陶瓷型芯和可溶型芯配合制备复杂空心型腔铸件的方法与流程

本发明属于精密铸造过程中复杂空心型腔铸件用型芯形成技术领域，特别是提供了一种陶瓷型芯和可溶型芯配合制备复杂空心型腔铸件的方法。

背景技术：

目前，在精密铸造行业对复杂空心型腔铸件型腔的形成有两种方法：陶瓷型芯和可溶型芯。

陶瓷型芯是采用耐火材料按一定的比例混合、烧结成型，在压蜡过程中埋入，铸件浇注成型后进行脱除。可溶型芯是各组元按一定的比例混合成膏体，在一定的温度和压力下进行压制成形，在压蜡过程中与铸件用蜡模配合，蜡模压制成形后用稀释的酸将型芯进行脱除形成空心型腔。但是，对于结构复杂的空心型腔铸件的制备，上述两种方法都很难单独完成，这就致使结构复杂的空心型腔铸件很难进行制备。

因此，本发明针对复杂空心型腔铸件型腔的成型问题，提供了一种陶瓷型芯和可溶型芯配合制备复杂空心型腔铸件的方法，解决了铸件空腔成型的问题，采用陶瓷型芯和可溶型芯配合使用形成铸件空心型腔的方法，实现了复杂空心型腔铸件生产试制。

技术实现要素：

本发明提供了一种陶瓷型芯和可溶型芯配合制备复杂空心型腔铸件的方法，解决了铸件空腔成型的问题，本发明采用陶瓷型芯和可溶型芯配合的方法，解决了陶瓷型芯和可溶性型芯的配合问题，以及复杂真空型腔成型的问题；使用本发明制备复杂空心型腔铸件的方法，不仅能够保证复杂空心型腔铸件型腔的成型，而且能够保证铸件型腔的表面质量。

本发明分别利用陶瓷型芯和可溶型芯在精密铸造空心型腔铸件中的应用，通过两种型芯的配合，实现了复杂空心型腔铸件的生产。

本发明的技术方案如下：

一种陶瓷型芯和可溶型芯配合制备复杂空心型腔铸件的方法，主要包括：

步骤1、按照铸件的型腔尺寸设计陶瓷型芯模具、陶瓷型芯和可溶型芯配合的整体模具、复杂空心型腔铸件用蜡模模具；

步骤2、准备铸件型腔用的陶瓷型芯和可溶型芯；将陶瓷型芯放入设计好的陶瓷型芯模具中压制得到压制成型的陶瓷型芯；

步骤3、将准备好的陶瓷型芯放入陶瓷型芯和可溶型芯的整体模具、喷涂分模剂、合模，压制可溶型芯；

步骤4、起模，取出压制成型的陶瓷型芯和可溶型芯配合的整体型芯；

步骤5、将整体型芯放入复杂空心型腔铸件用蜡模模具压制，起模，取出蜡模；

步骤6、对可溶型芯进行脱除，复杂空心型腔铸件用空腔蜡模部分空腔制备完成；

步骤7、对复杂空心型腔铸件进行铸造工序处理；

步骤8、将陶瓷型芯脱除，复杂空心型腔铸件完全成型。

本发明陶瓷型芯和可溶型芯配合制备空心型腔铸件的方法能够应用到复杂空心型腔铸件的制备方面，通过将陶瓷型芯技术与可溶型芯技术相互结合，有效提高了复杂空心型腔铸件的生产效率，同时提高了复杂空心型腔铸件的精确性。

进一步的，所述步骤1中模具均为不锈钢材质。

进一步的，所述步骤2中，先制备陶瓷型芯，并在陶瓷型芯上设计定位孔，用于陶瓷型芯和可溶型芯的定位。

进一步的，所述陶瓷型芯通过定位孔与所述陶瓷型芯和可溶型芯的整体模具固定。

进一步的，在压制陶瓷型芯和可溶型芯配合的整体型芯时，先放陶瓷型芯进行定位，后对可溶型芯进行压制。

进一步的，所述步骤6中，使用酸性溶液对可溶型芯进行脱除。

优选地，所述酸性溶液为体积分数为10％的盐酸溶液，但不仅限于盐酸溶液，凡是能够满足脱除条件的酸性溶液都可以。

进一步的，所述步骤7中，对空心型腔铸件的铸造工序处理为涂料、撒砂、造型、铸件浇注成型及后续处理。

进一步的，所述步骤8中，使用碱性溶液对陶瓷型芯进行脱除。

优选地，所述碱性溶液为氢氧化钾溶液，但不仅限于氢氧化钾溶液，凡是能够满足脱除条件的碱性溶液都可以。

在陶瓷型芯和可溶型芯配合方面，本发明设计了两种方法：

1)分别制备陶瓷型芯和可溶型芯，然后将两种型芯放入蜡模模具进行定位，压制蜡模；

2)先制备出陶瓷型芯，在陶瓷型芯上设计定位孔，将陶瓷型芯放入陶瓷型芯和可溶型芯的整体模具，合模，压制可溶型芯，形成陶瓷型芯和可溶型芯的整体型芯。

采用方案1)分别制备陶瓷型芯和可溶型芯，将两种型芯放入蜡模模具进行定位，压制蜡模，两种不同材质的型芯在模具中定位难度大，而且陶瓷型芯和可溶型芯是独立的，陶瓷型芯和可溶型芯的配合面容易进蜡，且无法修补，造成压制成形的蜡模报废；

采用方案2)陶瓷型芯上设计的定位孔能够在压制可溶型芯时保证可溶型芯的定位，并且陶瓷型芯和可溶型芯是一个整体，一方面避免了型芯在模具中的定位问题，另一方面解决了蜡模压制过程中在陶瓷型芯和可溶型芯的配合面容易进蜡的问题，解决了复杂空心型腔铸件型腔的成型难题。

本发明的有益效果为：

(1)本发明一种陶瓷型芯和可溶型芯配合制备复杂空心型腔铸件的方法首次将陶瓷型芯成型方法和可溶型芯成型方法结合起来，形成陶瓷型芯和可溶型芯配合使用的方法，解决了陶瓷型芯和可溶型芯配合问题，为复杂空心型腔铸件型腔的成型提供了新方法；

(2)本发明方法先制备出陶瓷型芯，在陶瓷型芯上设计定位孔，将陶瓷型芯放入陶瓷型芯和可溶型芯的整体模具，合模，压制可溶型芯，形成陶瓷型芯和可溶型芯的整体型芯，有效解决了可溶型芯的定位问题，进一步解决了复杂空心型腔铸件型腔的成型难题；

(3)本发明方法解决了复杂空心型腔铸件型腔的成型难题，为实际铸件型腔的生产带来新的方向，且本发明成本低、效率高，具有潜在的工业价值；

(4)本发明利用了陶瓷型芯和可溶型芯可以独立成型形成铸件空心型腔的特点，将两种型芯成型技术结合起来，形成复杂结构铸件的型腔的方法，降低了生产周期。

附图说明

图1为本发明实施例中陶瓷型芯的结构图；

图2为本发明实施例中陶瓷型芯的结构图；

图3为本发明实施例中陶瓷型芯的结构图；

图4为本发明实施例中可溶型芯的结构图；

图5为本发明实施例中压制成形的陶瓷型芯和可溶型芯配合的整体型芯结构图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。

本发明提供一种复杂空心型腔铸件型腔的成型方法，其中复杂空心型腔铸件不限于下述的发动机用高温合金铸件，也适用于其他铸件。

实施例1

某发动机用高温合金铸件在结构上大体可以分为内外三层环的结构，在每层环上又有多个尺寸大小不等的空心型腔，其中每两环之间尺寸最小间距为4mm，尺寸最大间距也才9mm；铸件高度为100mm，最小直径为最大直径为铸件尺寸小、型腔结构复杂，单独采用陶瓷型芯成型方法或可溶型芯成型方法均无法实现该铸件的生产试制；根据此发动机用高温合金铸件的结构特点，本发明通过陶瓷型芯和可溶型芯配合使用的方法来解决该铸件的型腔成型问题。

