專利名稱：陶殼快速干燥裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及精密鑄造工藝，特別涉及一種陶殼快速干燥裝置。
背景技術：
精密鑄造是相對于傳統鑄造工藝而言的一種鑄造方法，它能夠獲得相對準確的形狀和較高的鑄造精度。精密鑄造的工藝過程為首先，制作蠟模，該蠟模與所需鑄造的產品大小形狀相一致，然后，在所制作的蠟模表面形成陶殼，隨后，對所述陶殼進行脫蠟處理(將其內部的蠟模熔化后去除)，最后，向脫蠟處理后的陶殼內澆注金屬材料，待金屬材料冷卻凝固后，破碎去除所述陶殼，得到的鑄件即為所需的產品。在上述工藝過程中，陶殼的制作至關重要，它的質量好壞決定了鑄件的優劣。目前，陶殼制作通常采用的方法為殼模法，具體地常采用水溶性硅溶膠制殼法，該方法在制作陶殼時，是使用耐火材料配制不同的漿料與砂，一層漿一層砂逐漸一層層的堆集在蠟模的表面，制成所需要厚度的陶殼。因此，陶殼在結構上可以分為面層、過渡層(二層)、支撐層(背層)及封閉層，其中，面層、過渡層和封閉層均只有一層，而支撐層通常具有多層。硅溶膠是依賴脫水濃縮凝膠而產生強度的，因此，在水溶性硅溶膠制殼過程中，一個重要的工藝步驟即是對陶殼各層進行干燥。傳統的干燥方法是將陶殼放置在恒溫恒濕室中，讓其自然晾干。該方法得到的陶殼質量較好，但是花費時間過長。對于普通6 8層的陶殼來說，每層大約需要8 24小時的時間進行干燥，整個陶殼大約需要一周的時間才能完成制作，耗費時間長，降低了生產效率。為了實現陶殼的快速干燥，人們研究并使用了兩種新的干燥方法第一種方法是利用強力鼓風機進行除濕，使陶殼在2 12米/秒的風速下快速干燥，同時控制陶殼表面溫度保持在室溫下。該方法提高了陶殼的干燥效率，對于6層的陶殼6小時內即可完成干燥，但是，當鑄件結構復雜有孔洞時，鼓風時會有迎風面與背風面的區別，孔內速度遠小于一般表面，因此，會造成過度干燥與干燥不足同時存在，使陶殼干燥不均，影響了陶殼的質量。第二種方法是將陶殼包裹于多孔性強力吸濕材料中，利用毛細現象，將陶殼中的水分快速吸除。該方法也能提高陶殼的干燥速度，但是此法作業時，必需將陶殼表面吸附的吸濕材料完全去除后才可進行下一步浸漿，并且當鑄件結構復雜有孔洞時，吸濕材料不易埋入，無法作業。由上可知，現有技術中的陶殼干燥方法在陶殼結構復雜時，不能既保證陶殼的質量，又實現陶殼的快速干燥。

發明內容
一方面，本發明提供一種陶殼快速干燥方法和裝置，它能夠在陶殼結構復雜時，既保證陶殼的質量，又實現陶殼的快速干燥。為 到上述目的，本發明采用如下技術方案一種陶殼快速干燥方法，包括步驟a、將待干燥的陶殼放入密封腔體中；b、在控制所述陶殼處于恒溫狀態的前提下，將所述密封腔體抽成真空狀態，并在預定時間內對所述密封腔體中的部分氣體進行降溫，使所述密封腔體中的濕氣冷凝；C、對所述密封腔體進行真空放氣，使所述密封腔體變回常壓狀態；d、判斷所述陶殼是否干燥，如果是，則結束；如果否，則轉至步驟b。作為對上述技術方案的優化，當對所述陶殼的面層進行干燥時，所述步驟b中密封腔體的真空度為650 550毫米水銀柱。作為對上述技術方案的優化，當對所述陶殼的過渡層進行干燥時，所述步驟b中密封腔體的真空度為530 430毫米水銀柱。作為對上述技術方案的優化，當對所述陶殼的支撐層進行干燥時，所述步驟b中密封腔體的真空度為430 330毫米水銀柱。作為對上述技術方案的優化，當對所述陶殼的封閉層進行干燥時，所述步驟b中密封腔體的真空度為430 330毫米水銀柱。一種陶殼快速干燥裝置，包括密封腔體，用于放置待干燥的陶殼，所述密封腔體包括腔體本體，所述腔體本體上設置有封閉門和進氣口；加熱裝置，用于控制所述陶殼處于恒溫狀態；抽真空裝置，與所述密封腔體相連接，用于對所述密封腔體抽真空；降溫冷凝裝置，用于對所述密封腔體中的部分氣體進行降溫，使所述密封腔體中的濕氣冷凝。