专利名称：熔模铸造中的改进的制作方法
技术领域：
本发明涉及熔模铸造的改进，特别涉及利用微波能量提供的热来熔化蜡模和烧结陶瓷模具的熔模铸造的技术改进。
背景技术：
熔模铸造首先需要用易熔材料制成一个和所铸部件相当的可熔性模型，通常是将蜡注入一个逆向工程模型(reverse enginneredmould)，或者在蜡模材料上做出。模型的材料可以是天然蜡或人工蜡，聚苯乙烯，多种蜡的混合物以及其它热塑性材料等，有时非排他地包括一些填充物诸如脂肪酸和增塑剂。在本说明书及所附权利要求书中，凡用到“蜡模材料”一词，即规定为包括以上这些在内的所有适合于失蜡铸造法的可熔性材料。待到一定数量的相似蜡模制成后，它们会被统一附着在事先做好的“浇道”上，形成一个“树状蜡模集”(以下简称“树模”)。该树模的表面会非排他地被涂覆若干层的陶瓷浆料以及干砂，待涂料干后，便可在树模外形成一层坚硬的模具壳体。之后树模被熔化掉，陶瓷壳体则被烧结。将合金熔液注入去除树模后的壳体空腔，当合金冷却固化形成部件后，陶瓷壳体随即可被清除。
采用传统热源的熔模铸造过程非常耗时且成本高昂。如专利号1457046的英国专利已经提出利用微波能量，由此缩短了此过程并使制造过程更节约。然而熔模铸造中遇到的主要问题来自于不同蜡模材料在被加热和冷却时的不同的膨胀和收缩程度。当熔化的蜡模材料未能及时从陶瓷壳体中流出，就可能因自身的膨胀使壳体开裂。专利号1457046的英国专利提出了解决此问题的一个方案，就是在陶瓷浆料中加入一种可以促使壳体表面蜡模材料迅速熔化的“松化剂”。然而这种办法并不完善，尤其是当模制品的形状设置成使得蜡模材料只能通过受限的瓶颈、浇道或浇杯从陶瓷壳体中流出的话就不那么好了。如果浇道里的蜡模材料没有先熔化或未完全熔化那么用于壳体内快速膨胀的材料的流出通道就会被堵塞，结果壳体可能开裂。
日本专利申请(JP56117857)中已经提出使用树脂型模具，其从壳体外熔化时不会出现变形或开裂现象。然而该办法并不完善，因为它要将树脂模具置于容器内的水中，使水在毛细作用下渗透入模具的蜂窝状孔隙。采用这种技术，水面之上的模具内的水含量通常是恒定的，也就是说在整个模具的不同区域未形成微波感受体含量的梯度。此外，这类树脂模具不能用于无需进一步抛光处理的铸造部件(例如飞机发动机叶片)的高规格的精修，因为树脂模具处理的生产类型不能形成对铸件的光滑的修整。
发明内容
本发明的主要目的是解决这些问题，其通过在模具的不同部分提供具有不同熔化特性的蜡模材料以使模具上部开口的其它区域的材料熔化之前，浇道或其它受限开口处的材料熔化。这样当后者材料熔化时，它的流动路线不会被堵住，且它能流出模具，同时膨胀时不会破坏模具壳体。必须用于制造发动机叶片中的现有的原蜡模型可以根据本发明被使用。
根据本发明提供了一种利用微波能量作为热源的熔模铸造方法，其特征在于，原蜡模型被附着在含有微波感受体的蜡模材料的浇道上，所述微波感受体比原蜡具有相对高的吸热性能，以及所述浇道被附着在蜡模材料的浇杯上，所述蜡模材料的浇杯比所述浇道材料含有更高百分比的所述微波感受体。
微波感受体被限制在浇道和浇杯区域，这样当蜡模材料熔化时，其被限制模具的开口。
微波感受体可以是水，碳，石墨或它们的任一种混合物。
其上安装有多个原蜡模型的树模含有微波感受体以及具有浇杯，浇杯比树模的其余部分含有更高百分比的微波感受体。
树模中的微波感受体的含量可为12％，浇杯中的微波感受体的含量可为15％。
本发明的优选实施方案将参照附图，通过非限制性的实施例进行描述，其中图1为带有浇杯的浇道的前视图；图2A和2B分别是附着有多个蜡模的图1中的浇道的前视图与侧视图，因此其现在称为树模；图3是图2A和2B中的树模的侧视图，其显示了整个树模已经被涂覆了陶瓷材料。
具体实施例方式
附图显示了具有浇杯14的浇道10，该浇杯填充蜡模材料11。将要被模制的部件的模型12通过蜡，胶或热封刀的处理被附着在浇道上。已知浇道10，浇杯11以及所有的模型12都是由蜡模材料形成。然而，根据本发明，浇道10比原蜡模型12具有更高百分比含量的微波感受体，而浇杯11比浇道10具有更高含量的微波感受体。模型12是原蜡形成，浇道10和浇杯11都是由回收的蜡质乳液形成，该蜡质乳液具有已知固定百分比的微波感受体。
