用於耐高溫合金真空吸鑄工藝的雙層空心筒熔模模殼結構的製作方法

2023-11-30 05:24:06

本實用新型涉及精密鑄造的技術領域，具體地說是一種用於耐高溫合金真空吸鑄工藝的雙層空心筒熔模模殼結構。

背景技術：

真空吸鑄屬於特種鑄造工藝，是一種先進鑄造技術。因其液體金屬利用率高、鑄件精密度高、質量高、節約能源、成本低等優點，在發達國家廣泛用於商業機械、槍械零件、汽輪機葉片、飛彈機翼等許多重要的精密鑄件製造中。該技術1975年由美國Hitchiner公司取得專利，並實現了核心技術封鎖。目前，真空吸鑄在中國主要應用於鋁合金等低溫合金的精密鑄造，很少應用於耐高溫合金的精密鑄造。

用於真空吸鑄的模殼既要求較高的強度也要求一定的透氣性，這樣才能保證充型階段順利吸取合金溶液，且模殼充滿合金溶液後結構穩定。然而全封閉模殼結構的強度和透氣性是一對相互矛盾的性能，這就導致目前市場上大部分模殼結構很難適應於耐高溫合金真空吸鑄。如果強行進行生產容易出現各種危險事故。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於提供一種改進的用於耐高溫合金真空吸鑄工藝的雙層空心筒熔模模殼結構，它可克服現有技術中目前市場上大部分模殼結構很難適應於耐高溫合金真空吸鑄的一些不足。

為了實現上述目的，本實用新型的技術方案是：一種用於耐高溫合金真空吸鑄工藝的雙層空心筒熔模模殼結構，其特徵在於：所述的模殼結構為雙層結構，外層為外殼體，內層為空心筒結構，所述的空心筒通過中間連接件與外殼體相連；空心筒與外殼體之間設有鋼液流通道，鋼液流通道通過澆道與設在外殼體外側的模殼鑄件相連，模殼結構的上端設有平臺，模殼結構的下端設有加強結構。

優選的，模殼結構的四周分布有模殼鑄件，每個模殼鑄件均通過一澆道與鋼液流通道相連；所述的澆道包括彎頭澆道。

優選的，內層與外層之間均勻分布有6-20個中間連接件，所述的中間連接件呈片狀結構，中部設有彎折溝槽，中間連接件斜設於內、外層之間，中間連接件與外層的夾角範圍為20-50度。

進一步，模殼結構的下端設有底座，底座上設有加強結構，所述的加強結構為加強筋；模殼結構的上端設有向外延伸的平臺，平臺的中央設有喇叭狀的連接孔，所述的連接孔與空心筒相連通，空心筒的上部設有對稱設置的通孔結構，所述的通孔結構呈喇叭狀，通孔結構的大開口端與空心筒內部相連通，通孔結構的小開口端與鋼液流通道相連通。

使用時，本實用新型在模殼內設置空心筒結構，並依靠中間連接件和模殼外壁連接，其目的在於降低真空吸鑄工藝充型階段需用的合金溶液量；模殼底部設計有加強筋來提高模殼的強度；模殼上端設計平臺及通氣孔結構分別用來壓緊模殼和排氣；鑄件部分依靠彎頭澆道和中空通孔連接，完成補縮澆道和充型澆道的連接，其目的在於充型並形成補縮。將設計好的模殼結構轉化成蠟模結構，投入生產線進行射蠟、組樹、制殼、脫蠟，然後將制好的模殼焙燒至500-1200℃後放入真空吸鑄設備中進行耐高溫合金小型鑄件的生產。耐高溫合金包括耐高溫不鏽鋼、合金鋼、鈦合金、鈦鋁合金等。此結構的模殼應用於耐高溫合金真空吸鑄工藝中，安全係數高；鑄件組織緻密，晶粒細小，縮孔縮松缺陷較低，得料率很可能達到90%以上，且節約鑄造能源80%以上。

附圖說明

圖1為本實用新型一實施例的結構示意圖。

圖2為本實用新型鋼液運動方向的結構示意圖。

圖3為本實用新型模殼鑄件的剖視圖。

圖4為本實用新型模殼結構的俯視圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的描述。

1、底座、2內層、3加強結構、4平臺、5彎頭澆道、6模殼鑄件、7中間連接件、8鋼液通道、9空心筒、10外層；

701彎折溝槽、501中空通孔、401連接孔。

本實用新型所述的一種用於耐高溫合金真空吸鑄工藝的雙層空心筒熔模模殼結構，其與現有技術的區別在於：所述的模殼結構為雙層結構，外層為外殼體，內層為空心筒結構，所述的空心筒通過中間連接件與外殼體相連；空心筒與外殼體之間設有鋼液流通道，鋼液流通道通過澆道與設在外殼體外側的模殼鑄件相連，模殼結構的上端設有平臺，模殼結構的下端設有加強結構。

可選的，模殼結構的四周分布有模殼鑄件，每個模殼鑄件均通過一澆道與鋼液流通道相連；所述的澆道包括彎頭澆道。所述的彎頭澆道的一端與鋼液流通道垂直連通，另一端與模殼鑄件的澆鑄口相連通，彎頭澆道的設置處需避開中間連接件。彎頭澆道通過中空通孔與模殼鑄件相連，中空通孔向外凸起並和彎頭澆道的底部相連通。

