具有細長孔結構的矽溶膠熔模鑄件的制殼方法
2023-04-25 00:34:11
專利名稱：具有細長孔結構的矽溶膠熔模鑄件的制殼方法
技術領域：
本發明涉及一種矽溶膠熔模鑄件的制殼方法，尤其涉及一種具有細長 孔結構的矽溶膠熔模鑄件的制殼方法。 一背景技術：
1、 熔模鑄造又稱失蠟鑄造。這種方法是將易熔材料製成精確光潔的模 樣(易熔模)，在易熔模上塗敷多層耐火材料，耐火材料硬化後既形成鑄型。 使鑄型中的易熔模熔化流出，再將熔融金屬澆注到焙燒後的鑄型，金屬液 在鑄型中冷卻凝固後成為精確光潔的鑄件。熔模鑄造是現有鑄造方法中精 度最高的，同傳統砂鑄方法相比，其特點為
① 、使用易熔磁造型，不用開箱取模；
② 、使用液體塗料，鑄型光潔、精確；
③ 、熱殼澆注，金屬對鑄型的複印性好；
2、 熔模鑄造方法分類
① 矽酸乙酯熔模鑄造
採用矽酸乙酯水解液作為粘結劑，以氧化鋯、氧化鋁等作為耐火材料 進行制殼，而後脫蠟、焙燒、澆注的一種鑄造方法。此方法製得的模殼強 度好，尺寸穩定，能生產出優質鑄件，因本方法使用酒精作為溶劑，對環 境汙染嚴重，已逐步取消；
② 水玻璃熔模鑄造
以水玻璃作為粘結劑，以氯化氨作為硬化劑，以二氧化矽作耐火材料 進行制殼，而後脫蠟、焙燒、澆注的一種鑄造方法。此方法生產出的模殼高溫強度差，易變形，而且生產過程中工況惡劣，目前僅用於要求不高的 鑄件生產，處於逐步取消的境地。 ③矽溶膠熔模鑄造(見圖1)
以矽溶膠作為粘結劑，以氧化鋯、氧化鋁等作為耐火材料進行制殼， 而後脫蠟、焙燒、澆注的鑄造方法。此方法生產過程環保，生產出的模殼 高溫強度好，尺寸穩定，能生產出優質鑄件，是目前熔模鑄造的主流方法。
矽溶膠是納米級(8-14nm)Si02顆粒分布在水中的膠體，對外呈現粘性， 即矽酸膠體；矽酸膠體有三種狀態溶膠為液態，像溶液，透明；凍膠為 半透明、半固態，類似涼粉；凝膠為固態。矽溶膠模殼的制殼乾燥過程就 是矽酸膠體的膠凝過程，隨著水分的蒸發，溶膠轉為凍膠，這個過程是可 逆的，當凍膠遇到水還可還原成溶膠，凍膠繼續失去水分，即永久性轉為 凝膠。在制殼過程中，隨著模殼厚度的增加，每一次上塗料時所吸收的水 分也增加，乾燥也隨之變得困難，如上一層矽溶膠沒有乾燥徹底，沒有全 部轉化成凝膠，那麼在制新的一層殼時，部分凍膠就會重新轉化為溶膠， 而且被覆蓋在模殼內部，使模殼的強度嚴重受損。
由圖2、圖3可見當蠟模具有細長孔結構(孔深與孔徑比h/d>5) 時，塗料乾燥很困難，目前的解決方案為預製陶瓷型芯，將型芯安放在
蠟模細長孔結構處，而後正常制殼、澆注，最後使用機械或化學方法去除
型芯。詳見P267-288《熔模鑄造手冊》/中國鑄造協會編. 一北京機 械工業出版社，2000.10
但上述解決方案的缺點是
1. 需要單獨製作模具，用以生產陶瓷型芯，周期長，成本高，並且需
要專用設備，由專業廠家生產，只適用大批量產品；
2. 精鑄企業多數為接單生產，批量較小，往往是客戶提供蠟模或注蠟 模具， 一旦蠟模出現細長孔結構，矽溶膠製殼就無法完成，新開型芯模具則周期過長，生產極不靈活。
發明內容
