TW201330951A

TW201330951A - 陶殼脫蠟的方法及裝置

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Publication number: TW201330951A
Application number: TW101101868A
Authority: TW
Inventors: yu-qi Cai
Original assignee: yu-qi Cai
Priority date: 2012-01-18
Filing date: 2012-01-18
Publication date: 2013-08-01
Also published as: TWI519362B

Abstract

本發明係一種陶殼脫蠟的方法及裝置，其陶殼脫蠟的方法包括：將帶有蠟模的陶殼放入密封腔體中；對密封腔體進行抽真空；向抽真空後的密封腔體內注入高壓蒸氣，使密封腔體內的氣壓在規定時間內到達預定值，以實現陶殼的脫蠟，由於增加了抽真空的步驟/裝置，所以能夠排出密封腔體內預先存在的空氣，當後續再向密封腔體內注入高壓蒸氣，並使密封腔體內形成高壓蒸氣環境時，密封腔體內的氣體就全部是蒸氣，從而確保了密封腔體內的蒸氣量，保證有足夠的熱量使蠟模完全熔化，因此，本發明能夠避免陶殼脹裂現象的產生，提高了鑄件的品質，並且由於不存在蒸氣的排出，所以也減少了能源的浪費。

Description

陶殼脫蠟的方法及裝置

　　本發明係一種陶殼脫蠟的方法及裝置，尤指一種應用於精密鑄造所屬技術領域者。

精密鑄造是相對于傳統鑄造工藝而言的一種鑄造方法，它能夠獲得相對準確的形狀和較高的鑄造精度。精密鑄造的工藝過程為：首先，製作蠟模，該蠟模與所需鑄造的產品大小形狀相一致，然後，在所製作的蠟模表面形成陶殼，隨後，對所述陶殼進行脫蠟處理（將其內部的蠟模熔化後去除），最後，向脫蠟處理後的陶殼內澆注金屬材料，待金屬材料冷卻凝固後，破碎去除所述陶殼，得到的鑄件即為所需的產品。

現有技術中，通常採用高壓蒸氣脫蠟的方式對陶殼進行脫蠟處理，第一圖所示即為相應的陶殼脫蠟裝置，該陶殼脫蠟裝置包括密封腔體（１），密封腔體（１）上設置有壓力安全閥（２）、蒸氣入口（３）、蒸氣出口（４）和排蠟口（５）。該陶殼脫蠟裝置應用時，先將帶有蠟模的陶殼放入密封腔體（１）中（沿圖中虛線箭頭方向），然後通過蒸氣入口（３）注入高壓水蒸氣，使密封腔體（１）內形成高壓蒸氣環境，壓力安全閥（２）用於保證密封腔體（１）內的壓力不超過預定值。水蒸氣冷凝過程中會釋放大量的熱能，該熱量能夠使陶殼中的蠟模熔化，從而實現脫蠟處理。蠟模熔化後得到的蠟可以從排蠟口（５）回收利用。

上述高壓蒸氣脫蠟的方式要求在短時間內提供大量的蒸氣，以保證有足夠的熱量使蠟模迅速完全熔化，通常要求在6s時間內密封腔體（１）內的蒸氣壓力達到５ｋｇ／ｃｍ^２（密封腔體內空氣溫度會達到１５５°Ｃ，整個脫蠟時間為８－１２ｍｉｎ。時間延長或是蒸氣量不足，都會使蠟模不能完全熔化，熔化的蠟會受到未熔化的蠟的阻礙而無法及時從陶殼中流出，並且由於蠟熔化後體積膨脹，從而會導致陶殼脹裂現象的產生，影響鑄件的品質。

一般認為，密封腔體（１）內的氣壓到達預定值後，則蒸氣量足夠，然而這是一個假像。由於密封腔體（１）內會預先存在有空氣，在後續形成的高壓蒸氣環境中，該預先存在的空氣會佔據一定的空間，使得密封腔體（１）內的蒸氣量比預計值要少，從而導致蒸氣量不足，容易產生陶殼脹裂的現象。

需要說明的是，本領域技術人員基本都被上述假像所蒙蔽，未能認識到陶殼脹裂現象的原因。據瞭解，僅在英國有人針對上述假像對前述的陶殼脫蠟裝置進行了改進，即：在蒸氣入口（３）和蒸氣出口（４）上分別設置了溫度感應器（圖中未示出），當感應到向密封腔體（１）內注入蒸氣時，同時打開蒸氣出口（４），將預先存在的空氣擠出，當感應到蒸氣出口（４）正在排出蒸氣時，則關閉蒸氣出口（４）。

