熔模鑄造中的改進的製作方法

2023-05-18 17:30:06 3

專利名稱:熔模鑄造中的改進的製作方法
技術領域：
本發明涉及熔模鑄造的改進，特別涉及利用微波能量提供的熱來熔化蠟模和燒結陶瓷模具的熔模鑄造的技術改進。
背景技術：
熔模鑄造首先需要用易熔材料製成一個和所鑄部件相當的可熔性模型，通常是將蠟注入一個逆向工程模型(reverse enginneredmould)，或者在蠟模材料上做出。模型的材料可以是天然蠟或人工蠟，聚苯乙烯，多種蠟的混合物以及其它熱塑性材料等，有時非排他地包括一些填充物諸如脂肪酸和增塑劑。在本說明書及所附權利要求
書中，凡用到「蠟模材料」一詞，即規定為包括以上這些在內的所有適合於失蠟鑄造法的可熔性材料。待到一定數量的相似蠟模製成後，它們會被統一附著在事先做好的「澆道」上，形成一個「樹狀蠟模集」(以下簡稱「樹模」)。該樹模的表面會非排他地被塗覆若干層的陶瓷漿料以及幹砂，待塗料幹後，便可在樹模外形成一層堅硬的模具殼體。之後樹模被熔化掉，陶瓷殼體則被燒結。將合金熔液注入去除樹模後的殼體空腔，當合金冷卻固化形成部件後，陶瓷殼體隨即可被清除。
採用傳統熱源的熔模鑄造過程非常耗時且成本高昂。如專利號1457046的英國專利已經提出利用微波能量，由此縮短了此過程並使製造過程更節約。然而熔模鑄造中遇到的主要問題來自於不同蠟模材料在被加熱和冷卻時的不同的膨脹和收縮程度。當熔化的蠟模材料未能及時從陶瓷殼體中流出，就可能因自身的膨脹使殼體開裂。專利號1457046的英國專利提出了解決此問題的一個方案，就是在陶瓷漿料中加入一種可以促使殼體表面蠟模材料迅速熔化的「鬆化劑」。然而這種辦法並不完善，尤其是當模製品的形狀設置成使得蠟模材料只能通過受限的瓶頸、澆道或澆杯從陶瓷殼體中流出的話就不那麼好了。如果澆道裡的蠟模材料沒有先熔化或未完全熔化那麼用於殼體內快速膨脹的材料的流出通道就會被堵塞，結果殼體可能開裂。
日本專利申請(JP56117857)中已經提出使用樹脂型模具，其從殼體外熔化時不會出現變形或開裂現象。然而該辦法並不完善，因為它要將樹脂模具置於容器內的水中，使水在毛細作用下滲透入模具的蜂窩狀孔隙。採用這種技術，水面之上的模具內的水含量通常是恆定的，也就是說在整個模具的不同區域未形成微波感受體含量的梯度。此外，這類樹脂模具不能用於無需進一步拋光處理的鑄造部件(例如飛機發動機葉片)的高規格的精修，因為樹脂模具處理的生產類型不能形成對鑄件的光滑的修整。

