专利名称：陶壳快速干燥装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及精密铸造工艺，特别涉及一种陶壳快速干燥装置。
背景技术：
精密铸造是相对于传统铸造工艺而言的一种铸造方法，它能够获得相对准确的形状和较高的铸造精度。精密铸造的工艺过程为首先，制作蜡模，该蜡模与所需铸造的产品大小形状相一致，然后，在所制作的蜡模表面形成陶壳，随后，对所述陶壳进行脱蜡处理(将其内部的蜡模熔化后去除)，最后，向脱蜡处理后的陶壳内浇注金属材料，待金属材料冷却凝固后，破碎去除所述陶壳，得到的铸件即为所需的产品。在上述工艺过程中，陶壳的制作至关重要，它的质量好坏决定了铸件的优劣。目前，陶壳制作通常采用的方法为壳模法，具体地常采用水溶性硅溶胶制壳法，该方法在制作陶壳时，是使用耐火材料配制不同的浆料与砂，一层浆一层砂逐渐一层层的堆集在蜡模的表面，制成所需要厚度的陶壳。因此，陶壳在结构上可以分为面层、过渡层(二层)、支撑层(背层)及封闭层，其中，面层、过渡层和封闭层均只有一层，而支撑层通常具有多层。硅溶胶是依赖脱水浓缩凝胶而产生强度的，因此，在水溶性硅溶胶制壳过程中，一个重要的工艺步骤即是对陶壳各层进行干燥。传统的干燥方法是将陶壳放置在恒温恒湿室中，让其自然晾干。该方法得到的陶壳质量较好，但是花费时间过长。对于普通6 8层的陶壳来说，每层大约需要8 24小时的时间进行干燥，整个陶壳大约需要一周的时间才能完成制作，耗费时间长，降低了生产效率。为了实现陶壳的快速干燥，人们研究并使用了两种新的干燥方法第一种方法是利用强力鼓风机进行除湿，使陶壳在2 12米/秒的风速下快速干燥，同时控制陶壳表面温度保持在室温下。该方法提高了陶壳的干燥效率，对于6层的陶壳6小时内即可完成干燥，但是，当铸件结构复杂有孔洞时，鼓风时会有迎风面与背风面的区别，孔内速度远小于一般表面，因此，会造成过度干燥与干燥不足同时存在，使陶壳干燥不均，影响了陶壳的质量。第二种方法是将陶壳包裹于多孔性强力吸湿材料中，利用毛细现象，将陶壳中的水分快速吸除。该方法也能提高陶壳的干燥速度，但是此法作业时，必需将陶壳表面吸附的吸湿材料完全去除后才可进行下一步浸浆，并且当铸件结构复杂有孔洞时，吸湿材料不易埋入，无法作业。由上可知，现有技术中的陶壳干燥方法在陶壳结构复杂时，不能既保证陶壳的质量，又实现陶壳的快速干燥。
发明内容
一方面，本发明提供一种陶壳快速干燥方法和装置，它能够在陶壳结构复杂时，既保证陶壳的质量，又实现陶壳的快速干燥。为 到上述目的，本发明采用如下技术方案一种陶壳快速干燥方法，包括步骤a、将待干燥的陶壳放入密封腔体中；b、在控制所述陶壳处于恒温状态的前提下，将所述密封腔体抽成真空状态，并在预定时间内对所述密封腔体中的部分气体进行降温，使所述密封腔体中的湿气冷凝；C、对所述密封腔体进行真空放气，使所述密封腔体变回常压状态；d、判断所述陶壳是否干燥，如果是，则结束；如果否，则转至步骤b。作为对上述技术方案的优化，当对所述陶壳的面层进行干燥时，所述步骤b中密封腔体的真空度为650 550毫米水银柱。作为对上述技术方案的优化，当对所述陶壳的过渡层进行干燥时，所述步骤b中密封腔体的真空度为530 430毫米水银柱。作为对上述技术方案的优化，当对所述陶壳的支撑层进行干燥时，所述步骤b中密封腔体的真空度为430 330毫米水银柱。作为对上述技术方案的优化，当对所述陶壳的封闭层进行干燥时，所述步骤b中密封腔体的真空度为430 330毫米水银柱。一种陶壳快速干燥装置，包括密封腔体，用于放置待干燥的陶壳，所述密封腔体包括腔体本体，所述腔体本体上设置有封闭门和进气口；加热装置，用于控制所述陶壳处于恒温状态；抽真空装置，与所述密封腔体相连接，用于对所述密封腔体抽真空；降温冷凝装置，用于对所述密封腔体中的部分气体进行降温，使所述密封腔体中的湿气冷凝。