用于耐高温合金真空吸铸工艺的中空通孔熔模模壳结构的制作方法

本发明涉及一种中空通孔熔模模壳结构，尤其涉及一种用于耐高温合金真空吸铸工艺的中空通孔熔模模壳结构。

背景技术：

本发明所述的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的铸造工艺，但目前市场上对于这种精密铸件的需求确实越来越旺盛，由于现有模壳无法达标，造成产量不高，但如果强行进行生产容易出现各种危险事故。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种中空通孔熔模模壳结构，通过将模壳结构进行优化，并利用其它部分现有部件，通过通气孔和各部件的重新机构设置，使其具有了更佳的功能特点；进一步地，对于所述中空通孔结构和加强结构的应用，保证充型阶段合金溶液上升和泄压阶段中空通过内的合金溶液快速回流，具有突出的有益效果。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种中空通孔熔模模壳结构，其特征在于：所述的模壳结构主体为中空通孔结构，中空通孔的上部设有向外凸起的平台和通气孔；中空通孔的下部设有基座，基座与中空通孔的外壁之间设有加强连接件；中空通孔的外壁上均布有模壳铸件，所述的模壳铸件与中空通过之间通过浇道系统相连，所述的浇道系统包括弯头浇道、连接浇道和缓流浇道。

优选的，所述的外凸平台的顶部设有通气孔，所述的通气孔呈半圆形的凹槽状，通气孔的开放端与外凸平台表面持平，通气孔贯穿整个外凸平台并与中空通孔内部相连通。

优选的，所述的弯头浇道设置于模壳铸件的上方，弯头浇道的一端与中空通孔的内部相连通，弯头浇道的另一端通过充型浇道和补缩浇道与模壳铸件相连通，弯头浇道的高度差为3—10cm；所述的充型浇道为弧形通道，直接与模壳铸件的内部相连通，所述的补缩浇道设置于模壳铸件的一侧。

另一个技术方案，一种中空通孔熔模模壳结构的使用方法，其特征在于：模壳结构焙烧至500-1200℃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。其中，所述的耐高温合金是指不锈钢、合金钢、钛合金或者钛铝合金。

本发明所述的中空通孔熔模模壳结构是一种适合耐高温合金真空吸铸工艺的模壳结构，使其应用于高温合金小型铸件的精密铸造。其中，中空通孔结构的设计保证了合金溶液的上升回落和气体排放，使得充型阶段合金溶液的能够顺利上升和泄压阶段中空通过内的合金溶液迅速回流。模壳的上端设置平台及通气孔方便压紧模壳和排气；模壳铸件部分依靠弯头浇道和中空通孔连接，完成充型浇道和补缩浇道的连通，有利于铸件充型和补缩。依靠这种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为本发明所述的一个实施例的结构示意图。

图2为本发明合金液从中空通孔结构流入弯头浇道的结构示意图。

图3为本发明一实施例的剖面结构示意图。

图4为本发明在真空吸铸工艺实验时模壳结构内压力变化曲线图。

图5为应用本发明的模壳结构所铸造耐高温不锈钢铸件的25倍金相图。

附图标记：

1-模壳结构，2-射加强连接件，3-外凸平台，4-模壳铸件，5-通气孔，6-基台，7-中空通孔，8-弯头浇道，9-补缩浇道。

具体实施方式

参照图1，本发明所述的一种中空通孔熔模模壳结构主体为中空通孔结构，中空通孔的上部设有向外凸起的平台和通气孔，平台可以压紧模壳结构，通气孔则进行有效排气；中空通孔的下部设有基座，基座与中空通孔的外壁之间设有加强连接件，有利于提高模壳结构的强度；进一步的，中空通孔的外壁上均布有模壳铸件，所述的模壳铸件与中空通过之间通过浇道系统相连，所述的浇道系统包括弯头浇道、充型浇道和补缩浇道，上述浇道的设计，有利于充型和补缩。

