一種多型腔結構件的精密鑄造方法
【專利摘要】本發明公開一種多型腔結構件的精密鑄造方法，包括以下步驟：制備陶瓷型芯；設計制造多型腔結構件蠟模，多型腔采用蠟模模具內置鋼芯成型；壓制帶多型腔蠟模；將預先制備的陶瓷型芯放入蠟模的型腔內，型腔開口部位用粘結蠟封閉陶瓷型芯于蠟模之間的間隙；將帶有陶瓷型芯的蠟模按照一定的方式組合成組樹；反復在組樹外表面涂掛料漿、撒砂、干燥，形成完全覆蓋蠟模外表面并預留有至少一個用以澆注和/或排料的開口的型殼；對型殼進行燒結從開口處將熔化的蠟模脫出形成帶開口的內空型殼；保持型殼的溫度，將用于澆注鑄造多型腔結構件的合金材料熔煉并澆注到內空型殼內并充滿內空型殼；待到冷卻后脫殼和陶瓷型芯；形成多型腔結構件。
【專利說明】一種多型腔結構件的精密鑄造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及精密鑄造【技術領域】，特別地，涉及一種帶有多個相同型腔的整體件的精密鑄造方法。
【背景技術】
[0002]航空領域中存在許多帶有多個相同型腔的整體零件，這些零件多由精密鑄造成型，而且由于航空領域的零件精度要求都很高，一旦鑄造過程中的任何環節存在問題都會造成零件的報廢。
[0003]目前，多型腔結構件傳統的精密鑄造成型方法有兩種:
[0004]一種是采用陶瓷型芯，將陶瓷型芯放入蠟模的制作模具中，壓制蠟模；涂料并脫蠟形成外殼，然后熔煉澆注，清理型殼、脫除陶瓷型芯后獲得結構件。為避免陶瓷型芯壓型過程中偏芯而引起孔壁厚不均，形成多型腔的陶瓷型芯必須定位準確，所以蠟模壓型模具非常復雜，實際操作也非常繁瑣。另外，要求多個陶瓷型芯都具備較高的室溫強度，這就必須進行專門的室溫強化，以保證壓制蠟模時任何一個型芯不斷裂，型芯若有一個斷裂則整個蠟模報廢，必須返工，造成資源浪費和重復作業。
[0005]第二種是采用水溶羰芯成型，將制備的水溶羰芯放入蠟模模具中，壓制蠟模；將水溶羰芯從蠟模中溶除；涂料并脫蠟形成外殼，然后熔煉澆注，獲得結構件。相同地為避免蠟模壓型過程中水溶羰芯偏芯而引起型腔壁厚不均問題，形成多型腔的水溶羰芯必須定位準確，所以蠟模壓型模具也非常復雜，實際操作也非常繁瑣。另外，該種方法無法成型較細較長的型腔，因為細長結構空間較窄，涂料時模殼強度還未達到澆注的強度就已經填滿整個型腔，所以澆注時合金液將型腔內的殼型沖垮造成鑄件漏鋼報廢。

【發明內容】

[0006]本發明目的在于提供一種多型腔結構件的精密鑄造方法，以解決型芯在蠟模壓制過程中型芯容易斷裂、細長型腔涂料難度大易漏鋼的技術問題。
[0007]為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下:
[0008]一種多型腔結構件的精密鑄造方法，包括以下步驟:a、根據多型腔結構件的型腔結構設計制造陶瓷型芯的模具，并制備陶瓷型芯；b、所述多型腔結構件的型腔采用設于蠟模內的鋼芯成型，根據所述多型腔結構件壓制帶型腔的蠟模并拆出鋼芯；C、將所述陶瓷型芯放入所述蠟模的型腔內，所述蠟模的型腔開口部位用粘結蠟封閉所述陶瓷型芯與所述蠟模之間的間隙；d、對所述蠟模組合成組樹，在所述組樹外表面涂掛料漿，形成完全覆蓋組樹外表面并預留有至少一個用以澆注和/或排料的開口的型殼；e、對所述型殼進行燒結從所述型殼的開口將熔化的包含所述蠟模的組樹脫出形成帶開口的內空型殼；f、保持所述內空型殼的溫度，將用于澆注鑄造所述多型腔結構件的合金材料熔煉并澆注到所述內空型殼內并充滿所述內空型殼；g、待到冷卻后脫殼，切除所述結構件之外的組樹部分；h、脫除所述陶瓷型芯形成所述多型腔結構件。