作为对上述技术方案的优化，所述降温冷凝装置包括压缩机、冷凝器、蒸发器、低压调节阀和膨胀阀，所述压缩机、冷凝器、低压调节阀和膨胀阀均位于所述密封腔体的外部，所述蒸发器位于所述密封腔体的内部，其中，所述压缩机的出口与所述冷凝器的入口相连；所述冷凝器的出口经所述膨胀阀与所述蒸发器的入口相连；所述蒸发器的出口经所述低压调节阀与所述压缩机的入口相连。作为对上述技术方案的优化，所述压缩机与低压调节阀之间连接有汽液分离器。作为对上述技术方案的优化，所述压缩机与冷凝器之间连接有油分离器，所述油分离器的油出口连接至所述压缩机。作为对上述技术方案的优化，所述冷凝器与膨胀阀之间连接有干燥过滤器。作为对上述技术方案的优化，所述冷凝器与干燥过滤器之间连接有水冷却器。作为对上述技术方案的优化，所述密封腔体内还设置有压缩机高压热回收管，其中，所述干燥过滤器的出口还与所述压缩机高压热回收管的一端相连；
所述压缩机高压热回收管的另一端与所述膨胀阀的入口相连。作为对上述技术方案的优化，所述加热装置位于所述密封腔体内，所述加热装置为电热管。作为对上述技术方案的优化，所述密封腔体内还设置有竖隔板和风扇，所述竖隔板和风扇使所述密封腔体内形成一空气循环回路，其中，所述竖隔板的一侧用于放置所述陶壳，所述风扇位于所述竖隔板该侧的上方；
所述竖隔板的另一侧放置所述蒸发器。作为对上述技术方案的优化，所述腔体本体的底部连接有真空储水桶，所述真空储水桶的底部设置有排水口。作为对上述技术方案的优化，所述封闭门的周边设置有密封圈凹槽，所述密封圈凹槽内设置有密封圈，所述密封圈为充气式密封圈。作为对上述技术方案的优化，所述抽真空装置与腔体本体之间依次连接有第一道过滤网和第二道过滤网。作为对上述技术方案的优化，所述腔体本体的进气口上设置有外气均压电磁阀和/或外气均压手动球阀。本发明中，是在真空条件下对密封腔体进行冷凝除湿，从而使陶壳逐渐干燥的。由于陶壳的湿度较大，与外部存在一定的湿度压差，所以陶壳中的水分本身就会不断的扩散出来。而真空状态能够加速水份的扩散速度，从而大大提高陶壳的干燥速度，并且真空状态下湿度压差一致，陶壳中的水分扩散一致，不会存在干燥差异。同时，本发明还对密封腔体中的部分气体进行了降温，使密封腔体中的湿气冷凝，降低了密封腔体中的湿度，从而使陶壳中的水分持续向外扩散，使陶壳逐渐干燥。本发明中，恒温状态能够使陶壳体积不发生变化；将密封腔体变回常压状态，能够防止陶壳某一部分过度干燥。即使在陶壳结构复杂时，本发明也既能保证陶壳的质量，又实现陶壳的快速干燥。另一方面，本发明提供一种根据上述陶壳快速干燥方法制得的陶壳，所述陶壳的支撑层呈海绵状疏松结构。本发明提供的陶壳，其支撑层呈海绵状疏松结构，可大大提高陶壳的透气性，并明显降低陶壳的烧后破断系数至800多psi (磅/平方英寸)，使制作陶壳的浆料不须加任何崩散剂便可达到最佳的陶壳条件。
图I为本发明陶壳快速干燥方法实施例的流程示意图；图2为本发明陶壳快速干燥装置实施例的结构示意图；图3为图2所示实施例中降温冷凝装置的结构示意图；图4为对图2所 示装置实施例改进后的内部结构示意图；图5为图4所示装置实施例中封闭门打开后的正面结构示意图；图6为图4所示装置实施例中位于密封腔体外部的抽真空装置和真空储水桶部分的结构示意图。
具体实施方式
为解决现有技术中的陶壳干燥方法在陶壳结构复杂时，不能既保证陶壳的质量，又实现陶壳快速干燥的问题，本发明提供一种陶壳快速干燥方法和装置，以及陶壳。下面结合附图对本发明作详细说明。本发明提供一种陶壳快速干燥方法，如图I所示，它包括步骤SI :将待干燥的陶壳放入密封腔体中；该密封腔体优选采用金属材料制成。 步骤S2 :在控制所述陶壳处于恒温状态的前提下，将所述密封腔体抽成真空状态，并在预定时间内对所述密封腔体中的部分气体进行降温，使所述密封腔体中的湿气冷凝;本步骤中，控制陶壳处于恒温状态，能够保证陶壳的质量。如果不控制恒温，则当陶壳中的水份挥发时，必会吸收热量，使蜡模降温，进而使蜡模由于热胀冷缩而产生收缩，形成陶壳的浆料也会随之缩小体积；而当陶壳完全干燥后，没有水份挥发，蜡模会吸收外界热量，升温至室温，体积膨胀回原始体积，但此时陶壳已经干硬，势必会被蜡模胀裂或因拉扯使陶壳上的字体沟槽剪断，从而影响陶壳的质量。