涂在树模外的第一层砂粒涂层中，具有一定比例的微波感受体，可以是水，碳，石墨或它们的相关混合物，也可以是其他适合的易感物质。
组装后的整个部件，即整个树模，10，11，12和14会先被涂上一层陶瓷浆料。在这第一层涂料15还未干时，会紧接着涂上如上所述的第一层易感砂粒层，然后使之干燥。随后，一定层数的陶瓷浆料13与砂粒会再覆盖在它们的外表面用以构建理想厚度的陶瓷外壳。再之后便可以把做好的树模倒置于浇杯14上，放入微波炉(未示出)，利用微波产生的热量熔化已干燥的陶瓷壳层13里的蜡质。由于浇杯11的微波感受体含量最高，它也会最先熔化从微波炉中流出，进而被炉外的承接器回收。浇道10中的蜡模材料会紧接其后熔化并从浇杯中流出，原蜡模型12的出蜡口不会被堵塞，使原蜡熔化后即可流出。
涂了陶瓷浆料的初始涂层将加热，临近它的蜡模材料也将熔化。由于先期熔化的浇道和浇杯不会堵塞原蜡模型的出口，由热传导造成的原蜡的熔化不会威胁到树模外壳13。
在微波的持续加热作用下，陶瓷外壳会上升到1000℃并被烧结，在这之后待它冷却到一个特定的浇注温度时，同样温度的金属液会通过浇杯14注入外壳中。在注入金属液的选择性地，陶瓷外壳也可被降至环境温度并被例如干砂机械地支撑，并注入金属液。等到金属液冷却固化后，外壳13可用传统办法去掉，铸好的单个部件可用传统方法分别从浇道上取下，并进行精处理。
显然地，本发明所述方法不仅限于在附图中所述的树模10与所介绍的多模具同时铸造法中使用，任何熔模铸造都可采用微波能量作为热源，在陶瓷外壳中的那些特定开口区域的蜡模材料中相对其他部分含有更高的微波感受体含量，就能确保蜡模材料在烧结过程的初始阶段顺利流出，且不会因自身的膨胀损坏到外壳。
权利要求
1.一种利用微波能量作为热源的熔模铸造方法，其特征在于，原蜡模型(12)被附着在由含有微波感受体的蜡模材料制成的浇道(10)上，所述微波感受体比原蜡具有相对高的吸热性能，所述浇道(10)被附着在由一种蜡模材料制成的浇杯(11)上，所述蜡模材料比所述浇道的材料含有更高百分比的所述微波感受体。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微波感受体被限制在浇道(10)和浇杯(11)区域，这样当所述蜡模材料熔化时，被限制为模具的开口。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述微波感受体是水，碳，石墨或它们的任一种混合物。
4.根据上述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，其上安装有多个原蜡模型(12)的树模(10)含有所述微波感受体并具有浇杯(14)，所述浇杯(14)比树模的其余部分含有更高百分比的所述微波感受体。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述树模中的所述微波感受体的含量为12％，所述浇杯中的所述微波感受体的含量为15％。
6.一种采用微波能量作为热源的熔模铸造方法，其参照附图如说明书所述并显示在附图中。
全文摘要
一种利用微波能量作为热源的熔模铸造方法，原蜡模型(12)被附着在含有微波感受体的蜡模材料的浇道(10)上，所述微波感受体比原蜡具有相对高的吸热性能，浇道(10)还具有蜡模材料的浇杯(14)，浇杯材料比浇道材料含有更高百分比的微波感受体。使用时，浇杯会最先熔化，其次是浇道，从而不会堵塞原蜡模型的路径，使得其膨胀时不会造成已经被涂覆的陶瓷层开裂。
文档编号B22C7/02GK1997473SQ200580018466
公开日2007年7月11日 申请日期2005年5月6日 优先权日2004年5月6日
发明者安东尼·威尔弗雷德·博尔顿 申请人:加工技术(欧洲)有限公司