用于耐高温合金真空吸铸工艺的双层空心筒熔模模壳结构的制作方法

本发明涉及精密铸造的技术领域，具体地说是一种用于耐高温合金真空吸铸工艺的双层空心筒熔模模壳结构。

背景技术：

真空吸铸属于特种铸造工艺，是一种先进铸造技术。因其液体金属利用率高、铸件精密度高、质量高、节约能源、成本低等优点，在发达国家广泛用于商业机械、枪械零件、汽轮机叶片、导弹机翼等许多重要的精密铸件制造中。该技术1975年由美国Hitchiner公司取得专利，并实现了核心技术封锁。目前，真空吸铸在中国主要应用于铝合金等低温合金的精密铸造，很少应用于耐高温合金的精密铸造。

用于真空吸铸的模壳既要求较高的强度也要求一定的透气性，这样才能保证充型阶段顺利吸取合金溶液，且模壳充满合金溶液后结构稳定。然而全封闭模壳结构的强度和透气性是一对相互矛盾的性能，这就导致目前市场上大部分模壳结构很难适应于耐高温合金真空吸铸。如果强行进行生产容易出现各种危险事故。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种改进的用于耐高温合金真空吸铸工艺的双层空心筒熔模模壳结构，它可克服现有技术中目前市场上大部分模壳结构很难适应于耐高温合金真空吸铸的一些不足。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种用于耐高温合金真空吸铸工艺的双层空心筒熔模模壳结构，其特征在于：所述的模壳结构为双层结构，外层为外壳体，内层为空心筒结构，所述的空心筒通过中间连接件与外壳体相连；空心筒与外壳体之间设有钢液流通道，钢液流通道通过浇道与设在外壳体外侧的模壳铸件相连，模壳结构的上端设有平台，模壳结构的下端设有加强结构。

优选的，模壳结构的四周分布有模壳铸件，每个模壳铸件均通过一浇道与钢液流通道相连；所述的浇道包括弯头浇道。

优选的，内层与外层之间均匀分布有6-20个中间连接件，所述的中间连接件呈片状结构，中部设有弯折沟槽，中间连接件斜设于内、外层之间，中间连接件与外层的夹角范围为20-50度。

进一步，模壳结构的下端设有底座，底座上设有加强结构，所述的加强结构为加强筋；模壳结构的上端设有向外延伸的平台，平台的中央设有喇叭状的连接孔，所述的连接孔与空心筒相连通，空心筒的上部设有对称设置的通孔结构，所述的通孔结构呈喇叭状，通孔结构的大开口端与空心筒内部相连通，通孔结构的小开口端与钢液流通道相连通。

使用时，本发明在模壳内设置空心筒结构，并依靠中间连接件和模壳外壁连接，其目的在于降低真空吸铸工艺充型阶段需用的合金溶液量；模壳底部设计有加强筋来提高模壳的强度；模壳上端设计平台及通气孔结构分别用来压紧模壳和排气；铸件部分依靠弯头浇道和中空通孔连接，完成补缩浇道和充型浇道的连接，其目的在于充型并形成补缩。将设计好的模壳结构转化成蜡模结构，投入生产线进行射蜡、组树、制壳、脱蜡，然后将制好的模壳焙烧至500-1200℃后放入真空吸铸设备中进行耐高温合金小型铸件的生产。耐高温合金包括耐高温不锈钢、合金钢、钛合金、钛铝合金等。此结构的模壳应用于耐高温合金真空吸铸工艺中，安全系数高；铸件组织致密，晶粒细小，缩孔缩松缺陷较低，得料率很可能达到90%以上，且节约铸造能源80%以上。

附图说明

图1为本发明一实施例的结构示意图。

图2为本发明钢液运动方向的结构示意图。

图3为本发明模壳铸件的剖视图。

图4为本发明模壳结构的俯视图。

图5为本发明真空吸铸工艺多次实验时模壳内压力变化曲线图。

图6为本发明模壳所铸耐高温不锈钢铸件的25倍金相图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

1、底座、2内层、3加强结构、4平台、5弯头浇道、6模壳铸件、7中间连接件、8钢液通道、9空心筒、10外层；

701弯折沟槽、501中空通孔、401连接孔。

本发明所述的一种用于耐高温合金真空吸铸工艺的双层空心筒熔模模壳结构，其与现有技术的区别在于：所述的模壳结构为双层结构，外层为外壳体，内层为空心筒结构，所述的空心筒通过中间连接件与外壳体相连；空心筒与外壳体之间设有钢液流通道，钢液流通道通过浇道与设在外壳体外侧的模壳铸件相连，模壳结构的上端设有平台，模壳结构的下端设有加强结构。

可选的，模壳结构的四周分布有模壳铸件，每个模壳铸件均通过一浇道与钢液流通道相连；所述的浇道包括弯头浇道。所述的弯头浇道的一端与钢液流通道垂直连通，另一端与模壳铸件的浇铸口相连通，弯头浇道的设置处需避开中间连接件。弯头浇道通过中空通孔与模壳铸件相连，中空通孔向外凸起并和弯头浇道的底部相连通。