本步骤中，抽真空和对密封腔体中的部分气体进行降温冷凝可以同时进行。由于陶壳的湿度较大，与外部存在一定的湿度压差，所以陶壳中的水分本身就会不断的扩散出来。而真空状态能够加速水份的扩散速度，从而大大提高陶壳的干燥速度，并且真空状态下湿度压差一致，陶壳中的水分扩散一致，不会存在干燥差异。同时，本发明还对密封腔体中的部分气体进行了降温，使密封腔体中的湿气冷凝，降低了密封腔体中的湿度，从而使陶壳中的水分持续向外扩散，使陶壳逐渐干燥。步骤S3 :对所述密封腔体进行真空放气，使所述密封腔体变回常压状态；由于陶壳在真空恒压状态下，其除湿效果不如在动态抽真空情况下好，且由于陶壳多数情况下具有深浅不一的凹槽，为求槽底及外表干燥程度一致及提高干燥效率。因此，需要对密封腔体进行真空放气，使密封腔体变回常压状态，这样，往复多次就能使陶壳中水分不论槽底及表面，使陶壳各部分的含水量逐渐变均匀，避免陶壳某一部分过度干燥，影响陶壳质量。步骤S4 :判断所述陶壳是否干燥，如果是，则结束；如果否，则转至步骤S2。本步骤中，如果陶壳已经完全干燥，则结束，如果陶壳还未完全干燥，则需要继续执行上述步骤S2和S3。一般来说，均需要循环执行步骤S2、S3多次之后，陶壳才能完全干燥。判断陶壳是否干燥可以有多种方法，现举两例以进行说明，第一种判断方法是检测陶壳在真空状态下表面温度，当湿度低于某一值时，则显示于湿球温度等于干球温度，说明陶壳中已经没有水分可向外挥发，陶壳已经完全干燥；第二种方法是根据对陶壳干燥的经验，设定一电阻值，如果到达该数值，则认为陶壳已近干燥完成，结束程序，如果未到达该数值，则继续运行。经过上述步骤S1-S4之后，即使在陶壳结构复杂时，本发明也既能保证陶壳的质量，又实现陶壳的快速干燥。经试验发现，在真空状态下，制作陶壳的浆料会产生鼓胀呈海绵状的现象，真空度越高，鼓胀情形越激烈。经发明人研究，出现这种情况的原因是真空状态下，浆体内的气泡会膨胀拉动浆体及砂粒轻微移动，然后经过一段时间后，浆体膨胀消失体积开始萎缩，由于萎缩力量不够膨胀时产生的力强大，再由于浆料脱水产生胶化且砂粒不具有流动性，导致砂粒不能完全复位，从而造成陶壳中产生了细微孔隙及网状微裂纹，致使陶壳组织结构略微松散，从而使陶壳的厚度增厚，增加了陶壳的透气性。上述现象能够增加陶壳的透气性和崩散性，但是却降低了陶壳的强度。因此，在陶壳各层作业时，需要根据陶壳各层对透气性和强度的不同需求，采用不同的真空度。对于陶壳的面层，为了确保陶壳质量，需要得到致密的面层，避免鼓胀呈海绵状现象的发生，因此，面层作业时需要在低真空度下进行，密封腔体的真空度可以为650 550毫米水银柱，真空度优选为600毫米水银柱。 对于陶壳的过渡层，它是连接面层和支撑层的过渡，需要确保其具有一定的强度和透气性，因此，过渡层作业时的真空度比面层作业时的真空度略大，可以为530 430毫米水银柱，真空度优选为500毫米水银柱。而对于陶壳的支撑层，既需要具有足够的强度，来承受金属液凝固前的静压，还需要具有较好的透气性，以保证铸件的质量，因此，支撑层作业时的真空度优选为430 330毫米水银柱，在该真空度下保持一定时间，支撑层的浆料就会呈现海绵状疏松结构，大大提高陶壳的透气性，并明显降低陶壳的烧后破断系数至800多psi，使浆料不须加任何崩散剂便可达到最佳的陶壳条件。最后，对于陶壳的封闭层，作业时的真空度可以为430 330毫米水银柱，以兼顾该层的强度和透气性。采用本发明的方法对陶壳进行干燥，能够大大降低陶壳干燥所需要的时间，详细数据请见下表I。表I :
所要干燥现有技术中采用自然干燥方式采用本发明的方法进行干燥 的陶壳层所需要的时间__所需要的时间
权利要求