本發明需要解決的技術問題是提供了一種具有細長孔結構的矽溶膠熔 模鑄件的制殼方法，旨在解決上述的缺陷。
為了解決上述技術問題，本發明是通過以下步驟實現的-製作蠟模使用通用的注蠟模具； 上塗料蠟模沾矽溶膠鋯英粉塗料； 撒砂蠟模整體撒100—120目的鋯英砂； 乾燥模組乾燥2 — 4小時；
其中在上塗料到乾燥步驟之間採用的次數在2-3次； 孔內灌漿；
繼續制殼灌漿結束，並且槳料硬化後，再制殼2 — 3層； 脫蠟制殼結束後，脫蠟，得到模殼； 焙燒、澆注；
其中在步驟"孔內灌漿"中
所述的孔內灌漿是通過以下步驟實現的使用柔軟白泥堵住零件下端及 側部孔，孔的端部插直徑2毫米左右的用以確保芯子不在端部斷裂的不鏽 鋼絲；堵孔、插絲就緒後，灌入漿料，待漿料固化後，繼續制殼。
與現有技術相比，本發明的有益效果是不用單獨製作型芯模具，周 期短，成本低；並且不受模具類型限制，特別適合小批量或單件產品，應 用靈活。
圖1現有技術中矽溶膠熔模鑄件的制殼方法流程圖； 圖2是現有技術中使用陶瓷型芯具有細長孔結構矽溶膠熔模鑄件制殼 方法流程圖；圖3是現有技術中使用陶瓷型芯具有細長孔結構矽溶膠熔模鑄件制殼 示意圖；圖中模殼l、蠟模2、陶瓷型芯30; 圖4是本發明的流程圖5是採用本發明的制殼示意圖；圖中模殼l、蠟模2、孔面層3、
不鏽鋼絲4、漿料5。
具體實施例方式
下面結合附圖與具體實施方式
對本發明作進一步詳細描述-
為了解決上述技術問題，本發明是通過以下步驟實現的(如圖4所示):
1、 製作蠟模使用通用的注蠟模具；
2、 上塗料蠟模沾矽溶膠鋯英粉塗料；
3、 撒砂蠟模整體撒100 — 120目的鋯英砂；
4、 乾燥模組乾燥2 — 4小時；
在步驟"2"到"4"之間採用的次數在2-3次；
5、 孔內灌漿；
6、 繼續制殼灌漿結束，並且漿料硬化後，再制殼2 — 3層；
7、 脫蠟制殼結束後，脫蠟，得到模殼；
8、 焙燒、澆注； 其中在步驟"5"中
所述的孔內灌漿是通過以下步驟實現的使用柔軟白泥堵住零件下端 及側部孔，孔的端部插直徑2毫米左右的用以確保芯子不在端部斷裂的不 鏽鋼絲；堵孔、插絲就緒後，灌入漿料，待漿料固化後，繼續制殼。
所述的漿料由300目以上的鋯英粉、16-30目的莫來石、30-60目的莫 來石、三乙醇胺乙醇二l: l體積比的固化劑、矽酸乙酯水解液組成；其配 比是2 — 3公斤鋯英粉、0.2—0.3公斤16 — 30目莫來石、0. 7—0. 9公斤 30—60目莫來石、5 — 15毫升固化劑、0.9 — 1.2升矽酸乙酯水解液；
7所述的矽酸乙酯水解液由矽酸乙酯、乙醇、蒸餾水、鹽酸組成；其配 比是800 —1100克矽酸乙酯原液、500—650毫升乙醇、500—650毫升蒸 餾水；2—4毫升鹽酸。
矽酸乙酯水解液水解方法先加入到容器中30%的乙醇，在攪拌的情 況下，交替加入1/3矽酸乙酯和1/3酸化水(由蒸餾水、鹽酸組成)，在保 持水解液溫度不超過5(TC的情況下，邊加料邊攪拌，最後加完剩餘的乙醇， 持續攪拌30分鐘，配製好的水解液備用。