　　上述改進雖然克服了密封腔體（１）內預先存在的空氣導致蒸氣量不足的缺陷，但是卻延長了密封腔體（１）內的氣壓到達預定值的時間，使脫蠟時間延長，在一定程度上仍會產生陶殼脹裂的現象；並且，在排出空氣的過程中，也排出了部分蒸氣，造成了能源的浪費。

＜發明動機＞

　　本發明有鑑於陶殼脫臘加工穩定性差及加工便利性差之問題，乃完成本創作之陶殼脫蠟的方法及裝置。

＜發明目的＞

　　本發明之主要目的在於提供一種陶殼脫蠟的方法及裝置，其陶殼脫蠟的方法，係包括：步驟1：將帶有蠟模的陶殼放入密封腔體中；步驟2：對所述密封腔體進行抽真空；步驟3：向所述抽真空後的密封腔體內注入高壓蒸氣，使所述密封腔體內的氣壓在規定時間內到達預定值，進而實現陶殼的脫蠟，而優選地，該步驟2具體為：將一恒負壓桶與所述密封腔體相連，以實現抽真空，另優選地，該方法還包括：步驟4：在蠟模完全熔化後，對所述密封腔體進行放氣，控制放氣速度使所述密封腔體內的氣壓下降速度每分鐘不超過０．３ｋｇ／ｃｍ^２；步驟5：放氣完畢後，從所述密封腔體中取出脫蠟後的陶殼。

而其陶殼脫蠟的裝置，係包括：密封腔體，該密封腔體上設置有壓力安全閥、蒸氣入口、蒸氣出口和排蠟口，而密封腔體上連接有抽真空裝置。

優選地，該抽真空裝置包括與密封腔體相連的恒負壓桶和與恒負壓桶相連的真空泵。

優選地，該恒負壓桶上設置有壓力感測器，而壓力感測器與真空泵的控制開關相連。

優選地，該恒負壓桶的上部設置有壓力安全閥，下部設置有排水口。

優選地，該恒負壓桶和真空泵之間連接有冷卻器。

優選地，該冷卻器包括水冷式冷卻器和/或氣冷式冷卻器。

優選地，該密封腔體包括腔體本體和設置在所述腔體本體上的封閉門，而封閉門的周邊設置有密封圈凹槽，且密封圈凹槽內設置有密封圈，該密封圈為充氣式密封圈。

　　藉由增加了抽真空的步驟/裝置，所以能夠排出密封腔體內預先存在的空氣，當後續再向密封腔體內注入高壓蒸氣，並使密封腔體內形成高壓蒸氣環境時，密封腔體內的氣體就全部是蒸氣，從而確保了密封腔體內的蒸氣量，保證有足夠的熱量使蠟模完全熔化，因此，本發明能夠避免陶殼脹裂現象的產生，提高了鑄件的品質，並且由於不存在蒸氣的排出，所以也減少了能源的浪費。

　　為使　貴審查委員能進一步瞭解本發明之結構，特徵及其他目的，玆以如后之較佳實施例附以圖式詳細說明如后，惟本圖例所說明之實施例係供說明之用，並非為專利申請上之唯一限制者。

請配合參閱第二圖所示，係本發明陶殼脫蠟的方法的流程示意圖，其係包括：

步驟（Ｓ１）：將帶有蠟模的陶殼放入密封腔體中

步驟（Ｓ２）：對所述密封腔體進行抽真空

步驟（Ｓ３）：向所述抽真空後的密封腔體內注入高壓蒸氣，使所述密封腔體內的氣壓在規定時間內到達預定值，進而最終實現陶殼的脫蠟

藉由上述流程之配合以完成本發明之陶殼脫蠟的方法。

請配合參閱第二圖所示，係本發明陶殼脫蠟的方法的流程示意圖，其係於現有方法基礎上，增加了對密封腔體進行抽真空的步驟（即步驟Ｓ２），其中步驟Ｓ１和Ｓ３與現有步驟相同。本發明由於增加了抽真空的步驟，所以能夠排出密封腔體內預先存在的空氣，當後續再向密封腔體內注入高壓蒸氣，並使密封腔體內形成高壓蒸氣環境時，密封腔體內的氣體就全部是蒸氣，從而確保了密封腔體內的蒸氣量，保證有足夠的熱量使蠟模完全熔化，因此，本發明能夠避免陶殼脹裂現象的產生，提高了鑄件的品質，並且由於不存在蒸氣的排出，所以也減少了能源的浪費，本發明還帶來了一個額外的優點，那就是：對密封腔體抽真空後，陶殼內空氣阻力會降低，當向密封腔體內注入蒸氣後，蒸氣能夠更迅速地透過陶殼，提高了蠟模的熔化速度，從而也確保了陶殼的品質，提高了鑄件的品質。