具体步骤如下：

步骤1、按照发动机用高温合金铸件的型腔尺寸设计陶瓷型芯模具、陶瓷型芯和可溶型芯配合的整体模具、发动机用高温合金铸件用蜡模模具，其中模具均为常规采用的不锈钢材料；

步骤2、准备铸件型腔用的陶瓷型芯，将陶瓷型芯放入设计好的陶瓷型芯模具中压制得到压制成型的陶瓷型芯，本实施例中陶瓷型芯采用常规配料和烧结工艺制得；本实施例中针对铸件型腔的结构不同，使用的陶瓷型芯有三种结构，如图1、2、3所示，这三种陶瓷型芯的壁厚均在10cm-15cm之间；

步骤3、准备可溶型芯，本实施例中可溶型芯在60℃、设备注射压力为2mpa，保压时间为60s的压制参数下压制成形；

步骤4、将准备好的陶瓷型芯通过相配合的定位孔放入陶瓷型芯和可溶型芯的整体模具、喷涂分模剂、合模，压制可溶型芯，如图4所示，可溶型芯的壁厚大于15cm；

步骤5、在室温下，2mpa条件下保压时间为30s，起模，取出压制成型的陶瓷型芯和可溶型芯配合的整体型芯，此时高温合金铸件生产用的整体型芯制备完成，如图5所示，图5中上半部分是三种陶瓷型芯，下半部分是可溶型芯；

步骤6、将高温合金铸件生产用的整体型芯放入发动机用高温合金铸件用蜡模模具中，定位，在65℃下压制蜡模，60℃保温2mpa条件下保压50s，起模，取出发动机用高温合金铸件整体蜡模；

步骤7、将高温合金铸件整体蜡模在体积分数为10％的盐酸溶液中浸泡，浸泡时间为2小时，对可溶型芯进行脱除，发动机用高温合金铸件用部分空腔蜡模制备完成；

步骤8、对发动机用高温合金铸件进行涂料、撒砂、造型、铸件浇注成型及后续处理；后续处理是指是铸造工艺中常规的处理；

步骤9、在碱性溶液koh(氢氧化钾)溶液中将陶瓷型芯脱除，脱除时间为10小时，至此，发动机用高温合金铸件，即复杂空心型腔铸件完全成型。

值得注意的，本发明在陶瓷型芯上设有定位孔，陶瓷型芯通过定位孔与陶瓷型芯和可溶型芯的整体模具相固定，定位孔的位置不固定，只要能够保证可溶型芯的精确定位即可，但是，定位孔的位置不能影响陶瓷型芯和可溶型芯配合形成一个完整整体。

值得注意的是，本发明工艺中采用陶瓷型芯和可溶型芯配合制备复杂空心型腔铸件的原因是：对于超过10cm壁厚的型芯，使用可溶型芯能够节约成本，缩短生产周期，进而节约时间，而对于大于10cm小于15cm壁厚的型芯，必须使用陶瓷型芯，因此，本发明能够针对不同的工艺方法和铸件的结构形状，选择可溶型芯与陶瓷型芯相互配合使用，既能够节约工艺的成本，又能保证铸件的质量。

值得注意的是，在压制陶瓷型芯和可溶型芯的整体型芯时，首先放置陶瓷型芯进行定位，然后再对可溶型芯进行压制，这样能够保证可溶型芯的定位精确。

值得注意的是，在实际生产其他铸件的过程中，陶瓷型芯和可溶型芯的放置顺序是没有先后的，根据铸件的具体情况来确定。

使用上述方法制备的发动机用高温合金铸件符合生产标准的要求，同时能够保证铸件的表面质量，因此，本发明方法具有潜在的工业价值。

本发明提供了一种陶瓷型芯和可溶型芯配合制备复杂空心型腔铸件的方法，解决了复杂铸件空腔成型难的问题，本发明采用陶瓷型芯和可溶型芯配合的方法，解决了陶瓷型芯和可溶性型芯的配合问题，以及复杂真空型腔成型的问题；使用本发明制备空心型腔铸件的方法，不仅能够保证复杂空心型腔铸件型腔的成型，而且能够保证铸件型腔的表面质量。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。