可选的，内层与外层之间均匀分布有6-20个中间连接件，所述的中间连接件呈片状结构，中部设有弯折沟槽，中间连接件斜设于内、外层之间，中间连接件与外层的夹角范围为20-50度。所述的空心筒的底部设有半圆形结构，半圆形结构内设有流道控制件，所述的流道控制件设置于空心筒的外侧，流道控制件的设置处为钢液流通道的起始端。中间连接件以3个为一组间隔设置于内层与外层之间的钢液流通道内，相邻的两组中间连接件之间的间距相等。每三个中间连接件均匀分布于空心筒的圆周截面上，片状结构的中间连接件下部设有柱状的支撑部，可降低真空吸铸工艺充型阶段需用的合金溶液量。

可选的，模壳结构的下端设有底座，底座上设有加强结构，所述的加强结构为加强筋；模壳结构的上端设有向外延伸的平台，平台的中央设有喇叭状的连接孔，所述的连接孔与空心筒相连通，空心筒的上部设有对称设置的通孔结构，所述的通孔结构呈喇叭状，通孔结构的大开口端与空心筒内部相连通，通孔结构的小开口端与钢液流通道相连通。

实施例1

所述的模壳结构为双层结构，外层为外壳体，内层为空心筒结构，所述的空心筒通过中间连接件与外壳体相连；空心筒与外壳体之间设有钢液流通道，钢液流通道通过浇道与设在外壳体外侧的模壳铸件相连，模壳结构的上端设有平台，模壳结构的下端设有加强结构。

内层与外层之间均匀分布有12个中间连接件，中间连接件以3个为一组间隔设置于内层与外层之间的钢液流通道内，相邻的两组中间连接件之间的间距相等。所述的中间连接件呈片状结构，中部设有弯折沟槽，中间连接件斜设于内、外层之间，中间连接件与外层的夹角为35度。

将设计好的模壳转化成蜡模结构投入生产线进行射蜡、组树、制壳、脱蜡、焙烧，其中模壳的制壳采用6层挂砂制壳工艺，用砂料包括锆英砂、莫来石、镁砂、硅砂中的一种或几种；其中模壳焙烧温度为500-1200℃任一温度。将焙烧好的模壳放入真空吸铸设备结晶室中，下端与升液管配合，上端在压紧件作用下使模壳和升液管处于紧密配合状态。充型阶段，中空通孔结构为充型浇道迅速排气使高温合金液上升并充型处于悬挂状态的铸件。底部加强筋保障充满高温合金液模壳结构稳定。泄压状态下中空通孔内的高温合金液快速回流，但处于悬挂状态铸件里的合金液将无法回流。弯头交道为铸件提供补缩提高铸件质量。依靠这种结构的模壳用于真空吸铸工艺中，生产安全系数高，且生产出的耐高温合金铸件组织致密，晶粒细小，缩孔缩松缺陷较低，得料率很可能达到90%以上，且节约铸造能源80%以上。

实施例2

所述的模壳结构为双层结构，外层为外壳体，内层为空心筒结构，所述的空心筒通过中间连接件与外壳体相连；空心筒的设计是为了合金溶液的上升回落和气体排放。保证铸造充型阶段合金溶液的顺利上升和泄压阶段中空通过内合金溶液的快速回流。

空心筒与外壳体之间设有钢液流通道，钢液流通道通过浇道与设在外壳体外侧的模壳铸件相连，模壳结构的上端设有平台，模壳结构的下端设有加强结构。模壳结构的四周分布有模壳铸件，每个模壳铸件均通过一浇道与钢液流通道相连；所述的浇道包括弯头浇道。模壳结构的下端设有底座，底座上设有加强结构，所述的加强结构为加强筋；模壳结构的上端设有向外延伸的平台，平台的中央设有喇叭状的连接孔，所述的连接孔与空心筒相连通，空心筒的上部设有对称设置的通孔结构，所述的通孔结构呈喇叭状，通孔结构的大开口端与空心筒内部相连通，通孔结构的小开口端与钢液流通道相连通。

实施例3

内层与外层之间均匀分布有6-20个中间连接件，所述的中间连接件呈片状结构，中部设有弯折沟槽，中间连接件斜设于内、外层之间，中间连接件与外层的夹角范围为20-50度，内层与外层之间的厚度之比为1：0.8—1.2，这样就构成了双层空心筒结构，其目的是为了降低充型阶段需用的合金溶液量和达到最佳温控效果。所述的空心筒的底部设有半圆形结构，半圆形结构内设有流道控制件，所述的流道控制件设置于空心筒的外侧，流道控制件的设置处为钢液流通道的起始端。

模壳底部设计加强筋结构的目的是提高模壳强度。保证模壳强度在充满合金溶液的情况下依然不破裂。

模壳上端设计的平台及通气孔结构的目的是压紧模壳和排气。分别保证了模壳和升液管之间连接紧密以及模壳排气。

铸件部分依靠弯头浇道和中空通孔连接的设计结构，完成补缩浇道和充型浇道的连接，其目的在于方便充型并形成补缩。保证流入零部件的钢液不会回流，造成浇不足缺陷。

模壳结构转化为蜡模结构后投入量产线生产，具体流程为射蜡、组树、制壳、脱蜡和焙烧。

该模壳结构的制壳采用6层制壳工艺，用砂料包括锆英砂、莫来石、镁砂、硅砂中的一种或几种。模壳结构可焙烧至500-1200℃任意温度后投入真空吸铸设备中进行耐高温合金小型铸件的精密铸造。模壳结构应用于耐高温合金的真空吸铸工艺，耐高温合金包括耐高温不锈钢、合金钢、钛合金、钛铝合金等。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于上述这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。