制作陶瓷型壳，脱蜡后对陶瓷型壳高温焙烧后，浇注熔融的钛合金液体到铸件型腔，最后通过清理型壳后获得精铸件。

B5鞍垫为SAFRAN最新型的发动机上的结构件，如图1所示，其为板状异形薄壁铸件结构，最大尺寸为400mm，最小壁厚为2mm，铸件有高度5mm长度200mm最大深度深16mm的反沟槽，沟槽内的高度大于沟槽表面的高度，所以沟槽无法由模具活块设计出模，需要在模具内预埋型芯，型芯通常采用水融型芯或陶瓷型芯，由于凹槽内的尺寸比较小，预埋的水融芯在蜡模阶段去除后，狭小的空间涂料无法涂实，同时凹槽内在涂料过程中干燥不充分，型壳强度不够，导致浇注过程中金属液容易穿透型壳面层和背层材料发生反应，造成铸瘤缺陷。若采用陶瓷型芯，细长而薄壁的陶瓷型芯容易在高温焙烧过程中容易变形，并且陶瓷型芯在金属模具中的定位以及在模壳中的定位比较牢固，一旦松动会造成铸件尺寸超差，同时陶瓷型芯在蜡模压制过程中受到蜡料的冲击力比较大，而薄壁尺寸的陶瓷型芯，容易产生断裂。

综上，开发一种陶瓷型芯强度高、不易变形或断裂，且尺寸及定位稳定性强的铸件制备用型芯组件是十分必要的。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种型芯组件及精密铸造模具，铸件的型芯组件采用多个陶瓷型芯拼合连接而成，且陶瓷型芯上设有定位机构，使得陶瓷型芯壁厚趋于均匀，减少其在烧制过程中的变形，保证铸件尺寸的稳定性，而且陶瓷型芯表面包裹抗裂层，提高了陶瓷型芯整体抗弯强度，减少压制蜡模时陶瓷型芯的断裂率，以解决采用现有技术中精密铸造模具制备铸件过程中陶瓷型芯易变形、断裂且铸件尺寸稳定性差的技术问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的第一方面，提供了一种型芯组件。

该型芯组件包括多个陶瓷型芯和抗裂层，所述型芯组件由多个所述陶瓷型芯拼合连接而成，所述抗裂层包裹在所述多个陶瓷型芯的表面，并且所述陶瓷型芯上设有定位机构。

进一步的，所述陶瓷型芯设有两个，且每个所述陶瓷型芯包括直立段和与所述直立段底面一侧相连的水平段使其横截面呈“L”型结构，所述拼合连接为两个所述陶瓷型芯的直立段对应拼合，两个所述陶瓷型芯的水平段对应拼合。

进一步的，所述定位机构为多个定位凹槽和/或多个定位凸台。

进一步的，所述多个定位凹槽均为方形结构，且多个所述定位凹槽均匀分布在所述直立段未与所述水平段相连的另一侧的侧面上。

进一步的，所述多个定位凸台分布在每个所述直立段上表面，用于与模具定位配合。

进一步的，两个所述陶瓷型芯上共设有7个所述定位凹槽。

进一步的，每个所述陶瓷型芯上均设有2个定位凸台。

进一步的，所述抗裂层为蜡料，且所述蜡料的厚度为8-15mm。

为了实现上述目的，根据本实用新型的第二方面，提供了一种精密铸造模具。

该精密铸造模具包括金属模具和上述的型芯组件，其中，所述型芯组件安装在所述金属模具中。

在本实用新型实施例中，铸件的型芯组件采用多个陶瓷型芯拼合连接而成，且陶瓷型芯上设有定位机构，使得陶瓷型芯壁厚趋于均匀，减少其在烧制过程中的变形，保证铸件尺寸的稳定性，而且陶瓷型芯表面包裹抗裂层，提高了陶瓷型芯整体抗弯强度，减少压制蜡模时陶瓷型芯的断裂率，从而解决了采用现有技术中精密铸造模具制备铸件过程中陶瓷型芯易变形、断裂且铸件尺寸稳定性差的技术问题。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为现有技术中B5鞍垫的结构示意图；

图2为本实用新型中陶瓷型芯的主视图；

图3为本实用新型中陶瓷型芯的后视图；

图4为本实用新型中型芯组件的结构示意图；

图5为本实用新型图4中A部分的剖面图；

图6为本实用新型中精密铸造模具的主视图；

图7为本实用新型中精密铸造模具的侧视图。

图中：

1、陶瓷型芯；2、抗裂层；3、定位凹槽；4、定位凸台；5、金属模具。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本实用新型公开了一种型芯组件，如图2和图3所示，该型芯组件包括多个陶瓷型芯1和抗裂层2，型芯组件由多个陶瓷型芯1拼合连接而成，抗裂层2包裹在多个陶瓷型芯1的表面，并且陶瓷型芯1上设有定位机构。