由圖5可見本發明的關鍵是解決細長孔的制殼問題，漿料為自固化 的耐高溫材料，當蠟模細長孔未被塗料填滿時，灌注此自固化漿料，待漿 料固化後繼續制殼。
本發明中的漿料配製、使用方法
1) 、漿料配製先將鋯英粉、莫來石在容器中攪拌混合均勻，然後加入
水解液攪拌2-3分鐘，灌漿前加入固化劑，攪拌l分鐘左右，實施灌漿。
2) 、灌漿有細長孔結構的模殼制殼2-3次，並乾燥良好；使用柔軟白 泥堵住零件下端及側部孔，孔的端部插直徑2毫米左右304不鏽鋼絲，以 確保芯子不在端部斷裂；堵孔、插絲就緒後，灌入漿料，待漿料固化後， 繼續制殼。
本發明能有效解決細長孔熔模鑄件的制殼問題。
權利要求
1. 一種具有細長孔結構的矽溶膠熔模鑄件的制殼方法，是通過以下步驟實現的(1)、製作蠟模使用通用的注蠟模具；(2)、上塗料蠟模沾矽溶膠鋯英粉塗料；(3)、撒砂蠟模整體撒100—120目的鋯英砂；(4)、乾燥模組乾燥2—4小時；在步驟「(2)」到「(4)」之間採用的次數在2-3次；(5)、孔內灌漿；(6)、繼續制殼灌漿結束，並且漿料硬化後，再制殼2—3層；(7)、脫蠟制殼結束後，脫蠟，得到模殼；(8)、焙燒、澆注；其中在步驟「(5)」中所述的孔內灌漿是通過以下步驟實現的使用柔軟白泥堵住零件下端及側部孔，孔的端部插直徑2毫米左右的用以確保芯子不在端部斷裂的不鏽鋼絲；堵孔、插絲就緒後，灌入漿料，待漿料固化後，繼續制殼。
2. 根據權利要求1所述的具有細長孔結構的矽溶膠熔模鑄件的制殼方 法，其特徵在於所述的漿料由300目以上的鋯英粉、16-30目的莫來石、 30-60目的莫來石、三乙醇胺乙醇=1: l體積比的固化劑、矽酸乙酯水解 液組成；其配比是2—3公斤鋯英粉、0.2 — 0.3公斤16 — 30目莫來石、 0.7—0.9公斤30—60目莫來石、5 — 15毫升固化劑、0.9—1.2升矽酸乙酯 水解液。
3，根據權利要求2所述的具有細長孔結構的矽溶膠熔模鑄件的制殼方 法，其特徵在於所述的矽酸乙酯水解液由矽酸乙酯、乙醇、蒸餾水、鹽 酸組成；其配比是800 — 1100克矽酸乙酯原液、500-650毫升乙醇、500一650毫升蒸餾水；2 — 4毫升鹽酸,
全文摘要
本發明涉及一種具有細長孔結構的矽溶膠熔模鑄件的制殼方法，是通過以下步驟實現的(1)製作蠟模；(2)上塗料；(3)撒砂；(4)乾燥；在步驟「(2)」到「(4)」之間採用的次數在2-3次；(5)孔內灌漿；(6)繼續制殼；(7)脫蠟；(8)焙燒、澆注；其中在步驟「(5)」中孔內灌漿是通過以下步驟實現的使用柔軟白泥堵住零件下端及側部孔，孔的端部插直徑2毫米左右的用以確保芯子不在端部斷裂的不鏽鋼絲；堵孔、插絲就緒後，灌入漿料，待漿料固化後，繼續制殼；本發明的有益效果是不用單獨製作型芯模具，周期短，成本低；並且不受模具類型限制，特別適合小批量或單件產品，應用靈活。
文檔編號B22C9/04GK101480697SQ20081003259
公開日2009年7月15日 申請日期2008年1月11日 優先權日2008年1月11日
發明者馮明明 申請人:上海中洲特種合金材料有限公司