1.本发明涉及蜡模成型工艺技术领域，尤其是一种带陶瓷型芯的复杂结构薄壁件蜡模的一体成型方法。
背景技术：
2.复杂结构空心薄壁件主要服役于大型涡桨航空发动机上，其尺寸精度对航空发动机效率及寿命有着极为重要的影响；该类薄壁件通常有内、外环和若干空心叶片等组成，其中空心叶片的内腔是由陶瓷型芯放入蜡模模具中压制包裹在蜡模中，随后进行制壳及脱蜡，在铸件浇注成型后通过碱煮脱除陶芯获得最终成型的内腔；其带陶瓷型芯的复杂结构薄壁件蜡模的压制成型一直是困扰该类产品尺寸精度及合格率的一大问题。
3.传统上带陶瓷型芯的复杂结构薄壁件蜡模压制的方法，主要是设计阶段将整体蜡模进行合理的分段，分成带内环、外环和单叶片含陶瓷型芯的分段蜡模，随后对分段蜡模进行单独的模具设计制造，最终压制成相应的分段蜡模，再通过拼焊夹具将分段蜡模组合成最终的带陶瓷型芯的复杂结构薄壁件蜡模。
技术实现要素：
4.本发明的目的是在于克服、补充现有技术中存在的不足，提供一种带陶瓷型芯的复杂结构薄壁件蜡模一体成型的方法，对复杂结构空心薄壁件蜡模设计成两部分，一部分为整体蜡模，另一部分为带陶芯的单叶片蜡模，并分别进行蜡模模具设计和制造，首先压制带陶芯的叶片蜡模，待其检测合格后，再将其放入内环、外环及叶片一体的整体蜡模模具内进行二次压蜡，并最终获得一体成型带陶瓷型芯的复杂结构薄壁件蜡模，通过两次蜡模的压制，一体成型了带陶瓷型芯的复杂结构薄壁件蜡模，可有效保证该复杂结构薄壁件蜡模尺寸的一致性，并最终提高复杂结构薄壁件的合格率。
5.本发明采用的技术方案是：一种带陶瓷型芯的复杂结构薄壁件蜡模的一体成型方法，其中：包括以下步骤：s1.整体蜡件模型设计：设计铸件模型，并设计带陶瓷型芯的复杂结构薄壁件蜡模的收缩率，最终获得整体蜡件模型；s2.单叶片蜡模模型分解：将整体蜡件模型中的叶片部分单独抽取出来，作为单叶片蜡模模型，其中单叶片蜡模含有陶芯、带过渡圆角的内外环特征，使得单叶片蜡模能准确地在整体模具中定位；s3.单叶片蜡模模具、整体蜡模模具、陶芯模具的设计：根据整体蜡件模型设计单叶片蜡模模具、整体蜡模模具、陶瓷型芯模具，并出具相应的模具设计图纸；s4.单叶片蜡模模具、整体蜡模模具、陶芯模具的制造：按步骤s3出具的图纸，分别进行单叶片蜡模模具、整体蜡模模具和陶芯模具加工制造；s5.陶瓷型芯的制备：称取陶瓷型芯的原料并混合，将混合后的原料注射到陶芯模具内，成型得到陶芯生坯，将陶芯生坯烧结，修整，并放入质量浓度为20%-40%的环氧树脂乙
醇溶液中浸泡5-10min后取出自然晾干，得到陶瓷型芯；s6.陶瓷型芯的准备：将陶瓷型芯检测合格后，在陶瓷型芯外壁粘连理论壁厚高度的蜡制芯撑，并用粘结蜡将陶瓷型芯上的孔洞填上；s7.单叶片蜡模压制：将步骤s6的陶瓷型芯放入到单叶片蜡模模具中，并将中温蜡用压蜡机注射到单叶片蜡模模具中，得到单叶片蜡模；s8.单叶片蜡模检验：采用数字射线机对陶瓷型芯检验是否断裂，采用超声波检测单叶片蜡模壁厚；s9.整体蜡模压制：将步骤s8检验合格的单叶片蜡模放入到整体蜡模模具中，并定位好，将整体模具中叶片的型腔填满，并将中温蜡用压蜡机注射到整体蜡模模具中，得到整体蜡模；s10.整体蜡模检验：采用数字射线机再次进行陶瓷型芯检验，检测是否断裂，再采用游标卡尺检测整体蜡模的尺寸，检验合格得到带陶瓷型芯的复杂结构薄壁件蜡模。