在上述实施例中，型芯组件由多个陶瓷型芯1拼合连接形成，可以理解为型芯组件整体结构是由多段陶瓷型芯1组合形成，拼合连接的结构设计能够减少陶瓷型芯1的变形，尤其是能够减少结构复杂且具有细长薄壁的陶瓷型芯1的变形，陶瓷型芯1的外表面包裹抗裂层2，抗裂层2的设置可以防止陶瓷型芯1开裂，提高陶瓷型芯1的结构完整性以及铸件的成品率，并且陶瓷型芯1上设有定位机构，定位机构设置确保陶瓷型芯1的壁厚趋于均匀，减少陶瓷型芯1在烧制过程中的变形，同时也可以保证陶瓷型芯1在模具或模壳中的定位比较牢固，提高铸件的尺寸稳定性。

进一步地，陶瓷型芯1设有两个，且每个陶瓷型芯1包括直立段和与直立段底面一侧相连的水平段使其横截面呈“L”型结构，拼合连接为两个陶瓷型芯1的直立段对应拼合，两个陶瓷型芯1的水平段对应拼合。如图2所示，型芯组件整体结构包括两个陶瓷型芯1，并且每个陶瓷型芯1均包括直立段和水平段，水平段与直立段底面一侧相连使其横截面呈“L”状设计，且拼合连接为两个陶瓷型芯1的直立段对应拼合，两个陶瓷型芯1的水平段对应拼合，保证对应铸件的完整性，同时在受到外力时，能够减少陶瓷型芯1的变形，从而减少铸件的变形，提高了产品的合格率。

更进一步地，定位机构存在三种具体实施方式。

在一些实施例中，定位机构为多个定位凹槽3。

在一些实施例中，定位机构为多个定位凸台4。

在一些实施例中，定位机构为多个定位凹槽3和多个定位凸台4。

优选地，定位机构3为多个定位凹槽3和多个定位凸台4。

进一步地，多个定位凹槽3均为方形结构，且多个定位凹槽3均匀分布在直立段未与水平段相连的另一侧的侧面上。

更进一步地，多个定位凸台4分布在每个直立段上表面，用于与模具定位配合。

如图2所示，定位机构包括多个定位凹槽3和多个定位凸台4，定位凹槽3的设计能够有效使得陶瓷型芯1壁厚趋于均匀，减少陶瓷型芯1在烧制过程中的变形，同时每个陶瓷型芯1上均设有定位凸台4，用于与模具定位配合，因此，定位凸台4配合定位凹槽3能够确保陶瓷型芯1在模具或模壳中的定位较牢固，有效保证陶瓷型芯1的尺寸，从而确保铸件的尺寸稳定性。优选地，多个定位凹槽3均呈方形结构，且多个定位凹槽3均匀分布在直立段未与水平段相连的另一侧的侧面上，即多个定位凹槽3均匀分布在两个陶瓷型芯1的同一侧；多个定位凸台4分布在每个陶瓷型芯1的直立段上表面，与模具定位配合，从而提高了型芯组件的整体稳定性。

优选地，两个陶瓷型芯1上共设有7个定位凹槽3。

优选地，每个陶瓷型芯1上均设有2个定位凸台4。

在本实用新型中，7个定位凹槽3以及2个定位凸台4均匀较优的实施方式，但对定位凹槽3和定位凸台4的数量不作具体限定，定位凹槽3的设计为使得陶瓷型芯1的壁厚趋于均匀，定位凸台4的设计为确保定位牢固，确保铸件的尺寸稳定性，因此，在实际的生产操作中，定位凹槽3和定位凸台4的数量设计只要能够满足上述目的，实现相同效果即可。

作为一种优选实施例，抗裂层2为蜡料，且蜡料的厚度为8-15mm。如图3所示，陶瓷型芯1的外侧包裹蜡料，由于陶瓷型芯1属于韧性比较差的材料，尤其是细长薄壁结构的陶瓷型芯1在受到一定的注射压力时，很容易断裂，通过设计陶瓷型芯1包裹蜡料层2，陶瓷型芯1的整体抗弯强度提高，避免了在压制蜡模时陶瓷型芯1的断裂。优选地，蜡料的厚度在8-15mm之间，尤其是在陶瓷型芯1的薄壁区域包裹有8-15mm厚度的蜡料，能够有效提升陶瓷型芯1的抗弯强度，不易断裂，提高产品的合格率。