[0009]進一步地，步驟a中多型腔結構件的型腔為徑向尺寸內小外大的直線型空腔或者彎曲型腔；步驟b中所采用的鋼芯相應于多型腔結構件的型腔的結構也為直線型鋼芯或者彎曲鋼芯；步驟b中，鋼芯從蠟模一側整體脫模形成露出蠟模表面的槽形腔。
[0010]進一步地，步驟c中陶瓷型芯的外表面上壓制有與槽形腔相匹配的蓋板蠟模；將帶有蓋板蠟模的陶瓷型芯放入蠟模的槽形腔內，蓋板蠟模與蠟模接觸部位以及陶瓷型芯與蠟模之間的部位均用粘結蠟粘結封閉。
[0011]進一步地，陶瓷型芯的長度大于多型腔結構件的型腔長度，當陶瓷型芯放入到蠟模的型腔內時，陶瓷型芯從蠟模型腔的開口伸出到蠟模外部。
[0012]進一步地，多型腔結構件的型腔以及蠟模的型腔為細長結構的腔體。
[0013]進一步地,多型腔結構件至少帶有一個細長結構的型腔。
[0014]進一步地，步驟f中，旋轉內空成型模，使得進入到內空成型模內的合金熔液均勻分布于內空成型模的內腔中。
[0015]進一步地，內空成型模沿單向或者多向旋轉。
[0016]進一步地，旋轉內空成型模的同時澆注熔煉后的合金熔液，或者旋轉內空成型模與澆注熔煉后的合金熔液交替進行。
[0017]進一步地，在內空成型模旋轉前封閉內空成型模的開口。
[0018]本發明具有以下有益效果:
[0019]本多型腔結構件的精密鑄造方法利用鋼芯支撐定位型腔，省去為每個陶瓷型芯或水溶芯都設定定位裝置的步驟，能夠很好的解決蠟模壓制過程中型芯偏芯、斷裂的問題，蠟模在壓制成型后再往型腔內放置陶瓷型芯，不會對陶瓷型芯產生外力壓迫，陶瓷型芯的強度要求低，簡化了傳統工藝中還需要對于陶瓷型芯進行室溫強化的步驟，避免了傳統方法由于陶瓷型芯室溫強度不夠導致壓型斷芯的問題；也解決了傳統的精密鑄造方法，細長結構的型腔殼型厚度還未達到指定的強度就已填滿整個型腔，澆注時高溫合金液很容易沖垮型腔內的型殼，從而造成漏鋼缺陷，導致零件報廢的問題。若蠟模和型芯之間存在間隙，涂掛料漿的時候料漿容易進入到間隙內形成漿料塊，澆注時合金液將漿料塊帶到零件部位，容易引起夾渣缺陷，采用粘結蠟封閉陶瓷型芯與蠟模之間的間隙，通過粘結蠟封堵間隙能夠很好的解決夾渣現象，從而保證成品的合格率，降低制造成本；在合金材料熔煉澆注的過程中保持內空成型模的溫度，防止合金熔液接觸到低溫環境就直接冷凝而造成冷隔甚至欠鑄，造成澆注失敗；整個鑄造方法的模具簡單化，制作操作簡單、鑄造精度高、產品合格率高，無需頻繁返工，縮短了生產周期，降低了原材料和人工的浪費，節約了生產成本。
[0020]除了上面所描述的目的、特征和優點之外，本發明還有其它的目的、特征和優點。下面將參照圖，對本發明作進一步詳細的說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
[0022]圖1是本發明優選實施例的多型腔結構件的精密鑄造方法的結構框圖；
[0023]圖2是本發明優選實施例的陶瓷型芯的結構示意圖；
[0024]圖3是圖2的A-A向剖視圖；[0025]圖4是本發明優選實施例的蠟模的結構示意圖；
