专利名称：利用液电效应加速脱芯脱除速率的工艺及其专用高温高压脱芯釜的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种熔模精密铸造陶瓷型芯脱除工艺及其装置，特别是涉及一种高温高压脱除陶瓷型芯的工艺及其装置。
背景技术：
随着熔模铸造技术的发展，具有复杂形状内腔的铸件大量出现，然而大量复杂的内腔需要用型芯来形成，型芯分为砂芯和陶瓷芯，砂芯的强度较低，形成铸件内腔的表面粗糙度较大，但砂芯用机械振动就可以脱除，目前仅用于大型的砂型铸件中。陶瓷芯用于大量的对型腔内表面要求较高的小型铸件中，尤其是发动机的空心叶片。陶瓷型芯的强度较高，耐腐蚀较好，目前复杂陶瓷型芯的脱除几乎都用碱腐蚀的方法，腐蚀时间较 长，少则几十个小时，多则几百个小时，因此陶瓷型芯脱除已成为制约陶瓷型芯应用的重要环节。为了解决陶瓷型芯的脱除，科研工作者们进行了大量的研究，利用高温高压加速了陶瓷的腐蚀反应速率，发明了高温高压碱煮工艺。利用这种工艺基本上解决了硅基的陶瓷型芯脱除问题，实现大规模工艺生产，然而对于铝基型芯仍然需要几十至几百小时。为了进一步加速型芯的脱除速率，有报道称俄罗斯采用超声波来加速反应过程，然而超声波很难再高温中使用，因此这项技术目前在国内还未见用于工业生产。纵观前人的研究可以得出，研究者一直试图通过改善腐蚀环境来加速型芯的脱除，然而对于腐蚀界面而未进行认真的考虑。由于陶瓷型芯一般用于形成复杂的小型内腔，小型复杂的内腔不利于新鲜碱液的渗入，腐蚀后的陶瓷颗粒又不容易从复杂的小型腔中流出，型腔越深、形状越复杂、孔径越小，越不容易流出，这样就阻遏了新鲜的碱液抵达腐蚀界面，腐蚀也就停止，人们通过停炉后清洗再入炉腐蚀的方法来使碱液抵达界面，这样来回反复几次，导致腐蚀脱芯时间长达20多天。高压强电场通过液体，由于巨大的能量瞬间释放于放电通道内，引发几万度以上的高温和几千个大气压以上的压力，使通道中的液体迅速汽化、膨胀、产生激波和声空化。这就是所谓的液电效应，液电效应已广泛应用于液电成型、液电清砂、石油开采等众多领域。目前还没用报道将液电效应应用于陶瓷型芯脱除过程中。
发明内容
为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的缺陷，提供一种利用液电效应加速脱芯脱除速率的工艺及其专用液电效应高温高压脱芯釜，通过液电效应加速陶瓷型芯脱除过程，并适用于工业生产。为达到上述发明目的，本发明采用下述技术方案
一种利用液电效应加速脱芯脱除速率的工艺，包括铸件的型芯的腐蚀脱除过程和铸件的内腔的清洗过程，铸件的型芯的腐蚀脱除过程和铸件的内腔的清洗过程同时进行，即为在设定的温度和压力环境下，向液体腐蚀介质中不断地间隙施加高压脉冲电流，通过液电效应使液体腐蚀介质迅速汽化、膨胀、产生激波或发生空化，对铸件的型芯进行腐蚀化学反应和物理冲刷，使腐蚀后的产物从铸件的型腔流出，在铸件的型腔内不断形成新的铸件的型芯腐蚀界面，加速铸件的型芯脱除。本发明所施加的高压脉冲电流的电流强度为100 5000A，其电压为I 24V。在本发明铸件的型芯的腐蚀脱除过程中和在铸件的内腔的清洗过程中，待脱除型芯的铸件处于100 500°C的温度和O IOMPa的压力环境下。