本發(fā)明涉及精密鑄造的技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種用于耐高溫合金真空吸鑄工藝的雙層空心筒熔模模殼結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

真空吸鑄屬于特種鑄造工藝，是一種先進鑄造技術(shù)。因其液體金屬利用率高、鑄件精密度高、質(zhì)量高、節(jié)約能源、成本低等優(yōu)點，在發(fā)達國家廣泛用于商業(yè)機械、槍械零件、汽輪機葉片、導(dǎo)彈機翼等許多重要的精密鑄件制造中。該技術(shù)1975年由美國Hitchiner公司取得專利，并實現(xiàn)了核心技術(shù)封鎖。目前，真空吸鑄在中國主要應(yīng)用于鋁合金等低溫合金的精密鑄造，很少應(yīng)用于耐高溫合金的精密鑄造。

用于真空吸鑄的模殼既要求較高的強度也要求一定的透氣性，這樣才能保證充型階段順利吸取合金溶液，且模殼充滿合金溶液后結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。然而全封閉模殼結(jié)構(gòu)的強度和透氣性是一對相互矛盾的性能，這就導(dǎo)致目前市場上大部分模殼結(jié)構(gòu)很難適應(yīng)于耐高溫合金真空吸鑄。如果強行進行生產(chǎn)容易出現(xiàn)各種危險事故。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種改進的用于耐高溫合金真空吸鑄工藝的雙層空心筒熔模模殼結(jié)構(gòu)，它可克服現(xiàn)有技術(shù)中目前市場上大部分模殼結(jié)構(gòu)很難適應(yīng)于耐高溫合金真空吸鑄的一些不足。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種用于耐高溫合金真空吸鑄工藝的雙層空心筒熔模模殼結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述的模殼結(jié)構(gòu)為雙層結(jié)構(gòu)，外層為外殼體，內(nèi)層為空心筒結(jié)構(gòu)，所述的空心筒通過中間連接件與外殼體相連；空心筒與外殼體之間設(shè)有鋼液流通道，鋼液流通道通過澆道與設(shè)在外殼體外側(cè)的模殼鑄件相連，模殼結(jié)構(gòu)的上端設(shè)有平臺，模殼結(jié)構(gòu)的下端設(shè)有加強結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，模殼結(jié)構(gòu)的四周分布有模殼鑄件，每個模殼鑄件均通過一澆道與鋼液流通道相連；所述的澆道包括彎頭澆道。

優(yōu)選的，內(nèi)層與外層之間均勻分布有6-20個中間連接件，所述的中間連接件呈片狀結(jié)構(gòu)，中部設(shè)有彎折溝槽，中間連接件斜設(shè)于內(nèi)、外層之間，中間連接件與外層的夾角范圍為20-50度。

進一步，模殼結(jié)構(gòu)的下端設(shè)有底座，底座上設(shè)有加強結(jié)構(gòu)，所述的加強結(jié)構(gòu)為加強筋；模殼結(jié)構(gòu)的上端設(shè)有向外延伸的平臺，平臺的中央設(shè)有喇叭狀的連接孔，所述的連接孔與空心筒相連通，空心筒的上部設(shè)有對稱設(shè)置的通孔結(jié)構(gòu)，所述的通孔結(jié)構(gòu)呈喇叭狀，通孔結(jié)構(gòu)的大開口端與空心筒內(nèi)部相連通，通孔結(jié)構(gòu)的小開口端與鋼液流通道相連通。

使用時，本發(fā)明在模殼內(nèi)設(shè)置空心筒結(jié)構(gòu)，并依靠中間連接件和模殼外壁連接，其目的在于降低真空吸鑄工藝充型階段需用的合金溶液量；模殼底部設(shè)計有加強筋來提高模殼的強度；模殼上端設(shè)計平臺及通氣孔結(jié)構(gòu)分別用來壓緊模殼和排氣；鑄件部分依靠彎頭澆道和中空通孔連接，完成補縮澆道和充型澆道的連接，其目的在于充型并形成補縮。將設(shè)計好的模殼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成蠟?zāi)＝Y(jié)構(gòu)，投入生產(chǎn)線進行射蠟、組樹、制殼、脫蠟，然后將制好的模殼焙燒至500-1200℃后放入真空吸鑄設(shè)備中進行耐高溫合金小型鑄件的生產(chǎn)。耐高溫合金包括耐高溫不銹鋼、合金鋼、鈦合金、鈦鋁合金等。此結(jié)構(gòu)的模殼應(yīng)用于耐高溫合金真空吸鑄工藝中，安全系數(shù)高；鑄件組織致密，晶粒細小，縮孔縮松缺陷較低，得料率很可能達到90%以上，且節(jié)約鑄造能源80%以上。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明鋼液運動方向的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明模殼鑄件的剖視圖。