6.优选的是，所述的带陶瓷型芯的复杂结构薄壁件蜡模的一体成型方法，其中：步骤s1中铸件模型各个方向的收缩率设计为2%-3%，陶瓷型芯收缩率设计为1-1.5%，优选的是，所述的带陶瓷型芯的复杂结构薄壁件蜡模的一体成型方法，其中：步骤s4中单叶片蜡模模具、整体蜡模模具采用铝合金制造，陶芯模具采用模具钢制造。
7.优选的是，所述的带陶瓷型芯的复杂结构薄壁件蜡模的一体成型方法，其中：按质量百分数计，步骤s5中陶瓷型芯的原料包括sio
2 92%-96%，zrsio
4 3%-5%，al2o
3 1%-5%。
8.优选的是，所述的带陶瓷型芯的复杂结构薄壁件蜡模的一体成型方法，其中：步骤s6中注射温度为70℃-75℃，注射压力为4-8mpa，注射流量为150-300cc/sec，烧结温度为1200℃-1300℃，烧结时间为4-5天。
9.优选的是，所述的带陶瓷型芯的复杂结构薄壁件蜡模的一体成型方法，其中：步骤s7中注射温度为70℃-80℃，注射压力为5-10bar，注射流量为50-100cc/sec。
10.优选的是，所述的带陶瓷型芯的复杂结构薄壁件蜡模的一体成型方法，其中：步骤s9中注射温度70℃-80℃，注射压力5-10bar，注射流量100-150cc/sec。
11.本发明的优点：（1）本发明的带陶瓷型芯的复杂结构薄壁件蜡模的一体成型方法，操作简单，无需进行传统方法上的蜡模拼焊工序，可有效提高带陶瓷型芯的复杂结构薄壁件蜡模的生产效率；（2）本发明的带陶瓷型芯的复杂结构薄壁件蜡模的一体成型方法，操作有效，通过两次蜡模的压制，最后一体成型了带陶瓷型芯的复杂结构薄壁件蜡模，可有效保证该复杂结构薄壁件蜡模尺寸的一致性，并最终提高复杂结构薄壁件的合格率。
具体实施方式
12.下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
13.实施例1一种带陶瓷型芯的复杂结构薄壁件蜡模的一体成型方法，其中：包括以下步骤：s1.整体蜡件模型设计：设计铸件模型，并设计带陶瓷型芯的复杂结构薄壁件蜡模的收缩率，铸件模型各个方向的收缩率设计为2%，陶瓷型芯收缩率设计为1%，最终获得整体
蜡件模型；s2.单叶片蜡模模型分解：将整体蜡件模型中的叶片部分单独抽取出来，作为单叶片蜡模模型，其中单叶片蜡模含有陶芯、带过渡圆角的内外环特征，使得单叶片蜡模能在s9步骤时准确地在整体模具中定位；s3.单叶片蜡模模具、整体蜡模模具、陶芯模具的设计：设计单叶片蜡模模具、整体蜡模模具、陶瓷型芯模具，并出具相应的模具设计图纸；s4.单叶片蜡模模具、整体蜡模模具、陶芯模具的制造：按步骤s3出具的图纸，分别进行单叶片蜡模模具、整体蜡模模具和陶芯模具加工制造，单叶片蜡模模具、整体蜡模模具采用铝合金制造，陶芯模具采用模具钢制造；s5.陶瓷型芯的制备：称取陶瓷型芯的原料并混合，陶瓷型芯的原料包括sio
2 92%，zrsio
4 3%，al2o