本发明还提供了一种利用液电效应加速脱芯脱除速率的工艺的专用液电效应高温高压脱芯釜，在脱芯釜内设有腐蚀液池，料框内装载待脱除型芯的铸件，使料框装载的铸件完全浸入腐蚀液池中，在铸件的上方还布置电极，电极的底端也浸入腐蚀液池中，电极与料框内装载的铸件不接触，电极的顶端连接高压脉冲电源，腐蚀液池接地，控制高压脉冲电源向腐蚀液池不断地间隙施加高压脉冲电流，在设定的温度和压力环境下，通过液电效应使腐蚀液池中的液体腐蚀介质迅速汽化、膨胀、产生激波或发生空化，对铸件的型芯进行腐蚀化学反应和物理冲刷，使腐蚀后的产物从铸件的型腔流出，在铸件的型腔内不断形成新 的铸件的型芯腐蚀界面，加速铸件的型芯脱除。在本发明液电效应高温高压脱芯釜中，高压脉冲电源输出的高压脉冲电流的电流强度为100 5000A，其电压为I 24V。在本发明高温高压脱芯釜内，温度为100 500°C，压力为O lOMPa。本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点
I.本发明利用液电效应加速脱芯速率，将型芯的脱除和铸件的内腔的清洗同时进行，在型芯腐蚀脱除的过程中不断的间隙施加高压脉冲电流，利用液电效应促使腐蚀后的产物流出内腔，不断的形成新鲜的腐蚀界面，加速型芯脱除。2.本发明工艺简捷，设备简单，易于实现工业生产，成本低，型芯脱除效率高。
图I是本发明实施例一的液电效应高温高压脱芯釜的结构示意图。
具体实施例方式结合附图，对本发明的优选实施例详述如下
实施例一
参见图1，在本实施例中，在液电效应高温高压脱芯釜内设有腐蚀液池4，料框2内装载待脱除型芯的铸件3，使料框2装载的铸件3完全浸入腐蚀液池4中，在铸件3的上方还布置电极1，电极I的底端也浸入腐蚀液池4中，电极I与料框2内装载的铸件3不接触，电极I的顶端连接高压脉冲电源5，腐蚀液池4接地，控制高压脉冲电源5向腐蚀液池4不断地间隙施加高压脉冲电流，在设定的温度和压力环境下，通过液电效应使腐蚀液池4中的液体腐蚀介质迅速汽化、膨胀、产生激波或发生空化，对铸件3的型芯进行腐蚀化学反应和物理冲刷，使腐蚀后的产物从铸件3的型腔流出，在铸件3的型腔内不断形成新的铸件的型芯腐蚀界面，加速铸件3的型芯脱除。在本实施例中，将含有硅基陶瓷型芯的铸件3装入料框2中，并一起放入高温高压脱芯釜的腐蚀液池4中，腐蚀液池4中的液体腐蚀介质为碱液，碱液成分为20%Na0H和KOH的混合液，其中NaOH =KOH为I: I。在铸件3的正上方布置好电极1，盖好高温高压脱芯爸，通电加热，温度升至170摄氏度，压力达O. 5MPa时，保温保压30分钟后，接通高压脉冲电源5，施加高压脉冲电流10分钟，产生液电效应，利用液电效应的激波、空化等效应促使腐蚀后的腐蚀产物流出铸件内腔，形成新鲜腐蚀界面，根据铸件内腔的大小、复杂程度，如此反复进行，就可以实现型芯的脱除，大大提高脱除效率。实施例二
本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于
在本实施例中，将含有铝基陶瓷型芯的铸件装入料框2，并一起放入高温高压脱芯釜的腐蚀液池4中，碱液成分为25%Na0H水溶液。也在铸件3的正上方布置好电极1，盖好高温高压脱芯釜，通电加热，到温度升至200摄氏度，压力达O. 7MPa时，保温保压I小时后，接通高压脉冲电源5，每隔半小时施加高压脉冲电流10分钟，连续时间3次，产生液电效应，利用液电效应的激波、空化等效应促使腐蚀后的腐蚀产物流出铸件内腔，形成新鲜腐蚀界面，根 据铸件内腔的大小、复杂程度，如此反复进行，就可以实现型芯的脱除，大大提高脱除效率。