為了更迅速地實現對密封腔體抽真空，以提高生產效率同時避免長時間的抽真空對陶殼造成潛在的不良影響，上述步驟S2優選將一恒負壓桶與密封腔體相連，當需要抽真空時，使兩者連通即可。

並且，本發明的方法優選在步驟Ｓ３之後還包括：

步驟Ｓ４：在蠟模完全熔化後，對所述密封腔體進行放氣，控制放氣速度使所述密封腔體內的氣壓下降速度每分鐘不超過０．３ｋｇ／ｃｍ^２；

步驟Ｓ５：放氣完畢後，從所述密封腔體中取出脫蠟後的陶殼。

現有技術中，在蠟模熔化後，都是先打開蒸氣出口進行快速放氣後，再取出陶殼。然而，本發明人經過潛心研究發現，快速放氣會使得陶殼的面層有剝落的風險，為此，需要緩慢放氣，越慢越好，然而一般只要控制放氣速度使所述密封腔體內的氣壓下降速度每分鐘不超過０．３ｋｇ／ｃｍ^２，即可避免陶殼面層剝落的問題。針對該放氣速度的要求，可以通過合理設計蒸氣出口的尺寸來實現，並且還可以在密封腔體上設置多個蒸氣出口，各個蒸氣出口採用不用的管徑尺寸，如１．５寸、１寸和０．５寸等，以利於操作人員根據需要選擇不同的放氣速度。

請配合參閱第三圖所示，係本發明陶殼脫蠟的裝置的一個實施例的結構示意圖，其係包括：密封腔體（３１），該密封腔體（３１）上設置有壓力安全閥（３２）、蒸氣入口（３３）、蒸氣出口（３４）和排蠟口（３５），而密封腔體（３１）上連接有抽真空裝置（３６），於陶殼脫蠟裝置應用時，先將帶有蠟模的陶殼放入密封腔體（３１）中，再利用抽真空裝置（３６）對密封腔體（３１）進行抽真空，然後向抽真空後的密封腔體（３１）內注入高壓蒸氣，使密封腔體（３１）內的氣壓在規定時間內到達預定值，進而實現陶殼的脫蠟，藉由設置抽真空裝置（３６），所以能夠排出密封腔體（３１）中預先存在的空氣，當後續再向密封腔體（３１）內注入高壓蒸氣，並使密封腔體（３１）內形成高壓蒸氣環境時，密封腔體（３１）內的氣體就全部是蒸氣，從而確保了密封腔體（３１）內的蒸氣量，保證有足夠的熱量使蠟模完全熔化，因此，本發明能夠避免陶殼脹裂現象的產生，提高了鑄件的品質，並且由於不存在蒸氣的排出，所以也減少了能源的浪費。另外，本發明還能夠使蒸氣更迅速地透過陶殼，提高了蠟模的熔化速度，從而也確保了陶殼的品質，提高了鑄件的品質，而蒸氣入口（３３）、蒸氣出口（３４）和排蠟口（３５）上均可以設置電磁閥，以進行控制，電磁閥優選採用球塞式電動閥，這種閥品質穩定且故障率低，而排蠟口（３５）還可以採用手動球閥結構，另抽真空裝置（３６）可以僅採用真空泵。然而，為了更迅速地實現對密封腔體（３１）抽真空，以提高生產效率同時避免長時間的抽真空對陶殼造成潛在的不良影響。

