一种解决高温合金熔模铸件细长陶瓷型芯断裂和偏芯的方法与流程

本发明涉及铸造，尤其是一种解决高温合金熔模铸件细长陶瓷型芯断裂和偏芯的方法。

背景技术：

1、在探讨我国高温合金产业，特别是其在航空航天领域的关键作用时，我们不得不关注到精密熔模铸件构型的复杂性以及陶瓷型芯技术的重要性。随着航空技术的发展，对高温合金铸件的要求日益提高，这些铸件不仅需要承受极端的高温环境，还要具备复杂的内部结构，以优化性能。因此，陶瓷型芯技术在这一领域扮演着至关重要的角色。

2、针对图1所示的高温合金熔模铸件，由于流道直径小且长，陶瓷型芯本身变得细长，这大大降低了其机械强度。在脱蜡、浇注和冷却过程中，陶瓷型芯需要承受巨大的热应力和机械应力，极易发生断裂。

3、细长型芯在合金液凝固后，由于与铸件内壁紧密结合，难以通过常规方法(如震动敲打)完全脱除，可能导致铸件内部缺陷。

4、型芯的定位与固定：

5、细长型芯在脱蜡步骤中会受到高温高压的水蒸汽冲击，容易因弯矩过大而发生断裂和偏芯，影响铸件的尺寸精度和表面质量。

6、同时在浇注步骤中，合金液在浇注过程中会迅速升温，导致陶瓷型芯与模壳之间产生巨大的热应力，陶瓷型芯发生复杂相变，强度会进一步降低，加剧型芯的断裂风险。

7、陶瓷型芯与模壳材料的热膨胀系数差异，可能导致陶瓷型芯在加热和冷却过程中定位不稳，在模壳中发生偏摆，从而产生裂纹或变形，导致铸件流道尺寸超差或报废。

8、为此我们提出一种解决高温合金熔模铸件细长陶瓷型芯断裂和偏芯的方法。

技术实现思路

1、本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种解决高温合金熔模铸件细长陶瓷型芯断裂和偏芯的方法，不仅显著提高了铸件的精度、表面质量和生产效率，还增强了生产灵活性和环保性能，是熔模铸造领域的一项重要技术改进。

2、本发明所采用的技术方案如下：

3、一种解决高温合金熔模铸件细长陶瓷型芯断裂和偏芯的方法，包括：

4、s1、陶瓷型芯结构设计：

5、根据高温合金铸件流道型腔绘制出陶瓷型芯的形状，该陶瓷型芯结构包括：

6、陶瓷型芯本体，其呈细长的结构；

7、固定端，其具有非圆形的截面结构，且固定端截面的最大宽度大于陶瓷型芯本体的最大宽度；

8、自由端，其连接在陶瓷型芯本体的另一端；

9、s2、陶瓷型芯制作：

10、设计陶瓷型芯模具，并制备陶瓷型芯结构；

11、s3、蜡模制造

12、制造相应的蜡模，蜡模包括两个开合的模瓣，且在两个模瓣内设置有与陶瓷型芯对应的空腔；

13、s4、蜡模拼接及组树

14、将s2制备而成的陶瓷型芯和s3制备而成的铸件蜡模组合拼接到一起，并用粘结蜡粘接固定；

15、陶瓷型芯的自由端4的顶端刷一层4-5mm的粘结蜡；在陶瓷型芯自由端突出蜡模表面的一段外侧用刷一层0.2-0.3mm厚的粘结蜡，待粘结蜡凝固后用热烫刀烫出至少一个直径约3-5mm的圆孔露出陶瓷型芯本体；

16、将拼接后的蜡模粘接内浇口和浇道，形成完整的浇注树串；

17、s5、制壳脱蜡

18、采用手工制壳方式，对产品树串进行淋浆挂砂；制壳完成后，进行高温蒸汽脱蜡，得到带有型腔的模壳；陶瓷型芯的固定端会被模壳包裹；陶瓷型芯的自由端的顶端及外侧外露的粘结蜡均融化流出，使模壳上对应的位置处形成空隙，而圆孔处的陶瓷型芯因为没有粘结蜡，会形成一个直径约为3-5mm的模壳接触点，让陶瓷型芯的自由端不会形成较长的悬臂梁结构。