發明內容本發明的主要目的是解決這些問題，其通過在模具的不同部分提供具有不同熔化特性的蠟模材料以使模具上部開口的其它區域的材料熔化之前，澆道或其它受限開口處的材料熔化。這樣當後者材料熔化時，它的流動路線不會被堵住，且它能流出模具，同時膨脹時不會破壞模具殼體。必須用於製造發動機葉片中的現有的原蠟模型可以根據本發明被使用。
根據本發明提供了一種利用微波能量作為熱源的熔模鑄造方法，其特徵在於，原蠟模型被附著在含有微波感受體的蠟模材料的澆道上，所述微波感受體比原蠟具有相對高的吸熱性能，以及所述澆道被附著在蠟模材料的澆杯上，所述蠟模材料的澆杯比所述澆道材料含有更高百分比的所述微波感受體。
微波感受體被限制在澆道和澆杯區域，這樣當蠟模材料熔化時，其被限制模具的開口。
微波感受體可以是水，碳，石墨或它們的任一種混合物。
其上安裝有多個原蠟模型的樹模含有微波感受體以及具有澆杯，澆杯比樹模的其餘部分含有更高百分比的微波感受體。
樹模中的微波感受體的含量可為12％，澆杯中的微波感受體的含量可為15％。
本發明的優選實施方案將參照附圖，通過非限制性的實施例進行描述，其中圖1為帶有澆杯的澆道的前視圖；圖2A和2B分別是附著有多個蠟模的圖1中的澆道的前視圖與側視圖，因此其現在稱為樹模；圖3是圖2A和2B中的樹模的側視圖，其顯示了整個樹模已經被塗覆了陶瓷材料。
具體實施方式附圖顯示了具有澆杯14的澆道10，該澆杯填充蠟模材料11。將要被模製的部件的模型12通過蠟，膠或熱封刀的處理被附著在澆道上。已知澆道10，澆杯11以及所有的模型12都是由蠟模材料形成。然而，根據本發明，澆道10比原蠟模型12具有更高百分比含量的微波感受體，而澆杯11比澆道10具有更高含量的微波感受體。模型12是原蠟形成，澆道10和澆杯11都是由回收的蠟質乳液形成，該蠟質乳液具有已知固定百分比的微波感受體。
塗在樹模外的第一層砂粒塗層中，具有一定比例的微波感受體，可以是水，碳，石墨或它們的相關混合物，也可以是其他適合的易感物質。
組裝後的整個部件，即整個樹模，10，11，12和14會先被塗上一層陶瓷漿料。在這第一層塗料15還未乾時，會緊接著塗上如上所述的第一層易感砂粒層，然後使之乾燥。隨後，一定層數的陶瓷漿料13與砂粒會再覆蓋在它們的外表面用以構建理想厚度的陶瓷外殼。再之後便可以把做好的樹模倒置於澆杯14上，放入微波爐(未示出)，利用微波產生的熱量熔化已乾燥的陶瓷殼層13裡的蠟質。由於澆杯11的微波感受體含量最高，它也會最先熔化從微波爐中流出，進而被爐外的承接器回收。澆道10中的蠟模材料會緊接其後熔化並從澆杯中流出，原蠟模型12的出蠟口不會被堵塞，使原蠟熔化後即可流出。
塗了陶瓷漿料的初始塗層將加熱，臨近它的蠟模材料也將熔化。由於先期熔化的澆道和澆杯不會堵塞原蠟模型的出口，由熱傳導造成的原蠟的熔化不會威脅到樹模外殼13。
在微波的持續加熱作用下，陶瓷外殼會上升到1000℃並被燒結，在這之後待它冷卻到一個特定的澆注溫度時，同樣溫度的金屬液會通過澆杯14注入外殼中。在注入金屬液的選擇性地，陶瓷外殼也可被降至環境溫度並被例如幹砂機械地支撐，並注入金屬液。等到金屬液冷卻固化後，外殼13可用傳統辦法去掉，鑄好的單個部件可用傳統方法分別從澆道上取下，並進行精處理。
顯然地，本發明所述方法不僅限於在附圖中所述的樹模10與所介紹的多模具同時鑄造法中使用，任何熔模鑄造都可採用微波能量作為熱源，在陶瓷外殼中的那些特定開口區域的蠟模材料中相對其他部分含有更高的微波感受體含量，就能確保蠟模材料在燒結過程的初始階段順利流出，且不會因自身的膨脹損壞到外殼。
權利要求
1.一種利用微波能量作為熱源的熔模鑄造方法，其特徵在於，原蠟模型(12)被附著在由含有微波感受體的蠟模材料製成的澆道(10)上，所述微波感受體比原蠟具有相對高的吸熱性能，所述澆道(10)被附著在由一種蠟模材料製成的澆杯(11)上，所述蠟模材料比所述澆道的材料含有更高百分比的所述微波感受體。
2.根據權利要求
1所述的方法，其特徵在於，所述微波感受體被限制在澆道(10)和澆杯(11)區域，這樣當所述蠟模材料熔化時，被限制為模具的開口。
3.根據權利要求
1或2所述的方法，其特徵在於，所述微波感受體是水，碳，石墨或它們的任一種混合物。
4.根據上述權利要求
中任意一項所述的方法，其特徵在於，其上安裝有多個原蠟模型(12)的樹模(10)含有所述微波感受體並具有澆杯(14)，所述澆杯(14)比樹模的其餘部分含有更高百分比的所述微波感受體。
5.根據權利要求
4所述的方法，其中所述樹模中的所述微波感受體的含量為12％，所述澆杯中的所述微波感受體的含量為15％。
6.一種採用微波能量作為熱源的熔模鑄造方法，其參照附圖如說明書所述並顯示在附圖中。
專利摘要
一種利用微波能量作為熱源的熔模鑄造方法，原蠟模型(12)被附著在含有微波感受體的蠟模材料的澆道(10)上，所述微波感受體比原蠟具有相對高的吸熱性能，澆道(10)還具有蠟模材料的澆杯(14)，澆杯材料比澆道材料含有更高百分比的微波感受體。使用時，澆杯會最先熔化，其次是澆道，從而不會堵塞原蠟模型的路徑，使得其膨脹時不會造成已經被塗覆的陶瓷層開裂。
文檔編號B22C7/02GK1997473SQ20058001846
公開日2007年7月11日 申請日期2005年5月6日
發明者安東尼·威爾弗雷德·博爾頓 申請人:加工技術(歐洲)有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan