一种熔模型壳及其制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于熔模制造技术领域，具体的是一种熔模型壳及其制作方法。
【背景技术】
[0002] 在机械制造领域，对于铸件的制造，一般采用熔模铸造方法，熔模铸造方法又称失 蜡铸造，包括压蜡、修蜡、组树、沾浆、熔蜡、浇铸金属液及后处理等工序。失蜡铸造是用蜡制 作所要铸成零件的蜡模，然后蜡模上涂以泥浆，这就是泥模，也就是常说的型壳。泥模晾干 后，在焙烧成陶模。一经焙烧，蜡模全部熔化流失，只剩陶模即型壳。一般制泥模时就留下 了浇注口，再从浇注口灌入金属熔液，冷却后，所需的零件就制成了。在熔失熔模时，型壳会 受到体积正在增大的熔融模料的压力；在焙烧和浇注时，型壳各部分会产生相互牵制而又 不均的膨胀的收缩，因此，金属还可能与型壳材料发生高温化学反应。所以对型壳便有一定 的性能要求，如小的膨胀率和收缩率；高的机械强度、抗热震性、耐火度和高温下的化学稳 定性；型壳还应有一定的透气性，以便浇注时型壳内的气体能顺利外逸。这些都与制造型壳 时所采用的耐火材料、粘结剂以及工艺有关。
【发明内容】
[0003] 为提高现有技术中型壳的机械强度、化学稳定性，同时降低膨胀率和收缩率，本发 明公开的一种熔模型壳及其制作方法，实现在熔失熔模时，型壳可以承受较强的压力，在焙 烧和浇注时，不易发生膨胀和收缩而导致金属铸件变形的目的。
[0004] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案为，本发明公开的一种熔模型壳，其原材 料包括粘土、氧化镧、聚碳酸酯、聚醚砜树脂、4-甲氧基苯甲酰胺、聚氧乙烯脂肪酸酯、氯化 镁，各成分在原材料中的质量百分比为，氧化镧为10%~20%、聚碳酸酯为1 %~6%、聚 醚砜树脂为5%~15%、4-甲氧基苯甲酰胺为3%~5%、聚氧乙烯脂肪酸酯为1%~6%， 氯化镁为1 %~10%，余量为粘土。在制备铸件时，型壳涂覆在蜡模外层，再经高温将蜡模 融化掉时，要保证剩下的型壳不受影响，因此，型壳可以承受高温、不易燃，具有较好的耐高 温、耐火性能，本发明选择的粘土、氧化镧耐高温、耐火性能良好，聚碳酸醋、聚醚矾树脂作 为粘结剂可以将原材料中的成分粘结成型，而且在金属液浇铸进型壳后，又不会与金属液 发生反应，保证金属液冷却形成铸件，添加的4-甲氧基苯甲酰胺可以用作硬化剂，和其它 耐火材料、粘结剂混合帮助原材料成型时具有较高的机械强度，在将金属液浇注进型壳后， 膨胀率和收缩率降低，保证得到的铸件不会因型壳膨胀和收缩变形，聚氧乙烯脂肪酸酯和 氯化镁具有表面活性剂的作用，一是进一步增加粘结剂、耐火材料、硬化剂的结合，另外还 使型壳具有一定的透气性，可以将型壳内部的热气分散，便于浇注金属液时型壳内的气体 能顺利外逸。
[0005] 进一步的，为了保证制成的型壳耐火性能良好，不易燃，机械强度高，熔模型壳原 材料包括碳化硅、氮化硼，碳化硅、氮化硼在原材料中的质量百分比均为3%~10%。
[0006] 进一步的，为了保证制备熔模型壳原材料中的各成分能够很好的粘结在一起、易 成型，以及形成后的型壳在高温条件下抗震、抗裂，该原材料包括木质纤维素、羟丙基甲基 纤维素，木质纤维素和羟丙基甲基纤维素在原材料中的质量百分比均为0. 1%~5%。
[0007] 进一步的，用于保证形成的熔模型壳具有较强的机械强度，不会在高温条件下 发生膨胀和收缩，熔模型壳原材料包括聚山梨酯，聚山梨酯在原材料中的质量百分比为 0· 1%~5%〇
[0008] 本发明还公开了采用上述原材料制得熔模型壳的方法，对原材料进行预处理：原 材料包括粘土、氧化镧、聚碳酸酯、聚醚砜树脂、4-甲氧基苯甲酰胺、聚氧乙烯脂肪酸酯、氯 化镁，各成分在原材料中的质量百分比为，氧化镧为10%~20%、聚碳酸酯为1 %~6%、聚 醚砜树脂为5%~15%、4-甲氧基苯甲酰胺为3%~5%、聚氧乙烯脂肪酸酯为1%~6%， 氯化镁为1%~10%，余量为粘土，将粘土先研磨成100-120目，再加水形成砂衆，氧化镧、 聚碳酸酯分别与水混合形成混浊液、聚醚砜树脂与DMC或DMF溶剂混合形成混浊液、氯化 镁用水溶解形成饱和溶液，将上述液体混合定型烘干即可得到型壳。
[0009] 在对原材料预处理还包括，熔模型壳原材料包括碳化硅、氮化硼时，先将碳化硅粒 度研磨至100-120目，再将碳化硅、氮化硼与粘土砂浆混合，碳化硅、氮化硼在原材料中的 质量百分比均为3%~10%。
[0010] 熔模型壳原材料包括木质纤维素、羟丙基甲基纤维素时，原材料的预处理包括将 木质纤维素、羟丙基甲基纤维素与粘土砂浆混合，木质纤维素和羟丙基甲基纤维素在原材 料中的质量百分比均为0. 1%~5%。
[0011] 熔模型壳原材料包括聚山梨酯时，对原材料的预处理包括，将聚山梨酯按照在原 材料中占的质量百分比0. 1 %~5%与粘土砂浆混合。
[0012] 综上，本发明的有益效果是，在制造铸件时，采用本发明的原材料制得的型壳，具 有优良的耐高温、耐火性能，增强了熔模型壳的机械强度、抗热震性，又能够显著降低膨胀 率和收缩率，金属液浇铸进型壳内定型成合金时，有效避免由于型壳的膨胀、收缩而变形的 缺陷。
【具体实施方式】
[0013] 下面结合具体实施例对本发明做出进一步的描述。
[0014] 实施例一：本发明公开的一种恪模型壳，其原材料包括如下成分及各成分在原材 料中占的质量白分比为：
[0015] 粘土 48% 氧化镧 20%
[0016] 聚碳酸酯 6% 聚醚砜树脂 5% 4-甲氧基苯甲酰胺 5% 聚氧乙烯脂肪酸酯：6% 氯化镁 10%
[0017] 将上述原材料制作成型壳的方法为，可以参考现有陶瓷烧制方法，将粘土先研磨 成100-120目，再加水形成砂浆，氧化镧、聚碳酸酯分别与水混合形成混浊液、聚醚砜树脂 与DMAC、DMF等溶剂混合形成混浊液、氯化镁用水溶解形成饱和溶液，将上述液体混合定型 烘干即可得到型壳。
[0018] 采用该实施例的型壳制造铸件，熔化型壳内的蜡模一般需要的温度为70_100°C， 型壳在该温度下没有出现裂纹、熔化等任何破损现象，具有耐高温、耐火、不易然的优 良性能和较强的机械强度；在金属液浇铸进型壳后，金属液一般温度较高，可以达到 1000-2000°C，甚至更高的温度，型壳在浇铸金属液前后采用收缩膨胀仪测量膨胀率、收缩 率，膨胀率和收缩率均在1% -3%微米之间，可以保证金属液形成合金时不会因型壳的膨 胀和收缩而变形，并且金属液在浇注进型壳后，型壳没有出现裂纹、与金属液发生反应、燃 烧等现象，说明型壳的耐高温性能、化学稳定性及抗热震性良好。
[0019] 实施例二：本发明公开的一种恪模型壳，其原材料包括如下成分及各成分在原材 料中占的质量白分比为：
[0020] 粘土 49% 氧化镧 10% 聚碳酸酯 1% 聚醚砜树脂 15%
[0021] 4-甲氧基苯甲酰胺 3% 聚氧乙烯脂肪酸酯 1% 氯化镁 1% 碳化硅 10% 氮化硼 10%
[0022] 将上述原材料制作成型壳的方法为，将粘土、碳化硅粒度研磨至100-120目，再加 水形成砂浆，氧化镧、聚碳酸酯分别与水混合形成混浊液、聚醚砜树脂与DMAC、DMF等溶剂 混合形成混浊液、氯化镁用水溶解形成饱和溶液，将上述液体与碳化硅、氮化硼混合定型烘 干即可得到型壳。
[0023] 采用该实施例的型壳制造铸件，熔化型壳内的蜡模一般需要的温度为70-100°C， 型壳在该温度下没有出现裂纹、熔化等任何破损现象，具有耐高温、耐火、不易然的优 良性能和较强的机械强度；在金属液浇铸进型壳后，金属液一般温度较高，可以达到 1000-2000°C，甚至更高的温度，型壳在浇铸金属液前后采用收缩膨胀仪测量膨胀率、收缩 率，膨胀率和收缩率均在1% -3%微米之间，可以保证金属液形成合金时不会因型壳的膨 胀和收缩而变形，并且金属液在浇注进型壳后，型壳没有出现裂纹、与金属液发生反应、燃 烧等现象，说明型壳的耐高温性能、化学稳定性及抗热震性良好。
[0024] 实施例三：本发明公开的一种恪模型壳，其原材料包括如下成分及各成分在原材 料中占的质量白分比为：
[0025] 粘土 48.9% 氧化镧 15% 聚碳酸酯 3% 聚醚砜树脂 10%
[0026] 4-甲氧基苯甲酰胺 4% 聚氧乙烯脂肪酸酯 3% 氯化镁 5% 碳化硅 3% 氮化硼 3% 木质纤维素 〇. 1% 羟丙基甲基纤维素 5%
[0027] 将上述原材料制作成型壳的方法为，将粘土、碳化硅粒度研磨至100-120目，再加 水形成砂浆，氧化镧、聚碳酸酯分别与水混合形成混浊液、聚醚砜树脂与DMAC、DMF等溶剂 混合形成混浊液、氯化镁用水溶解形成饱和溶液，将上述液体与碳化硅、氮化硼、木质纤维 素、羟丙基甲基纤维素混合定型烘干即可得到型壳。