1.一种陶壳快速干燥装置，其特征在于，包括 密封腔体，用于放置待干燥的陶壳，所述密封腔体包括腔体本体，所述腔体本体上设置有封闭门和进气口； 加热装置，用于控制所述陶壳处于恒温状态； 抽真空装置，与所述密封腔体相连接，用于对所述密封腔体抽真空； 降温冷凝装置，用于对所述密封腔体中的部分气体进行降温，使所述密封腔体中的湿气冷凝。
2.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述降温冷凝装置包括压缩机、冷凝器、蒸发器、低压调节阀和膨胀阀，所述压缩机、冷凝器、低压调节阀和膨胀阀均位于所述密封腔体的外部，所述蒸发器位于所述密封腔体的内部，其中， 所述压缩机的出口与所述冷凝器的入口相连； 所述冷凝器的出口经所述膨胀阀与所述蒸发器的入口相连； 所述蒸发器的出口经所述低压调节阀与所述压缩机的入口相连。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述压缩机与低压调节阀之间连接有汽液分尚器。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述压缩机与冷凝器之间连接有油分离器，所述油分离器的油出口连接至所述压缩机。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述冷凝器与膨胀阀之间连接有干燥过滤器。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述冷凝器与干燥过滤器之间连接有水冷却器。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述密封腔体内还设置有压缩机高压热回收管，其中， 所述干燥过滤器的出口还与所述压缩机高压热回收管的一端相连； 所述压缩机高压热回收管的另一端与所述膨胀阀的入口相连。
8.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述加热装置位于所述密封腔体内，所述加热装置为电热管。
9.根据权利要求2至8中任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述密封腔体内还设置有竖隔板和风扇，所述竖隔板和风扇使所述密封腔体内形成一空气循环回路，其中， 所述竖隔板的一侧用于放置所述陶壳，所述风扇位于所述竖隔板该侧的上方； 所述竖隔板的另一侧放置所述蒸发器。
10.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述腔体本体的底部连接有真空储水桶，所述真空储水桶的底部设置有排水口。
11.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述封闭门的周边设置有密封圈凹槽，所述密封圈凹槽内设置有密封圈，所述密封圈为充气式密封圈。
12.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述抽真空装置与腔体本体之间依次连接有第一道过滤网和第二道过滤网。
13.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述腔体本体的进气口上设置有外气均压电磁阀和/或外气均压手动球阀。
全文摘要
本发明公开了一种陶壳快速干燥装置，属于精密铸造技术领域，为解决现有技术中的陶壳干燥方法在陶壳结构复杂时，不能既保证陶壳的质量，又实现陶壳快速干燥的问题而设计。所述装置包括密封腔体，用于放置待干燥的陶壳，所述密封腔体包括腔体本体，所述腔体本体上设置有封闭门和进气口；加热装置，用于控制所述陶壳处于恒温状态；抽真空装置，与所述密封腔体相连接，用于对所述密封腔体抽真空；降温冷凝装置，用于对所述密封腔体中的部分气体进行降温，使所述密封腔体中的湿气冷凝。
文档编号B22C9/14GK102615245SQ20121003456
公开日2012年8月1日 申请日期2009年9月15日 优先权日2009年9月15日
发明者蔡欲期 申请人:蔡欲期