上面结合附图对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明利用液电效应加速脱芯脱除速率的工艺及其专用液电效应高温高压脱芯釜的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种利用液电效应加速脱芯脱除速率的工艺，包括铸件的型芯的腐蚀脱除过程和铸件的内腔的清洗过程，其特征在于铸件的型芯的腐蚀脱除过程和铸件的内腔的清洗过程同时进行，即为在设定的温度和压力环境下，向液体腐蚀介质中不断地间隙施加高压脉冲电流，通过液电效应使液体腐蚀介质迅速汽化、膨胀、产生激波或发生空化，对铸件的型芯进行腐蚀化学反应和物理冲刷，使腐蚀后的产物从铸件的型腔流出，在铸件的型腔内不断形成新的铸件的型芯腐蚀界面，加速铸件的型芯脱除。
2.根据权利要求I所述的利用液电效应加速脱芯脱除速率的工艺，其特征在于所施加的高压脉冲电流的电流强度为100 5000A，其电压为I 24V。
3.根据权利要求I或2所述的利用液电效应加速脱芯速率的工艺，其特征在于在铸件的型芯的腐蚀脱除过程中和在铸件的内腔的清洗过程中，待脱除型芯的铸件处于100 500°C的温度和O IOMPa的压力环境下。
4.一种权利要求I所述的利用液电效应加速脱芯脱除速率的工艺的专用液电效应高温高压脱芯釜，在脱芯釜内设有腐蚀液池(4)，料框(2)内装载待脱除型芯的铸件(3)，使所述料框(2)装载的所述铸件(3)完全浸入所述腐蚀液池(4)中，其特征在于在所述铸件(3)的上方还布置电极(1)，所述电极(I)的底端也浸入所述腐蚀液池(4)中，所述电极(I)与所述料框(2 )内装载的所述铸件(3 )不接触，所述电极(I)的顶端连接高压脉冲电源(5 )，所述腐蚀液池(4)接地，控制所述高压脉冲电源(5)向所述腐蚀液池(4)不断地间隙施加高压脉冲电流，在设定的温度和压力环境下，通过液电效应使所述腐蚀液池(4)中的液体腐蚀介质迅速汽化、膨胀、产生激波或发生空化，对所述铸件(3)的型芯进行腐蚀化学反应和物理冲刷，使腐蚀后的产物从所述铸件(3)的型腔流出，在所述铸件(3)的型腔内不断形成新的铸件的型芯腐蚀界面，加速所述铸件(3)的型芯脱除。
5.根据权利要求4所述的液电效应高温高压脱芯釜，其特征在于所述高压脉冲电源(5)输出的高压脉冲电流的电流强度为100 5000A，其电压为I 24V。
6.根据权利要求4或5所述的液电效应高温高压脱芯釜，其特征在于在高温高压脱芯釜内，温度为100 500°C，压力为O lOMPa。
全文摘要
本发明公开了一种利用液电效应加速脱芯脱除速率的工艺，铸件的型芯的腐蚀脱除过程和铸件的内腔的清洗过程同时进行，即在设定的温度和压力环境下，向液体腐蚀介质中不断地间隙施加高压脉冲电流，通过液电效应使液体腐蚀介质迅速汽化、膨胀、产生激波或发生空化，对铸件的型芯进行腐蚀化学反应和物理冲刷，使腐蚀后的产物从铸件的型腔流出，在铸件的型腔内不断形成新的铸件的型芯腐蚀界面，加速铸件的型芯脱除。本发明还公开了一种液电效应高温高压脱芯釜，在铸件的上方布置电极，电极的底端也浸入腐蚀液池中，电极与料框内装载的铸件不接触，电极的顶端连接高压脉冲电源，腐蚀液池接地，控制高压脉冲电源向腐蚀液池不断地间隙施加高压脉冲电流。
文档编号B22D29/00GK102896306SQ20121039085
公开日2013年1月30日 申请日期2012年10月16日 优先权日2012年10月16日
发明者余建波, 任忠鸣, 邓康, 李霞 申请人:上海大学