作為對上述技術方案的優化，所述降溫冷凝裝置包括壓縮機、冷凝器、蒸發器、低壓調節閥和膨脹閥，所述壓縮機、冷凝器、低壓調節閥和膨脹閥均位于所述密封腔體的外部，所述蒸發器位于所述密封腔體的內部，其中，所述壓縮機的出口與所述冷凝器的入口相連；所述冷凝器的出口經所述膨脹閥與所述蒸發器的入口相連；所述蒸發器的出口經所述低壓調節閥與所述壓縮機的入口相連。作為對上述技術方案的優化，所述壓縮機與低壓調節閥之間連接有汽液分離器。作為對上述技術方案的優化，所述壓縮機與冷凝器之間連接有油分離器，所述油分離器的油出口連接至所述壓縮機。作為對上述技術方案的優化，所述冷凝器與膨脹閥之間連接有干燥過濾器。作為對上述技術方案的優化，所述冷凝器與干燥過濾器之間連接有水冷卻器。作為對上述技術方案的優化，所述密封腔體內還設置有壓縮機高壓熱回收管，其中，所述干燥過濾器的出口還與所述壓縮機高壓熱回收管的一端相連；
所述壓縮機高壓熱回收管的另一端與所述膨脹閥的入口相連。作為對上述技術方案的優化，所述加熱裝置位于所述密封腔體內，所述加熱裝置為電熱管。作為對上述技術方案的優化，所述密封腔體內還設置有豎隔板和風扇，所述豎隔板和風扇使所述密封腔體內形成一空氣循環回路，其中，所述豎隔板的一側用于放置所述陶殼，所述風扇位于所述豎隔板該側的上方；
所述豎隔板的另一側放置所述蒸發器。作為對上述技術方案的優化，所述腔體本體的底部連接有真空儲水桶，所述真空儲水桶的底部設置有排水口。作為對上述技術方案的優化，所述封閉門的周邊設置有密封圈凹槽，所述密封圈凹槽內設置有密封圈，所述密封圈為充氣式密封圈。作為對上述技術方案的優化，所述抽真空裝置與腔體本體之間依次連接有第一道過濾網和第二道過濾網。作為對上述技術方案的優化，所述腔體本體的進氣口上設置有外氣均壓電磁閥和/或外氣均壓手動球閥。本發明中，是在真空條件下對密封腔體進行冷凝除濕，從而使陶殼逐漸干燥的。由于陶殼的濕度較大，與外部存在一定的濕度壓差，所以陶殼中的水分本身就會不斷的擴散出來。而真空狀態能夠加速水份的擴散速度，從而大大提高陶殼的干燥速度，并且真空狀態下濕度壓差一致，陶殼中的水分擴散一致，不會存在干燥差異。同時，本發明還對密封腔體中的部分氣體進行了降溫，使密封腔體中的濕氣冷凝，降低了密封腔體中的濕度，從而使陶殼中的水分持續向外擴散，使陶殼逐漸干燥。本發明中，恒溫狀態能夠使陶殼體積不發生變化；將密封腔體變回常壓狀態，能夠防止陶殼某一部分過度干燥。即使在陶殼結構復雜時，本發明也既能保證陶殼的質量，又實現陶殼的快速干燥。另一方面，本發明提供一種根據上述陶殼快速干燥方法制得的陶殼，所述陶殼的支撐層呈海綿狀疏松結構。本發明提供的陶殼，其支撐層呈海綿狀疏松結構，可大大提高陶殼的透氣性，并明顯降低陶殼的燒后破斷系數至800多psi (磅/平方英寸)，使制作陶殼的漿料不須加任何崩散劑便可達到最佳的陶殼條件。


圖I為本發明陶殼快速干燥方法實施例的流程示意圖；圖2為本發明陶殼快速干燥裝置實施例的結構示意圖；圖3為圖2所示實施例中降溫冷凝裝置的結構示意圖；圖4為對圖2所 示裝置實施例改進后的內部結構示意圖；圖5為圖4所示裝置實施例中封閉門打開后的正面結構示意圖；圖6為圖4所示裝置實施例中位于密封腔體外部的抽真空裝置和真空儲水桶部分的結構示意圖。
具體實施方式