3 5%，将混合后的原料注射到陶芯模具内，注射温度为70℃，注射压力为4mpa，注射流量为150cc/sec，成型得到陶芯生坯，将陶芯生坯烧结，烧结温度为1200℃，烧结时间为5天，修整，并放入质量浓度为20%的环氧树脂乙醇溶液中浸泡10min后取出自然晾干，得到陶瓷型芯；s6.陶瓷型芯的准备：陶瓷型芯检测合格后，在陶瓷型芯外壁粘连理论壁厚高度的蜡制芯撑，并用粘结蜡将陶瓷型芯上的孔洞填上；s7.单叶片蜡模压制：将步骤s6的陶瓷型芯放入到单叶片蜡模模具中，并将中温蜡用压蜡机注射到单叶片蜡模模具中，注射温度为70℃，注射压力为5bar，注射流量为50cc/sec，得到单叶片蜡模；s8.单叶片蜡模检验：采用数字射线机对陶瓷型芯检验是否断裂，采用超声波检测单叶片蜡模壁厚；s9.整体蜡模压制：将步骤s8检验合格的单叶片蜡模放入到整体蜡模模具中，定位，将整体模具中叶片的型腔填满，并将中温蜡用压蜡机注射到整体蜡模模具中，注射温度70℃，注射压力5bar，注射流量100cc/sec，得到整体蜡模；s10.整体蜡模检验：整体蜡模压制完成后，采用数字射线机再次进行陶瓷型芯检验，检测是否断裂，再采用游标卡尺检测整体蜡模的尺寸，检验合格得到带陶瓷型芯的复杂结构薄壁件蜡模。
14.实施例2一种带陶瓷型芯的复杂结构薄壁件蜡模的一体成型方法，其中：包括以下步骤：s1.整体蜡件模型设计：设计铸件模型，并设计带陶瓷型芯的复杂结构薄壁件蜡模的收缩率，铸件模型各个方向的收缩率设计为2.5%，陶瓷型芯收缩率设计为1.2%，最终获得整体蜡件模型；s2.单叶片蜡模模型分解：将整体蜡件模型中的叶片部分单独抽取出来，作为单叶片蜡模模型，其中单叶片蜡模含有陶芯、带过渡圆角的内外环特征，使得单叶片蜡模能在s9步骤时准确地在整体模具中定位；s3.单叶片蜡模模具、整体蜡模模具、陶芯模具的设计：设计单叶片蜡模模具、整体蜡模模具、陶瓷型芯模具，并出具相应的模具设计图纸；s4.单叶片蜡模模具、整体蜡模模具、陶芯模具的制造：按步骤s3出具的图纸，分别进行单叶片蜡模模具、整体蜡模模具和陶芯模具加工制造，单叶片蜡模模具、整体蜡模模具
采用铝合金制造，陶芯模具采用模具钢制造；s5.陶瓷型芯的制备：称取陶瓷型芯的原料并混合，陶瓷型芯的原料包括sio
2 94%，zrsio44%，al2o32%，将混合后的原料注射到陶芯模具内，注射温度为72℃，注射压力为6mpa，注射流量为200cc/sec，成型得到陶芯生坯，将陶芯生坯烧结，烧结温度为1250℃，烧结时间为4天，修整，并放入质量浓度为30%的环氧树脂乙醇溶液中浸泡8min后取出自然晾干，得到陶瓷型芯；s6.陶瓷型芯的准备：陶瓷型芯检测合格后，在陶瓷型芯外壁设置理论壁厚高度的蜡制芯撑，并用粘结蜡将陶瓷型芯上的孔洞填上；s7.单叶片蜡模压制：将步骤s6的陶瓷型芯放入到单叶片蜡模模具中，并将中温蜡用压蜡机注射到单叶片蜡模模具中，注射温度为76℃，注射压力为7bar，注射流量为70cc/sec，得到单叶片蜡模；s8.单叶片蜡模检验：采用数字射线机对陶瓷型芯检验是否断裂，采用超声波检测单叶片蜡模壁厚；s9.整体蜡模压制：将步骤s8检验合格的单叶片蜡模放入到整体蜡模模具中，定位，将整体模具中叶片的型腔填满，并将中温蜡用压蜡机注射到整体蜡模模具中，注射温度75℃，注射压力8bar，注射流量120cc/sec，得到整体蜡模；s10.整体蜡模检验：整体蜡模压制完成后，采用数字射线机再次进行陶瓷型芯检验，检测是否断裂，再采用游标卡尺检测整体蜡模的尺寸，检验合格得到带陶瓷型芯的复杂结构薄壁件蜡模。