請配合參閱第四圖所示，係本發明陶殼脫蠟的裝置的另一實施例的結構示意圖，其抽真空裝置（３６）優選包括與密封腔體（３１）相連的恒負壓桶（３６１）和與恒負壓桶（３６１）相連的真空泵（３６２）。恒負壓桶（３６１）的體積及其負壓大小可以根據密封腔體（３１）的體積及抽真空度的需求來計算得到，採用恒負壓桶（３６１）後，可以在１ｓ時間內使密封腔體（３１）變為真空狀態，並且在後續注入蒸氣時，能使密封腔體（３１）迅速升溫並達到所需的蒸氣量，從而更快速地、高品質地實現脫蠟。此處以一具體資料進行對比說明：傳統地，如果向密封腔體內注入壓力７ｋｇ／ｃｍ^２溫度１７４°Ｃ的蒸氣，則密封腔體內空氣溫度２．５ｓ會達到１３０°Ｃ，此時密封腔體內壓力為２．５ｋｇ／ｃｍ^２，而使用本發明的裝置，同樣注入壓力７ｋｇ／ｃｍ^２溫度１７４°Ｃ的蒸氣，則密封腔體內空氣溫度２．５ｓ能夠達到１４５°Ｃ（高於傳統的裝置），此時密封腔體內壓力為２ｋｇ／ｃｍ^２。由於本發明能夠將密封腔體中預先存在的空氣完全排出，並且在注入蒸氣之前密封腔體處於真空狀態，因此，與傳統技術相比，本發明能夠更快速地使密封腔體內升溫（瞬間低壓高溫），並且確保有足夠的蒸氣量，由於此處時間的節省，所以本發明能夠得到更高品質的陶殼，進而得到更高品質的鑄件，為了方便地實現恒負壓桶（３６１）自動維持一定的負壓值，優選在恒負壓桶（３６１）上設置壓力感測器（圖中未示出），該壓力感測器與真空泵（３６２）的控制開關相連，當恒負壓桶（３６１）內的氣壓低於所需的負壓值時，壓力感測器可以向真空泵（３６２）的控制開關發出信號，啟動真空泵（３６２），使恒負壓桶（３６１）內的氣壓恢復為所需的負壓值。

經過一段時間的使用後，恒負壓桶（３６１）內會產生積水，為將該積水排出，恒負壓桶（３６１）的下部還可以設置有排水口（３６４）。同時，為了防止恒負壓桶（３６１）與密封腔體（３１）之間的電磁閥壞掉，導致恒負壓桶（３６１）內變為高壓，進而損壞真空泵（３６２），優選在恒負壓桶（３６１）上部設置一較小壓力即可觸發工作的壓力安全閥（３６１１）。另外，恒負壓桶（３６１）與密封腔體（３１）之間優選設置兩個電磁閥，其中一個用作正常工作時的開關控制，另一個用作備用，以提高安全性。

在陶殼脫蠟裝置的使用過程中，密封腔體（３１）內部的空氣為高溫空氣，該高溫空氣易造成抽真空裝置（３６）故障，影響抽真空裝置（３６）的壽命，為避免該問題，優選地，如第四圖所示，在恒負壓桶（３６１）和真空泵（３６２）之間連接有冷卻器（３６３）。冷卻器（３６３）可以包括水冷式冷卻器和/或氣冷式冷卻器。在該第四圖中，既連接了水冷式冷卻器（３６３２），又連接了氣冷式冷卻器（３６３１）。水冷式冷卻器（３６３２）可以與抽水泵、冷卻水塔相連（圖中未示出），氣冷式冷卻器（３６３１）可以包括彎管和風扇，水冷式冷卻器和氣冷式冷卻器的具體結構可以採用本領域技術人員公知的任意結構，此處不再贅述。

請配合參閱第五圖所示，係本發明陶殼脫蠟的裝置上封閉門打開後該門的正面結構示意圖，其密封腔體的密封方式與現有技術也有所不同。密封腔體（３１）包括腔體本體和設置在腔體本體上的封閉門，如第五圖所示，係於封閉門（３１２）的周邊設置有密封圈凹槽（３１３），該密封圈凹槽（３１３）內設置有密封圈（３１４），而密封圈（３１４）為充氣式密封圈，於使用時，在關閉封閉門（３１２）後，向充氣式密封圈（３１４）內沖入高壓氣體，從而密封圈（３１４）鼓起，達到密封作用；當陶殼脫蠟完畢後，釋放掉密封圈（３１４）內的氣體，然後打開封閉門（３１２）取出陶殼，現有技術中密封圈多為墊圈，會與腔體本體產生摩擦，影響密封圈的壽命，本發明採用充氣式密封圈（３１４），能夠減少密封圈與腔體本體之間的摩擦，大大提高密封圈的使用壽命。