為解決現有技術中的陶殼干燥方法在陶殼結構復雜時，不能既保證陶殼的質量，又實現陶殼快速干燥的問題，本發明提供一種陶殼快速干燥方法和裝置，以及陶殼。下面結合附圖對本發明作詳細說明。本發明提供一種陶殼快速干燥方法，如圖I所示，它包括步驟SI :將待干燥的陶殼放入密封腔體中；該密封腔體優選采用金屬材料制成。 步驟S2 :在控制所述陶殼處于恒溫狀態的前提下，將所述密封腔體抽成真空狀態，并在預定時間內對所述密封腔體中的部分氣體進行降溫，使所述密封腔體中的濕氣冷凝;本步驟中，控制陶殼處于恒溫狀態，能夠保證陶殼的質量。如果不控制恒溫，則當陶殼中的水份揮發時，必會吸收熱量，使蠟模降溫，進而使蠟模由于熱脹冷縮而產生收縮，形成陶殼的漿料也會隨之縮小體積；而當陶殼完全干燥后，沒有水份揮發，蠟模會吸收外界熱量，升溫至室溫，體積膨脹回原始體積，但此時陶殼已經干硬，勢必會被蠟模脹裂或因拉扯使陶殼上的字體溝槽剪斷，從而影響陶殼的質量。本步驟中，抽真空和對密封腔體中的部分氣體進行降溫冷凝可以同時進行。由于陶殼的濕度較大，與外部存在一定的濕度壓差，所以陶殼中的水分本身就會不斷的擴散出來。而真空狀態能夠加速水份的擴散速度，從而大大提高陶殼的干燥速度，并且真空狀態下濕度壓差一致，陶殼中的水分擴散一致，不會存在干燥差異。同時，本發明還對密封腔體中的部分氣體進行了降溫，使密封腔體中的濕氣冷凝，降低了密封腔體中的濕度，從而使陶殼中的水分持續向外擴散，使陶殼逐漸干燥。步驟S3 :對所述密封腔體進行真空放氣，使所述密封腔體變回常壓狀態；由于陶殼在真空恒壓狀態下，其除濕效果不如在動態抽真空情況下好，且由于陶殼多數情況下具有深淺不一的凹槽，為求槽底及外表干燥程度一致及提高干燥效率。因此，需要對密封腔體進行真空放氣，使密封腔體變回常壓狀態，這樣，往復多次就能使陶殼中水分不論槽底及表面，使陶殼各部分的含水量逐漸變均勻，避免陶殼某一部分過度干燥，影響陶殼質量。步驟S4 :判斷所述陶殼是否干燥，如果是，則結束；如果否，則轉至步驟S2。本步驟中，如果陶殼已經完全干燥，則結束，如果陶殼還未完全干燥，則需要繼續執行上述步驟S2和S3。一般來說，均需要循環執行步驟S2、S3多次之后，陶殼才能完全干燥。判斷陶殼是否干燥可以有多種方法，現舉兩例以進行說明，第一種判斷方法是檢測陶殼在真空狀態下表面溫度，當濕度低于某一值時，則顯示于濕球溫度等于干球溫度，說明陶殼中已經沒有水分可向外揮發，陶殼已經完全干燥；第二種方法是根據對陶殼干燥的經驗，設定一電阻值，如果到達該數值，則認為陶殼已近干燥完成，結束程序，如果未到達該數值，則繼續運行。經過上述步驟S1-S4之后，即使在陶殼結構復雜時，本發明也既能保證陶殼的質量，又實現陶殼的快速干燥。經試驗發現，在真空狀態下，制作陶殼的漿料會產生鼓脹呈海綿狀的現象，真空度越高，鼓脹情形越激烈。經發明人研究，出現這種情況的原因是真空狀態下，漿體內的氣泡會膨脹拉動漿體及砂粒輕微移動，然后經過一段時間后，漿體膨脹消失體積開始萎縮，由于萎縮力量不夠膨脹時產生的力強大，再由于漿料脫水產生膠化且砂粒不具有流動性，導致砂粒不能完全復位，從而造成陶殼中產生了細微孔隙及網狀微裂紋，致使陶殼組織結構略微松散，從而使陶殼的厚度增厚，增加了陶殼的透氣性。上述現象能夠增加陶殼的透氣性和崩散性，但是卻降低了陶殼的強度。因此，在陶殼各層作業時，需要根據陶殼各層對透氣性和強度的不同需求，采用不同的真空度。對于陶殼的面層，為了確保陶殼質量，需要得到致密的面層，避免鼓脹呈海綿狀現象的發生，因此，面層作業時需要在低真空度下進行，密封腔體的真空度可以為650 550毫米水銀柱，真空度優選為600毫米水銀柱。 對于陶殼的過渡層，它是連接面層和支撐層的過渡，需要確保其具有一定的強度和透氣性，因此，過渡層作業時的真空度比面層作業時的真空度略大，可以為530 430毫米水銀柱，真空度優選為500毫米水銀柱。而對于陶殼的支撐層，既需要具有足夠的強度，來承受金屬液凝固前的靜壓，還需要具有較好的透氣性，以保證鑄件的質量，因此，支撐層作業時的真空度優選為430 330毫米水銀柱，在該真空度下保持一定時間，支撐層的漿料就會呈現海綿狀疏松結構，大大提高陶殼的透氣性，并明顯降低陶殼的燒后破斷系數至800多psi，使漿料不須加任何崩散劑便可達到最佳的陶殼條件。最后，對于陶殼的封閉層，作業時的真空度可以為430 330毫米水銀柱，以兼顧該層的強度和透氣性。采用本發明的方法對陶殼進行干燥，能夠大大降低陶殼干燥所需要的時間，詳細數據請見下表I。表I :