15.实施例3一种带陶瓷型芯的复杂结构薄壁件蜡模的一体成型方法，其中：包括以下步骤：s1.整体蜡件模型设计：设计铸件模型，并设计带陶瓷型芯的复杂结构薄壁件蜡模的收缩率，铸件模型各个方向的收缩率设计为3%，陶瓷型芯收缩率设计为1.5%，最终获得整体蜡件模型；s2.单叶片蜡模模型分解：将整体蜡件模型中的叶片部分单独抽取出来，作为单叶片蜡模模型，其中单叶片蜡模含有陶芯、带过渡圆角的内外环特征，使得单叶片蜡模能在s9步骤时准确地在整体模具中定位；s3.单叶片蜡模模具、整体蜡模模具、陶芯模具的设计：设计单叶片蜡模模具、整体蜡模模具、陶瓷型芯模具，并出具相应的模具设计图纸；s4.单叶片蜡模模具、整体蜡模模具、陶芯模具的制造：按步骤s3出具的图纸，分别进行单叶片蜡模模具、整体蜡模模具和陶芯模具加工制造，单叶片蜡模模具、整体蜡模模具采用铝合金制造，陶芯模具采用模具钢制造；s5.陶瓷型芯的制备：称取陶瓷型芯的原料并混合，陶瓷型芯的原料包括sio
2 96%，zrsio
4 3%，al2o
3 1%，将混合后的原料注射到陶芯模具内，注射温度为75℃，注射压力为8mpa，注射流量为300cc/sec，成型得到陶芯生坯，将陶芯生坯烧结，烧结温度为1300℃，烧结时间为4天，修整，并放入质量浓度为40%的环氧树脂乙醇溶液中浸泡5min后取出自然晾干，得到陶瓷型芯；s6.陶瓷型芯的准备：陶瓷型芯检测合格后，在陶瓷型芯外壁设置理论壁厚高度的蜡制芯撑，并用粘结蜡将陶瓷型芯上的孔洞填上；
s7.单叶片蜡模压制：将步骤s6的陶瓷型芯放入到单叶片蜡模模具中，并将中温蜡用压蜡机注射到单叶片蜡模模具中，注射温度为80℃，注射压力为10bar，注射流量为100cc/sec，得到单叶片蜡模；s8.单叶片蜡模检验：采用数字射线机对陶瓷型芯检验是否断裂，采用超声波检测单叶片蜡模壁厚；s9.整体蜡模压制：将步骤s8检验合格的单叶片蜡模放入到整体蜡模模具中，定位，将整体模具中叶片的型腔填满，并将中温蜡用压蜡机注射到整体蜡模模具中，注射温度80℃，注射压力10bar，注射流量150cc/sec，得到整体蜡模；s10.整体蜡模检验：整体蜡模压制完成后，采用数字射线机再次进行陶瓷型芯检验，检测是否断裂，再采用游标卡尺检测整体蜡模的尺寸，检验合格得到带陶瓷型芯的复杂结构薄壁件蜡模。
16.通过本专利的带陶瓷型芯的复杂结构薄壁件蜡模的一体成型方法，将传统的先单独压制分段蜡模再使用拼焊工装焊接成整体蜡模，调整为先单独压制单叶片蜡模再使用整体模具一体压制成整体蜡模，无需进行传统方法上的蜡模拼焊工序，可有效提高带陶瓷型芯的复杂结构薄壁件蜡模的生产效率和尺寸一致性，并最终提高复杂结构薄壁件的合格率。
17.通过本专利的带陶瓷型芯的复杂结构薄壁件蜡模的一体成型方法，使得带陶瓷型芯的复杂结构薄壁件的尺寸精度达到hb6103-2004《铸件尺寸公差和机械加工余量》ct5级要求，铸件合格率可提高10%-20%，生产效率可提高10-20%。
18.最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。