　　綜上所述，本發明確實可達到上述諸項功能及目的，故本創作應符合專利申請要件，爰依法提出申請。

(S1)．．．將帶有蠟模的陶殼放入密封腔體中

(S2)．．．對所述密封腔體進行抽真空

(S3)．．．向所述抽真空後的密封腔體內注入高壓蒸氣，使所述密封腔體內的氣壓在規定時間內到達預定值，進而最終實現陶殼的脫蠟

(S4)．．．在蠟模完全熔化後，對所述密封腔體進行放氣，控制放氣速度使所述密封腔體內的氣壓下降速度每分鐘不超過0.3kg/cm²

(S5)．．．放氣完畢後，從所述密封腔體中取出脫蠟後的陶殼

(31)．．．密封腔體

(312)．．．封閉門

(313)．．．密封圈凹槽

(314)．．．密封圈

(32)．．．壓力安全閥

(33)．．．蒸氣入口

(34)．．．蒸氣出口

(35)．．．排蠟口

(36)．．．抽真空裝置

(361)．．．恒負壓桶

(3611)．．．壓力安全閥

(362)．．．真空泵

(363)．．．冷卻器

(3632)．．．水冷式冷卻器

(3631)．．．氣冷式冷卻器

第一圖係習知現有技術中陶殼脫蠟裝置的結構示意圖；

第二圖係本發明之陶殼脫蠟的方法的流程示意圖；

第三圖係本發明之陶殼脫蠟的裝置的一個實施例的結構示意圖；

第四圖係本發明之陶殼脫蠟的裝置的另一實施例的結構示意圖；

第五圖係本發明之陶殼脫蠟的裝置上封閉門打開後該門的正面結構示意圖；

(S1)．．．將帶有蠟模的陶殼放入密封腔體中

(S2)．．．對所述密封腔體進行抽真空

Claims

一種陶殼脫蠟的方法，其係包括：
步驟1：將帶有蠟模的陶殼放入密封腔體中；
步驟2：對所述密封腔體進行抽真空；
步驟3：向所述抽真空後的密封腔體內注入高壓蒸氣，使所述密封腔體內的氣壓在規定時間內到達預定值，進而最終實現陶殼的脫蠟。
如申請專利範圍第1項所述之陶殼脫蠟的方法，其中，更進一步包括步驟4：在蠟模完全熔化後，對所述密封腔體進行放氣，控制放氣速度使所述密封腔體內的氣壓下降速度每分鐘不超過0.3kg/ｃｍ^２；以及步驟5：放氣完畢後，從所述密封腔體中取出脫蠟後的陶殼。
如申請專利範圍第1項所述之陶殼脫蠟的方法，其中，該步驟2具體為：將一恒負壓桶與所述密封腔體相連，以實現抽真空。
如申請專利範圍第3項所述之陶殼脫蠟的方法，其中，更進一步包括步驟4：在蠟模完全熔化後，對所述密封腔體進行放氣，控制放氣速度使所述密封腔體內的氣壓下降速度每分鐘不超過0.3kg/ｃｍ^２；以及步驟5：放氣完畢後，從所述密封腔體中取出脫蠟後的陶殼。
一種陶殼脫蠟的裝置，其係包括：密封腔體，所述密封腔體上設置有壓力安全閥、蒸氣入口、蒸氣出口和排蠟口，其特徵在於，所述密封腔體上連接有抽真空裝置。
如申請專利範圍第5項所述之陶殼脫蠟的裝置，其中，該抽真空裝置包括與密封腔體相連的恒負壓桶和與所述恒負壓桶相連的真空泵。
如申請專利範圍第6項所述之陶殼脫蠟的裝置，其中，該恒負壓桶上設置有壓力感測器，該壓力感測器與真空泵的控制開關相連。
如申請專利範圍第6項所述之陶殼脫蠟的裝置，其中，該恒負壓桶的上部設置有壓力安全閥，下部設置有排水口。
如申請專利範圍第6項所述之陶殼脫蠟的裝置，其中，該恒負壓桶和真空泵之間連接有冷卻器。
如申請專利範圍第9項所述之陶殼脫蠟的裝置，其中，該冷卻器包括水冷式冷卻器和/或氣冷式冷卻器。
如申請專利範圍第5項所述之陶殼脫蠟的裝置，其中，該密封腔體包括腔體本體和設置在腔體本體上的封閉門，而封閉門的周邊設置有密封圈凹槽，且密封圈凹槽內設置有密封圈，該密封圈為充氣式密封圈。