[0026]圖5是圖4的B-B向剖視圖；
[0027]圖6是本發明優選實施例的帶蓋板蠟模的陶瓷型芯的結構示意圖。
[0028]圖例說明:
[0029]1、陶瓷型芯；2、蠟模；3、蓋板蠟模。
【具體實施方式】
[0030]以下結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明，但是本發明可以由權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。
[0031]圖1是本發明優選實施例的多型腔結構件的精密鑄造方法的結構框圖；圖2是本發明優選實施例的陶瓷型芯的結構示意圖；圖3是圖2的A-A向剖視圖；圖4是本發明優選實施例的蠟模的結構示意圖；圖5是圖4的B-B向剖視圖；圖6是本發明優選實施例的帶蓋板蠟模的陶瓷型芯的結構示意圖。
[0032]如圖1、圖2、圖3、圖4和圖5所示，本實施例的多型腔結構件的精密鑄造方法，包括以下步驟:a、根據多型腔結構件的型腔結構設計制造陶瓷型芯I的模具，并制備陶瓷型芯I山、所述多型腔結構件的型腔采用設于蠟模2內的鋼芯成型，根據所述多型腔結構件壓制帶型腔的蠟模2并拆出鋼芯；c、將所述陶瓷型芯I放入所述蠟模2的型腔內，所述蠟模2的型腔開口部位用粘結蠟封閉所述陶瓷型芯I與所述蠟模2之間的間隙；d、對所述蠟模2按照一定排布方式組合成組樹，在所述組樹外表面涂掛料漿，形成完全覆蓋組樹外表面并預留有至少一個用以澆注和/或排料的開口的型殼；e、對所述型殼進行燒結從所述型殼的開口將熔化的包含所述蠟模2的組樹脫出形成帶開口的內空型殼；f、保持所述內空型殼的溫度，將用于澆注鑄造所述多型腔結構件的合金材料熔煉并澆注到所述內空型殼內并充滿所述內空型殼；g、待到冷卻后脫殼，切除所述結構件之外的組樹部分；h、脫除所述陶瓷型芯I形成所述多型腔結構件。本多型腔結構件的精密鑄造方法利用鋼芯支撐定位型腔，省去為每個陶瓷型芯I都設定定位裝置的步驟，能夠很好的解決蠟模2壓制過程中型芯偏心的問題，型腔定位準確，定位精確高；蠟模2在壓制成型再往型腔內放置陶瓷型芯1，不會對陶瓷型芯I產生外力壓迫，陶瓷型芯I的強度要求低，簡化了傳統工藝中還需要對于陶瓷型芯I進行室溫強化的步驟，避免了傳統方法由于陶瓷型芯I室溫強度不夠導致壓型斷芯的問題；也解決了傳統的精密鑄造方法，細長結構的型腔殼型厚度還未達到指定的強度就已填滿整個型腔，澆注時高溫合金液很容易沖垮型腔內的型殼，從而造成漏鋼缺陷，導致零件報廢的問題。若蠟模2和陶瓷型芯I之間存在間隙，涂掛料漿的時候料漿容易進入到間隙內形成漿料塊，澆注時合金液將漿料塊帶到零件部位，容易引起夾渣缺陷，采用粘結蠟封閉陶瓷型芯I與蠟模2之間的間隙，通過粘結蠟封堵間隙能夠很好的解決夾渣現象，從而保證成品的合格率，降低制造成本；在合金材料熔煉澆注的過程中保持內空成型模的溫度，防止合金熔液接觸到低溫環境就直接冷凝而造成冷隔甚至欠鑄，造成澆注失敗；整個鑄造方法的模具簡單化、操作簡單、鑄造精度高、產品合格率高，無需頻繁返工，縮短了生產周期，降低了原材料和人工的浪費,節約了生產成本。
[0033]如圖1、圖2、圖3、圖4和圖5所示，本實施例中，步驟a中多型腔結構件的型腔為徑向尺寸內小外大的直線型空腔或者彎曲型腔。步驟b中所采用的鋼芯相應于多型腔結構件的型腔的結構為直線型鋼芯或者彎曲鋼芯；對于型腔為徑向尺寸內小外大的直線型空腔，在蠟模2壓制成型后，可以通過從蠟模2的型腔開口進行鋼芯的脫模以及陶瓷型芯I的放入。