可選的，內層與外層之間均勻分布有6-20個中間連接件，所述的中間連接件呈片狀結構，中部設有彎折溝槽，中間連接件斜設於內、外層之間，中間連接件與外層的夾角範圍為20-50度。所述的空心筒的底部設有半圓形結構，半圓形結構內設有流道控制件，所述的流道控制件設置於空心筒的外側，流道控制件的設置處為鋼液流通道的起始端。中間連接件以3個為一組間隔設置於內層與外層之間的鋼液流通道內，相鄰的兩組中間連接件之間的間距相等。每三個中間連接件均勻分布於空心筒的圓周截面上，片狀結構的中間連接件下部設有柱狀的支撐部，可降低真空吸鑄工藝充型階段需用的合金溶液量。

可選的，模殼結構的下端設有底座，底座上設有加強結構，所述的加強結構為加強筋；模殼結構的上端設有向外延伸的平臺，平臺的中央設有喇叭狀的連接孔，所述的連接孔與空心筒相連通，空心筒的上部設有對稱設置的通孔結構，所述的通孔結構呈喇叭狀，通孔結構的大開口端與空心筒內部相連通，通孔結構的小開口端與鋼液流通道相連通。

實施例1

所述的模殼結構為雙層結構，外層為外殼體，內層為空心筒結構，所述的空心筒通過中間連接件與外殼體相連；空心筒與外殼體之間設有鋼液流通道，鋼液流通道通過澆道與設在外殼體外側的模殼鑄件相連，模殼結構的上端設有平臺，模殼結構的下端設有加強結構。

內層與外層之間均勻分布有12個中間連接件，中間連接件以3個為一組間隔設置於內層與外層之間的鋼液流通道內，相鄰的兩組中間連接件之間的間距相等。所述的中間連接件呈片狀結構，中部設有彎折溝槽，中間連接件斜設於內、外層之間，中間連接件與外層的夾角為35度。

將設計好的模殼轉化成蠟模結構投入生產線進行射蠟、組樹、制殼、脫蠟、焙燒，其中模殼的制殼採用6層掛砂制殼工藝，用砂料包括鋯英砂、莫來石、鎂砂、矽砂中的一種或幾種；其中模殼焙燒溫度為500-1200℃任一溫度。將焙燒好的模殼放入真空吸鑄設備結晶室中，下端與升液管配合，上端在壓緊件作用下使模殼和升液管處於緊密配合狀態。充型階段，中空通孔結構為充型澆道迅速排氣使高溫合金液上升並充型處於懸掛狀態的鑄件。底部加強筋保障充滿高溫合金液模殼結構穩定。洩壓狀態下中空通孔內的高溫合金液快速回流，但處於懸掛狀態鑄件裡的合金液將無法回流。彎頭交道為鑄件提供補縮提高鑄件質量。依靠這種結構的模殼用於真空吸鑄工藝中，生產安全係數高，且生產出的耐高溫合金鑄件組織緻密，晶粒細小，縮孔縮松缺陷較低，得料率很可能達到90%以上，且節約鑄造能源80%以上。

實施例2

所述的模殼結構為雙層結構，外層為外殼體，內層為空心筒結構，所述的空心筒通過中間連接件與外殼體相連；空心筒的設計是為了合金溶液的上升回落和氣體排放。保證鑄造充型階段合金溶液的順利上升和洩壓階段中空通過內合金溶液的快速回流。

空心筒與外殼體之間設有鋼液流通道，鋼液流通道通過澆道與設在外殼體外側的模殼鑄件相連，模殼結構的上端設有平臺，模殼結構的下端設有加強結構。模殼結構的四周分布有模殼鑄件，每個模殼鑄件均通過一澆道與鋼液流通道相連；所述的澆道包括彎頭澆道。模殼結構的下端設有底座，底座上設有加強結構，所述的加強結構為加強筋；模殼結構的上端設有向外延伸的平臺，平臺的中央設有喇叭狀的連接孔，所述的連接孔與空心筒相連通，空心筒的上部設有對稱設置的通孔結構，所述的通孔結構呈喇叭狀，通孔結構的大開口端與空心筒內部相連通，通孔結構的小開口端與鋼液流通道相連通。

實施例3

內層與外層之間均勻分布有6-20個中間連接件，所述的中間連接件呈片狀結構，中部設有彎折溝槽，中間連接件斜設於內、外層之間，中間連接件與外層的夾角範圍為20-50度，內層與外層之間的厚度之比為1：0.8—1.2，這樣就構成了雙層空心筒結構，其目的是為了降低充型階段需用的合金溶液量和達到最佳溫控效果。所述的空心筒的底部設有半圓形結構，半圓形結構內設有流道控制件，所述的流道控制件設置於空心筒的外側，流道控制件的設置處為鋼液流通道的起始端。

模殼底部設計加強筋結構的目的是提高模殼強度。保證模殼強度在充滿合金溶液的情況下依然不破裂。

模殼上端設計的平臺及通氣孔結構的目的是壓緊模殼和排氣。分別保證了模殼和升液管之間連接緊密以及模殼排氣。

鑄件部分依靠彎頭澆道和中空通孔連接的設計結構，完成補縮澆道和充型澆道的連接，其目的在於方便充型並形成補縮。保證流入零部件的鋼液不會回流，造成澆不足缺陷。

以上內容是結合具體的優選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型具體實施只局限於上述這些說明。對於本實用新型所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬於本實用新型的保護範圍。