圖4為本發(fā)明模殼結(jié)構(gòu)的俯視圖。

圖5為本發(fā)明真空吸鑄工藝多次實驗時模殼內(nèi)壓力變化曲線圖。

圖6為本發(fā)明模殼所鑄耐高溫不銹鋼鑄件的25倍金相圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的描述。

1、底座、2內(nèi)層、3加強結(jié)構(gòu)、4平臺、5彎頭澆道、6模殼鑄件、7中間連接件、8鋼液通道、9空心筒、10外層；

701彎折溝槽、501中空通孔、401連接孔。

本發(fā)明所述的一種用于耐高溫合金真空吸鑄工藝的雙層空心筒熔模模殼結(jié)構(gòu)，其與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別在于：所述的模殼結(jié)構(gòu)為雙層結(jié)構(gòu)，外層為外殼體，內(nèi)層為空心筒結(jié)構(gòu)，所述的空心筒通過中間連接件與外殼體相連；空心筒與外殼體之間設(shè)有鋼液流通道，鋼液流通道通過澆道與設(shè)在外殼體外側(cè)的模殼鑄件相連，模殼結(jié)構(gòu)的上端設(shè)有平臺，模殼結(jié)構(gòu)的下端設(shè)有加強結(jié)構(gòu)。

可選的，模殼結(jié)構(gòu)的四周分布有模殼鑄件，每個模殼鑄件均通過一澆道與鋼液流通道相連；所述的澆道包括彎頭澆道。所述的彎頭澆道的一端與鋼液流通道垂直連通，另一端與模殼鑄件的澆鑄口相連通，彎頭澆道的設(shè)置處需避開中間連接件。彎頭澆道通過中空通孔與模殼鑄件相連，中空通孔向外凸起并和彎頭澆道的底部相連通。

可選的，內(nèi)層與外層之間均勻分布有6-20個中間連接件，所述的中間連接件呈片狀結(jié)構(gòu)，中部設(shè)有彎折溝槽，中間連接件斜設(shè)于內(nèi)、外層之間，中間連接件與外層的夾角范圍為20-50度。所述的空心筒的底部設(shè)有半圓形結(jié)構(gòu)，半圓形結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)有流道控制件，所述的流道控制件設(shè)置于空心筒的外側(cè)，流道控制件的設(shè)置處為鋼液流通道的起始端。中間連接件以3個為一組間隔設(shè)置于內(nèi)層與外層之間的鋼液流通道內(nèi)，相鄰的兩組中間連接件之間的間距相等。每三個中間連接件均勻分布于空心筒的圓周截面上，片狀結(jié)構(gòu)的中間連接件下部設(shè)有柱狀的支撐部，可降低真空吸鑄工藝充型階段需用的合金溶液量。

可選的，模殼結(jié)構(gòu)的下端設(shè)有底座，底座上設(shè)有加強結(jié)構(gòu)，所述的加強結(jié)構(gòu)為加強筋；模殼結(jié)構(gòu)的上端設(shè)有向外延伸的平臺，平臺的中央設(shè)有喇叭狀的連接孔，所述的連接孔與空心筒相連通，空心筒的上部設(shè)有對稱設(shè)置的通孔結(jié)構(gòu)，所述的通孔結(jié)構(gòu)呈喇叭狀，通孔結(jié)構(gòu)的大開口端與空心筒內(nèi)部相連通，通孔結(jié)構(gòu)的小開口端與鋼液流通道相連通。

實施例1

所述的模殼結(jié)構(gòu)為雙層結(jié)構(gòu)，外層為外殼體，內(nèi)層為空心筒結(jié)構(gòu)，所述的空心筒通過中間連接件與外殼體相連；空心筒與外殼體之間設(shè)有鋼液流通道，鋼液流通道通過澆道與設(shè)在外殼體外側(cè)的模殼鑄件相連，模殼結(jié)構(gòu)的上端設(shè)有平臺，模殼結(jié)構(gòu)的下端設(shè)有加強結(jié)構(gòu)。

內(nèi)層與外層之間均勻分布有12個中間連接件，中間連接件以3個為一組間隔設(shè)置于內(nèi)層與外層之間的鋼液流通道內(nèi)，相鄰的兩組中間連接件之間的間距相等。所述的中間連接件呈片狀結(jié)構(gòu)，中部設(shè)有彎折溝槽，中間連接件斜設(shè)于內(nèi)、外層之間，中間連接件與外層的夾角為35度。