19、进一步的，所述固定端为方形凸台。

20、进一步的，所述固定端的外表面上开设有凹槽。

21、进一步的，所述圆孔的数量为三个。

22、进一步的，所述凹槽的深度大于0.5mm。

23、进一步的，所述s2中陶瓷型芯的制备方法是将硅基材料注射到模具中烧结冷却成型得到。

24、进一步的，所述s3中，采用mjf技术用蓝蜡分体3d打印铸件蜡模5。

25、更进一步的，还包括如下步骤：

26、s6：熔炼浇注：

27、采用三室真空炉熔化合金棒料，浇注到模壳型腔中。

28、如权利要求8所述的一种解决高温合金熔模铸件细长陶瓷型芯断裂和偏芯的方法，还包括如下步骤：

29、s7：后清理

30、对冷却后的模壳进行振壳、切割、打磨清理；

31、s8：去除陶瓷型芯：

32、采用强碱腐蚀法，用强碱性溶液浸泡反应去除陶瓷型芯，喷砂后即可得到目标铸件。

33、本发明的有益效果如下：

34、本发明通过精确拼接陶瓷型芯与蜡模、优化浇注系统设计、采用特殊设计的粘结蜡与圆孔结构以减少陶瓷型芯断裂风险，并结合高效的手工制壳与后处理工艺，不仅显著提高了铸件的精度、表面质量和生产效率，还增强了生产灵活性和环保性能，是熔模铸造领域的一项重要技术改进。

35、同时，本发明还具备如下优点：

36、1、提高铸件精度与表面质量：通过精确拼接陶瓷型芯与蜡模，并在制壳过程中严格控制模壳的厚度和强度，确保了最终铸件的尺寸精度和表面质量。陶瓷型芯的引入，特别是其自由端的设计，有效减少了陶瓷型芯变形和断裂的风险，确保铸件细长流道的成型和尺寸精度的保证，从而提高了铸件的整体质量。

37、2、降低陶瓷型芯断裂风险：在陶瓷型芯自由端顶部及外侧刷涂粘结蜡并开设圆孔的设计，是防止陶瓷型芯在浇注过程中断裂的关键。这些粘结蜡在制壳脱蜡后形成了空隙，而圆孔处的模壳减少了陶瓷型芯自由端在浇注时形成的悬臂梁结构长度，从而降低了断裂的风险。这种设计不仅提高了陶瓷型芯的使用寿命，也减少了因陶瓷型芯断裂而导致的铸件报废率。

38、3、优化浇注系统：通过精心设计的浇注系统和内浇口布局，确保了合金液在浇注过程中能够均匀且顺畅地流动到每个蜡模中。这不仅提高了浇注效率，还有助于减少合金液在流动过程中产生的湍流和涡流，从而降低气孔、夹杂等缺陷的产生。同时，合理的浇注系统设计也有助于提高铸件的凝固质量，减少缩松、缩孔等问题的发生。

1.一种解决高温合金熔模铸件细长陶瓷型芯断裂和偏芯的方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种解决高温合金熔模铸件细长陶瓷型芯断裂和偏芯的方法，其特征在于：所述固定端(2)为方形凸台。

3.如权利要求1所述的一种解决高温合金熔模铸件细长陶瓷型芯断裂和偏芯的方法，其特征在于：所述固定端(2)的外表面上开设有凹槽(3)。

4.如权利要求1所述的一种解决高温合金熔模铸件细长陶瓷型芯断裂和偏芯的方法，其特征在于：所述圆孔(7)的数量为三个。

5.如权利要求3所述的一种解决高温合金熔模铸件细长陶瓷型芯断裂和偏芯的方法，其特征在于：所述凹槽(3)的深度大于0.5mm。

6.如权利要求1所述的一种解决高温合金熔模铸件细长陶瓷型芯断裂和偏芯的方法，其特征在于：所述s2中陶瓷型芯的制备方法是将硅基材料注射到模具中烧结冷却成型得到。

7.如权利要求1所述的一种解决高温合金熔模铸件细长陶瓷型芯断裂和偏芯的方法，其特征在于：所述s3中，采用mjf技术用蓝蜡分体3d打印铸件蜡模5。

8.如权利要求1所述的一种解决高温合金熔模铸件细长陶瓷型芯断裂和偏芯的方法，其特征在于：还包括如下步骤：

9.如权利要求8所述的一种解决高温合金熔模铸件细长陶瓷型芯断裂和偏芯的方法，其特征在于：还包括如下步骤：