[0034]如圖1和圖6所示，本實施例中，對于多型腔結構件的型腔為徑向尺寸內小外大的彎曲型腔，可以通過整體從蠟模2側面脫出，陶瓷型芯I帶蓋板蠟模3放入蠟模2的型腔內，整個制作過程簡單方便。步驟b中，鋼芯從蠟模2—側整體脫模形成露出蠟模2表面的槽形腔；步驟b中陶瓷型芯I的外表面上壓制有與槽形腔相匹配的蓋板蠟模3 ;將帶有蓋板蠟模3的陶瓷型芯I放入蠟模2的槽形腔內，蓋板蠟模3與蠟模2接觸部位以及陶瓷型芯I與蠟模2之間的部位均用粘結蠟粘結封閉。由于多型腔結構件的型腔設計帶有彎曲弧度或者型腔之間存在相互的連接關系，因此不便于從蠟模2的型腔開口進行鋼芯的脫模以及陶瓷型芯I的放入，因此采用鋼芯從蠟模2側面整體脫出的脫模方式，然后再將帶有蓋板蠟模3的陶瓷型芯I從鋼芯脫出部位整體放入，用蓋板蠟模3填補蠟模2的型腔缺失的壁體，然后用粘結蠟進行修補粘結以及封堵間隙，以完成對蠟模2成型以及表面整體涂掛漿料的步驟，從而通過替換蠟模2的方式獲得澆注成型的帶有彎曲型腔的多型腔結構件成品。鑄造方法的使用范圍更廣。
[0035]如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6所示，本實施例中，陶瓷型芯I的長度大于多型腔結構件的型腔長度，當陶瓷型芯I放入到蠟模2的型腔內時，陶瓷型芯I從蠟模2型腔的開口伸出到蠟模2外部。方便陶瓷型芯I的放入以及脫出，使得制作工藝更加簡單，從而加快鑄造速度，縮短生產周期。
[0036]如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6所示，本實施例中，多型腔結構件的型腔為細長結構的腔體。采用本鑄造方法同樣也適用于細長結構，型腔用陶瓷型芯I代替可溶芯成型，避免型殼強度不夠而被合金液沖垮造成漏鋼導致產品報廢的現象。
[0037]如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6所示，本實施例中，多型腔結構件為細長結構的結構件。本鑄造方法對于細長的結構件同樣能夠適用。
[0038]如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6所示，本實施例中，步驟f?中，旋轉內空成型模，使得進入到內空成型模內的合金熔液均勻分布于內空成型模的內腔中。通過旋轉內空成型模，使得從內空成型模的開口進入的合金熔液能夠在內空成型模的空腔內均勻分布，減少漏鋼的幾率。也可以采用內空成型模固定狀態下的重力或真空澆注。
[0039]如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6所示，本實施例中，內空成型模沿單向或者多向旋轉。內空成型模通過單向或者多向的旋轉，使得合金熔液能夠均勻的進入到內空成型模的各個角落，保證產品的質量。
[0040]如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6所示，本實施例中，旋轉內空成型模的同時澆注熔煉后的合金熔液，或者旋轉內空成型模與澆注熔煉后的合金熔液交替進行。根據結構件的結構特點通過不同的澆注使得合金熔液能夠充分的填充到內空成型模的各個角落，以確保產品的質量。