所述的基座有立柱和设在立柱上的基台构成，基台的直径大于外凸平台的直径，基台上设有加强连接件；所述的加强连接件呈直角三角行，加强连接件分设在中空通孔的外壁四周。这里运用在模壳底部加强筋结构设计的目的是为了提高模壳强度，保证模壳在高温并且充满合金溶液的情况下依然不会破裂，提高模壳的稳定性和使用寿命。

在一个实施例中，模壳结构的主体为中空通孔结构，中空通孔结构设计的目的是为了合金溶液的上升回落和气体排放。保证充型阶段合金溶液的顺利上升和泄压阶段中空通过内的合金溶液迅速回流。模壳结构的顶部设有外凸平台，所述的外凸平台的顶部设有通气孔，所述的通气孔呈半圆形的凹槽状，半圆孔的凹槽结构则保证了通气孔的开口部小，内部空腔大，有利于空气的快速挤压出离，但使得合金溶液不易溢出，通气孔的开放端与外凸平台表面持平，通气孔贯穿整个外凸平台并与中空通孔内部相连通。中空通孔结构底部为合金液流入口，顶部为合金液流出口，所述的通气孔设有3-5个，所述的通气孔均匀内嵌于外凸平台内，通气孔的直径大于等于外凸平台的厚度，这里通气孔的底部与水平面之间存在一个夹角，夹角角度为5-1度，有利于热空气的快速流出，并保证合金液不溢出。

在一个实施例中，所述的弯头浇道设置于模壳铸件的上方，弯头浇道的一端与中空通孔的内部相连通，弯头浇道的另一端通过充型浇道和补缩浇道与模壳铸件相连通，弯头浇道的高度差为3—10cm；所述的充型浇道为弧形通道，直接与模壳铸件的内部相连通，所述的补缩浇道设置于模壳铸件的一侧，所述的补缩浇道呈外凸的圆弧状结构，该补缩浇道位于充型浇道的正下方，当合金液回流后，由于弯头浇道内的合金液便于中空通孔内的合金液断开，补缩浇道可以使得铸件补缩并提高精密铸件质量。进一步，所述的弯头浇道其与中空通孔连接的一端底面与水平面之间形成一个倾斜的夹角，所述的倾斜角度为3-5度。弯头浇道的设置则保证流入铸件的合金溶液不会随中空通孔中的合金溶液回流。

在一个实施例中，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混合组成；其中模壳焙烧温度为500-1200℃任一温度，将焙烧好的模壳装入真空吸铸设备中，使其下端与升液管配合，上端与压紧件配合使模壳和升液管处于紧密配合状态从而进行耐高温合金小型铸件的精密铸造。这里所述的耐高温合金是指不锈钢、合金钢、钛合金或者钛铝合金。

在一个具体应用实施例中，首先，模壳结构在1100℃度中进行焙烧，然后将焙烧好的模壳装入真空吸铸设备中，使其下端与升液管配合，上端与压紧件配合使模壳和升液管处于紧密配合状态。充型阶段，中空通孔结构迅速排气使高温合金溶液上升并充型处于悬挂状态的铸件。底部加强筋保障充满合金溶液后模壳结构稳定。泄压状态下中空通孔内的合金溶液迅速回流，但处于悬挂状态铸件里的合金溶液将无法回流。弯头交道将提供补缩并提高铸件质量。依靠此种结构的模壳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。所述的中空通孔结构设计的目的是为了合金溶液的上升回落和气体排放。保证充型阶段合金溶液的顺利上升和泄压阶段中空通过内的合金溶液迅速回流。所述的模壳底部加强筋结构设计的目的是为了提高模壳强度。保证模壳充满合金溶液的情况下依然不会破裂。所述的模壳上端的平台及通气孔结构设计的目的分别是为了压紧模壳和排气。保证模壳和升液管之间紧密配合以及模壳排气。所述的模壳铸件部分依靠弯头浇道和中空通孔连接结构的设计目的是为了补缩并提高精密铸件质量。保证流入铸件的合金溶液不会随中空通孔中的合金溶液回流。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对该实用进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。