將設(shè)計好的模殼轉(zhuǎn)化成蠟?zāi)＝Y(jié)構(gòu)投入生產(chǎn)線進行射蠟、組樹、制殼、脫蠟、焙燒，其中模殼的制殼采用6層掛砂制殼工藝，用砂料包括鋯英砂、莫來石、鎂砂、硅砂中的一種或幾種；其中模殼焙燒溫度為500-1200℃任一溫度。將焙燒好的模殼放入真空吸鑄設(shè)備結(jié)晶室中，下端與升液管配合，上端在壓緊件作用下使模殼和升液管處于緊密配合狀態(tài)。充型階段，中空通孔結(jié)構(gòu)為充型澆道迅速排氣使高溫合金液上升并充型處于懸掛狀態(tài)的鑄件。底部加強筋保障充滿高溫合金液模殼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。泄壓狀態(tài)下中空通孔內(nèi)的高溫合金液快速回流，但處于懸掛狀態(tài)鑄件里的合金液將無法回流。彎頭交道為鑄件提供補縮提高鑄件質(zhì)量。依靠這種結(jié)構(gòu)的模殼用于真空吸鑄工藝中，生產(chǎn)安全系數(shù)高，且生產(chǎn)出的耐高溫合金鑄件組織致密，晶粒細小，縮孔縮松缺陷較低，得料率很可能達到90%以上，且節(jié)約鑄造能源80%以上。

實施例2

所述的模殼結(jié)構(gòu)為雙層結(jié)構(gòu)，外層為外殼體，內(nèi)層為空心筒結(jié)構(gòu)，所述的空心筒通過中間連接件與外殼體相連；空心筒的設(shè)計是為了合金溶液的上升回落和氣體排放。保證鑄造充型階段合金溶液的順利上升和泄壓階段中空通過內(nèi)合金溶液的快速回流。

空心筒與外殼體之間設(shè)有鋼液流通道，鋼液流通道通過澆道與設(shè)在外殼體外側(cè)的模殼鑄件相連，模殼結(jié)構(gòu)的上端設(shè)有平臺，模殼結(jié)構(gòu)的下端設(shè)有加強結(jié)構(gòu)。模殼結(jié)構(gòu)的四周分布有模殼鑄件，每個模殼鑄件均通過一澆道與鋼液流通道相連；所述的澆道包括彎頭澆道。模殼結(jié)構(gòu)的下端設(shè)有底座，底座上設(shè)有加強結(jié)構(gòu)，所述的加強結(jié)構(gòu)為加強筋；模殼結(jié)構(gòu)的上端設(shè)有向外延伸的平臺，平臺的中央設(shè)有喇叭狀的連接孔，所述的連接孔與空心筒相連通，空心筒的上部設(shè)有對稱設(shè)置的通孔結(jié)構(gòu)，所述的通孔結(jié)構(gòu)呈喇叭狀，通孔結(jié)構(gòu)的大開口端與空心筒內(nèi)部相連通，通孔結(jié)構(gòu)的小開口端與鋼液流通道相連通。

實施例3

內(nèi)層與外層之間均勻分布有6-20個中間連接件，所述的中間連接件呈片狀結(jié)構(gòu)，中部設(shè)有彎折溝槽，中間連接件斜設(shè)于內(nèi)、外層之間，中間連接件與外層的夾角范圍為20-50度，內(nèi)層與外層之間的厚度之比為1：0.8—1.2，這樣就構(gòu)成了雙層空心筒結(jié)構(gòu)，其目的是為了降低充型階段需用的合金溶液量和達到最佳溫控效果。所述的空心筒的底部設(shè)有半圓形結(jié)構(gòu)，半圓形結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)有流道控制件，所述的流道控制件設(shè)置于空心筒的外側(cè)，流道控制件的設(shè)置處為鋼液流通道的起始端。

模殼底部設(shè)計加強筋結(jié)構(gòu)的目的是提高模殼強度。保證模殼強度在充滿合金溶液的情況下依然不破裂。

模殼上端設(shè)計的平臺及通氣孔結(jié)構(gòu)的目的是壓緊模殼和排氣。分別保證了模殼和升液管之間連接緊密以及模殼排氣。

鑄件部分依靠彎頭澆道和中空通孔連接的設(shè)計結(jié)構(gòu)，完成補縮澆道和充型澆道的連接，其目的在于方便充型并形成補縮。保證流入零部件的鋼液不會回流，造成澆不足缺陷。

模殼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為蠟?zāi)＝Y(jié)構(gòu)后投入量產(chǎn)線生產(chǎn)，具體流程為射蠟、組樹、制殼、脫蠟和焙燒。

該模殼結(jié)構(gòu)的制殼采用6層制殼工藝，用砂料包括鋯英砂、莫來石、鎂砂、硅砂中的一種或幾種。模殼結(jié)構(gòu)可焙燒至500-1200℃任意溫度后投入真空吸鑄設(shè)備中進行耐高溫合金小型鑄件的精密鑄造。模殼結(jié)構(gòu)應(yīng)用于耐高溫合金的真空吸鑄工藝，耐高溫合金包括耐高溫不銹鋼、合金鋼、鈦合金、鈦鋁合金等。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認(rèn)定本發(fā)明具體實施只局限于上述這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護范圍。