[0041]如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6所示，本實施例中，在內空成型模旋轉前封閉內空成型模的開口。合金熔液不容易飛濺或者丟失，以保證澆注的質量。
[0042]實施時，精密鑄造成型方法包括以下步驟:1、設計陶瓷型芯I的制造模具并制備陶瓷型芯1:根據型腔的結構設計陶瓷型芯I的模具，采用該模具壓制陶瓷型芯1，陶瓷型芯I經燒結成型；2、設計蠟模2的制造模具并壓制蠟模2:壓制蠟模2時，蠟模2的孔由模具鋼芯成型；3、將步驟I制備的型芯放入步驟2壓制的蠟模2的型腔內，孔邊緣用粘結蠟封死，防止涂料時漿料進入型芯與孔的間隙中；4、蠟模組合:按照工藝進行蠟模組合；5、制殼、熔煉澆注、后處理和脫芯得到帶有多型腔的精密鑄造整體件。
[0043]若型腔是彎曲的，成型方法包括以下步驟:1、設計陶瓷型芯I的模具并制備陶瓷型芯1:根據孔的結構設計陶瓷型芯I的模具，采用該模具壓制陶瓷型芯1，陶瓷型芯I經燒結成型；2、設計主體蠟模2的模具:孔的部分面由主體蠟模2的模具中的鋼芯成型；3、設計蓋板蠟模3的模具:孔的其余面由蓋板蠟模3成型；4、壓制蓋板蠟模3:將步驟I制備的陶瓷型芯I放入步驟3蓋板蠟模3的模具中，壓制蓋板蠟模3 ;5、壓制主體蠟模2并拼裝蓋板蠟模3:采用步驟2模具壓制主體蠟模2，并將步驟4制備的蓋板蠟模3連同陶瓷型芯I 一起放入步驟2所述孔的部分面內，將蓋板邊緣用粘結蠟焊接于部分面的邊緣，將孔邊緣用粘結蠟封死；6、后續步驟與前述的步驟4和步驟5相同，得到帶有多型腔的精密鑄造整體件。
[0044]陶瓷型芯I不需要進行室溫強化。整體件帶有至少一個型腔。
[0045]本發明解決了現有技術中兩種方法存在的問題，且蠟模2的模具省去多個陶瓷型芯I定位裝置，模具簡單化；陶瓷型芯I無需采用室溫強化就能達到使用要求，避免了傳統方法由于陶瓷型芯I室溫強度不夠，導致的壓型斷芯問題；縮短生產周期，節約成本。采用本方法細長結構型腔用陶瓷型芯I填滿，不存在強度不夠澆注漏鋼情況。產品合格率高，無返工，效果顯著。
[0046]本發明的實施例一:某機匣一周有由小到大變截面直通孔三十一個，采用本發明成型方法:首先制備如圖2、3所示陶瓷型芯1，然后壓制如圖4、5所示蠟模2，然后將陶瓷型芯I插入到蠟模2三十一個通孔中，將通孔邊緣封死，再進行組模、制殼、熔煉澆注、后處理和脫芯，得到帶有三十一個通孔的精密鑄造整體件。
[0047]本發明的實施例二:某整體精鑄件結構一周有八個彎曲型腔，采用本發明方法:首先制備如圖6陶瓷型芯1，并壓制如圖6蓋板蠟模3，再壓制主體蠟模2，主體蠟模2帶出了彎曲型腔的左側面、右側面和底面三個面，將蓋板蠟模3連同陶瓷型芯I放入主體蠟模2對應位置，用粘結蠟將蓋板左邊與左側面上沿封死，蓋板右邊與右側面上沿封死，再進行組模、制殼、熔煉澆注、后處理和脫芯，得到帶有若干彎曲型腔的精密鑄造整體件。