优选地，陶瓷型芯1的抗弯强度为18-30MPa。当陶瓷型芯1的抗弯强度控制在18-30MPa时，陶瓷型芯1在使用过程中断裂率较低，能够提升产品的合格率。

本实用新型公开了一种精密铸造模具，如图4所示，该精密铸造模具包括金属模具5和上述的型芯组件，其中，上述型芯组件安装在金属模具5中。

在上述实施例中，可以根据陶瓷型芯1的结构制作金属模具5，因此对金属模具5的具体结构不作具体限定。

本实用新型中，采用该陶瓷型芯进行精密铸造的工艺流程如下所述：

陶瓷型芯的结构设计：铸件的陶瓷型芯采用“L”型分段组合设计，陶瓷型芯整体结构上共设有7个定位凹槽和4个定位凸块；

陶瓷型芯制备：根据陶瓷型芯的结构制作金属模具，配制氧化锆惰性陶瓷浆料，使用陶瓷型芯金属模压制成型，陶瓷型芯生坯经过高温烧结陶瓷化，制作成陶瓷型芯；

陶瓷型芯强度测试：陶瓷型芯的抗弯强度控制在18-30MPa之间；其次，陶瓷型芯还需要对外形尺寸进行检测，把两段陶瓷型芯放入检具中，陶瓷型芯底面平整，和检具贴合后的缝隙小于0.3mm，陶瓷型芯两段之间的缝隙小于0.8mm，陶瓷型芯端面和检具的配合面自然过渡，不允许超过0.3mm的断差；

陶瓷型芯裹蜡：把陶瓷型芯放入模具中通过手工灌入低熔点的蜡料或采用6吨压蜡机选择较小的注射压力注入蜡料，冷却后取出薄壁区域包裹有8-15mm厚度蜡料的陶瓷型芯；

预埋型芯压蜡：把包裹有蜡料的陶瓷型芯两段组合后放入金属模具中，蜡料采用CL-162材料，通过75吨压蜡机选用150-200Psi的注射压力进行压制蜡模，并且经过多批次验证蜡模成型良好，表面质量比较光洁，陶瓷型芯在蜡模压制时未发生断裂；

型壳制备：采用硅酸乙酯、铝矾土型壳系统，涂覆12层左右，每层干燥24小时以上，沾浆后干燥48小时，采用大气脱蜡和大气高温焙烧；

熔炼浇注：铸件在150kg真空凝壳炉中进行熔炼浇注，每炉4组，采用180±10转/分的离心转速，配以18000-20000A的熔炼电流。同时为了防止壳型吸潮，壳型焙烧后放入烘箱进行烘烤，烘烤温度为150-200℃。

型壳清理：把浇注后的模壳采用风镐和人工方法清除铸型，同时采用水清壳设备对凹槽内的陶瓷型芯进行清理，采用车、铣、打磨对浇冒系统进行清理，清理后的铸件凹槽表面粗糙度满足设计要求，铸件尺寸与三维数模扫描对比后符合尺寸要求。

本实用新型具有如下优势：

1.铸件的陶瓷型芯采用分段组合设计，且陶瓷型芯上设有定位凹槽及定位凸块，使得陶瓷型芯壁厚趋于均匀，减少了陶瓷型芯在烧制过程中的变形，提高了铸件的尺寸稳定性；

2.陶瓷型芯表面包裹蜡料，提高了陶瓷型芯的整体强度，降低了陶瓷型芯在压制蜡模时的断裂率，提高了铸件成品率。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种型芯组件，其特征在于，包括多个陶瓷型芯(1)和抗裂层(2)，所述型芯组件由多个所述陶瓷型芯(1)拼合连接而成，所述抗裂层(2)包裹在所述多个陶瓷型芯(1)的表面，并且所述陶瓷型芯(1)上设有定位机构。

2.根据权利要求1所述的型芯组件，其特征在于，所述陶瓷型芯(1)设有两个，且每个所述陶瓷型芯(1)包括直立段和与所述直立段底面一侧相连的水平段使其横截面呈“L”型结构，所述拼合连接为两个所述陶瓷型芯(1)的直立段对应拼合，两个所述陶瓷型芯(1)的水平段对应拼合。

3.根据权利要求2所述的型芯组件，其特征在于，所述定位机构为多个定位凹槽(3)和/或多个定位凸台(4)。

4.根据权利要求3所述的型芯组件，其特征在于，所述多个定位凹槽(3)均为方形结构，且多个所述定位凹槽(3)均匀分布在所述直立段未与所述水平段相连的另一侧的侧面上。

5.根据权利要求3所述的型芯组件，其特征在于，所述多个定位凸台(4)分布在每个所述直立段上表面，用于与模具定位配合。

6.根据权利要求5所述的型芯组件，其特征在于，两个所述陶瓷型芯(1)上共设有7个所述定位凹槽(3)。

7.根据权利要求5所述的型芯组件，其特征在于，每个所述陶瓷型芯(1)上均设有2个定位凸台(4)。

8.根据权利要求1所述的型芯组件，其特征在于，所述抗裂层(2)为蜡料，且所述蜡料的厚度为8-15mm。

9.一种精密铸造模具，其特征在于，包括金属模具(5)和权利要求1-8任一项所述的型芯组件，其中，所述型芯组件安装在所述金属模具(5)中。

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