所要干燥現有技術中采用自然干燥方式采用本發明的方法進行干燥 的陶殼層所需要的時間__所需要的時間
權利要求
1.一種陶殼快速干燥裝置，其特征在于，包括 密封腔體，用于放置待干燥的陶殼，所述密封腔體包括腔體本體，所述腔體本體上設置有封閉門和進氣口； 加熱裝置，用于控制所述陶殼處于恒溫狀態； 抽真空裝置，與所述密封腔體相連接，用于對所述密封腔體抽真空； 降溫冷凝裝置，用于對所述密封腔體中的部分氣體進行降溫，使所述密封腔體中的濕氣冷凝。
2.根據權利要求I所述的裝置，其特征在于，所述降溫冷凝裝置包括壓縮機、冷凝器、蒸發器、低壓調節閥和膨脹閥，所述壓縮機、冷凝器、低壓調節閥和膨脹閥均位于所述密封腔體的外部，所述蒸發器位于所述密封腔體的內部，其中， 所述壓縮機的出口與所述冷凝器的入口相連； 所述冷凝器的出口經所述膨脹閥與所述蒸發器的入口相連； 所述蒸發器的出口經所述低壓調節閥與所述壓縮機的入口相連。
3.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述壓縮機與低壓調節閥之間連接有汽液分尚器。
4.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述壓縮機與冷凝器之間連接有油分離器，所述油分離器的油出口連接至所述壓縮機。
5.根據權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述冷凝器與膨脹閥之間連接有干燥過濾器。
6.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述冷凝器與干燥過濾器之間連接有水冷卻器。
7.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述密封腔體內還設置有壓縮機高壓熱回收管，其中， 所述干燥過濾器的出口還與所述壓縮機高壓熱回收管的一端相連； 所述壓縮機高壓熱回收管的另一端與所述膨脹閥的入口相連。
8.根據權利要求I所述的裝置，其特征在于，所述加熱裝置位于所述密封腔體內，所述加熱裝置為電熱管。
9.根據權利要求2至8中任一權利要求所述的裝置，其特征在于，所述密封腔體內還設置有豎隔板和風扇，所述豎隔板和風扇使所述密封腔體內形成一空氣循環回路，其中， 所述豎隔板的一側用于放置所述陶殼，所述風扇位于所述豎隔板該側的上方； 所述豎隔板的另一側放置所述蒸發器。
10.根據權利要求I所述的裝置，其特征在于，所述腔體本體的底部連接有真空儲水桶，所述真空儲水桶的底部設置有排水口。
11.根據權利要求I所述的裝置，其特征在于，所述封閉門的周邊設置有密封圈凹槽，所述密封圈凹槽內設置有密封圈，所述密封圈為充氣式密封圈。
12.根據權利要求I所述的裝置，其特征在于，所述抽真空裝置與腔體本體之間依次連接有第一道過濾網和第二道過濾網。
13.根據權利要求I所述的裝置，其特征在于，所述腔體本體的進氣口上設置有外氣均壓電磁閥和/或外氣均壓手動球閥。
全文摘要
本發明公開了一種陶殼快速干燥裝置，屬于精密鑄造技術領域，為解決現有技術中的陶殼干燥方法在陶殼結構復雜時，不能既保證陶殼的質量，又實現陶殼快速干燥的問題而設計。所述裝置包括密封腔體，用于放置待干燥的陶殼，所述密封腔體包括腔體本體，所述腔體本體上設置有封閉門和進氣口；加熱裝置，用于控制所述陶殼處于恒溫狀態；抽真空裝置，與所述密封腔體相連接，用于對所述密封腔體抽真空；降溫冷凝裝置，用于對所述密封腔體中的部分氣體進行降溫，使所述密封腔體中的濕氣冷凝。
文檔編號B22C9/14GK102615245SQ20121003456
公開日2012年8月1日 申請日期2009年9月15日 優先權日2009年9月15日
發明者蔡欲期 申請人:蔡欲期