[0048]以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種多型腔結構件的精密鑄造方法，其特征在于，包括以下步驟: a、根據多型腔結構件的型腔結構設計制造陶瓷型芯(I)的模具，并制備陶瓷型芯(I)； b、所述多型腔結構件的型腔采用設于蠟模(2)內的鋼芯成型，根據所述多型腔結構件壓制帶型腔的蠟模⑵并拆出鋼芯； C、將所述陶瓷型芯(I)放入所述蠟模(2)的型腔內，所述蠟模(2)的型腔開口部位用粘結蠟封閉所述陶瓷型芯(I)與所述蠟模(2)之間的間隙； d、對所述蠟模(2)組合成組樹，在所述組樹外表面涂掛料漿，形成完全覆蓋組樹外表面并預留有至少一個用以澆注和/或排料的開口的型殼； e、對所述型殼進行燒結從所述型殼的開口將熔化的包含所述蠟模(2)的組樹脫出形成帶開口的內空型殼； f、保持所述內空型殼的溫度，將用于澆注鑄造所述多型腔結構件的合金材料熔煉并澆注到所述內空型殼內并充滿所述內空型殼； g、待到冷卻后脫殼，切除所述結構件之外的組樹部分； h、脫除所述陶瓷型芯(I)形成所述多型腔結構件。
2.根據權利要求1所述的多型腔結構件的精密鑄造方法，其特征在于， 所述步驟a中所述多 型腔結構件的型腔為徑向尺寸內小外大的直線型空腔或者彎曲型腔； 所述步驟b中所采用的所述鋼芯相應于多型腔結構件的型腔的結構也為直線型鋼芯或者彎曲鋼芯； 所述步驟b中，所述鋼芯從所述蠟模(2) —側整體脫模形成露出所述蠟模(2)表面的槽形腔。
3.根據權利要求2所述的多型腔結構件的精密鑄造方法，其特征在于， 所述步驟c中所述陶瓷型芯(I)的外表面上壓制有與所述槽形腔相匹配的蓋板蠟模(3): 將帶有所述蓋板蠟模(3)的所述陶瓷型芯(I)放入所述蠟模(2)的所述槽形腔內，所述蓋板蠟模(3)與所述蠟模(2)接觸部位以及所述陶瓷型芯(I)與所述蠟模(2)之間的部位均用粘結蠟粘結封閉。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的多型腔結構件的精密鑄造方法，其特征在于， 所述陶瓷型芯(I)的長度大于所述多型腔結構件的型腔長度， 當所述陶瓷型芯(I)放入到所述蠟模(2)的型腔內時， 所述陶瓷型芯(I)從所述蠟模(2)型腔的開口伸出到所述蠟模(2)外部。
5.根據權利要求1至3中任一項所述的多型腔結構件的精密鑄造方法，其特征在于，所述多型腔結構件的型腔以及所述蠟模(2)的型腔為細長結構的腔體。
6.根據權利要求1至3中任一項所述的多型腔結構件的精密鑄造方法，其特征在于，所述多型腔結構件帶有至少一個細長結構的型腔。
7.根據權利要求1至3中任一項所述的多型腔結構件的精密鑄造方法，其特征在于，所述步驟f中，旋轉所述內空型殼，使得進入到所述內空型殼內的合金熔液均勻分布于所述內空型殼的內腔中。
8.根據權利要求7所述的多型腔結構件的精密鑄造方法，其特征在于，所述內空成型模沿單向或者多向旋轉。
9.根據權利要求7所述的多型腔結構件的精密鑄造方法，其特征在于，旋轉所述內空成型模的同時澆注熔煉后的合金熔液，或者旋轉所述內空成型模與澆注熔煉后的合金熔液交替進行。
10.根據權利要求7所述的多型腔結構件的精密鑄造方法，其特征在于，在所述內空成型模旋轉前封閉所述內空成型模的·開口。
【文檔編號】B22C9/04GK103586413SQ201310577104
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月18日 優先權日:2013年11月18日
【發明者】郝新, 雷四雄, 賀崢嶸, 閆彬, 唐雙雙, 龍憲翼, 周堅, 蔡瑜 申請人:中國南方航空工業(集團)有限公司