CN108080576B - 一种中温蜡熔模精密铸造用陶瓷型芯预处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种中温蜡熔模精密铸造用陶瓷型芯预处理方法，所述预处理方法包括下列步骤：步骤1.将用作中温蜡熔模精密铸造的陶瓷型芯浸入石蜡水乳化液中，进行浸渍处理，使石蜡渗入陶瓷型芯的气孔中，直至陶瓷型芯在石蜡水乳化液中不再有气泡冒出；步骤2.将浸渍好的陶瓷型芯进行干燥处理，干燥好的陶瓷型芯用作以中温蜡压制蜡模。本发明既能够有效地降低陶瓷型芯的脆性而提高其韧性，又能够有效地提高陶瓷型芯与中温蜡蜡模的结合紧密性、稳定性和可靠性，还能够有效地降低脱蜡时的陶瓷型芯所承受中温蜡的作用应力，从而有利于降低空心铸件陶瓷型壳的成型难度，亦有利于提高空心铸件陶瓷型壳的成型质量。

Description

一种中温蜡熔模精密铸造用陶瓷型芯预处理方法
技术领域
本发明涉及空心铸件的熔模精密铸造技术，具体是一种中温蜡熔模精密铸造用的陶瓷型芯的预处理方法，它特别适宜燃气轮机透平空心叶片或航空发动机空心涡轮叶片等空心铸件的熔模精密铸造。
背景技术
在空心铸件的熔模精密铸造技术中，陶瓷型壳的制备是通过“陶瓷型芯+蜡模”的方式实现的，而蜡模通常是以蜡料包裹陶瓷型芯而成的，例如燃气轮机透平空心叶片的陶瓷型壳就是以“陶瓷型芯+中温蜡蜡模”的方式实现的。
在“陶瓷型芯+中温蜡蜡模”的陶瓷型壳工艺中，因陶瓷型芯的脆性较高，加之其与中温蜡蜡模的材料性能差异，存在如下主要技术问题：
1. 陶瓷型芯的脆性较高，在中温蜡蜡模压制时，陶瓷型芯通常因韧性不够而容易发生断裂现象，这尤其以结构复杂、薄弱部位较多的燃气轮机透平空心叶片和航空发动机空心涡轮叶片等精铸用的陶瓷型芯最为显见；
2. 中温蜡蜡模压制完成后，由于蜡模与陶瓷型芯之间的材料性能差异，导致二者结合不够紧密、稳定、可靠，容易使蜡模与陶瓷型芯之间发生分离现象，这会对所制陶瓷型壳的型腔精度造成影响，进而影响以此陶瓷型壳所浇铸而成的空心铸件的成型质量；
3. 在陶瓷型壳脱蜡时，由于型壳中的中温蜡蜡模熔化膨胀时产生的应力比较大，从而会使陶瓷型芯承受较大的应力，容易使陶瓷型芯的薄弱部位产生裂纹，同样的，这尤其以结构复杂、薄弱部位较多的燃气轮机透平空心叶片和航空发动机空心涡轮叶片等精铸用的陶瓷型芯最为显见，陶瓷型芯上的裂纹产生会直接影响到以此所浇铸而成的空心铸件的成型质量。
一直以来，熔模精铸的陶瓷型芯成型技术为业内的高度机密技术，鲜少被公开，在已公开的现有技术中，未见有关以中温蜡压制空心铸件蜡模时如何对陶瓷型芯进行先期预处理的技术被披露。也就是说，在已公开的现有技术中，缺乏解决上述技术问题的行之有效的技术措施。
发明内容
本发明的技术目的在于：针对上述技术问题和技术现状，自主研发一种能够有效降低陶瓷型芯脆性而提高其韧性、提高陶瓷型芯与中温蜡蜡模结合的紧密性和稳定性、降低脱蜡时陶瓷型芯所承受中温蜡应力的陶瓷型芯处理方法，即空心铸件熔模精密铸造中以中温蜡制备陶瓷型壳用的陶瓷型芯的预处理方法。
本发明实现其技术目的所采用的技术方案是，一种中温蜡熔模精密铸造用陶瓷型芯预处理方法，所述预处理方法包括下列步骤：
步骤1. 将用作中温蜡熔模精密铸造的陶瓷型芯浸入石蜡水乳化液中，进行浸渍处理，使石蜡渗入陶瓷型芯的气孔中，直至陶瓷型芯在石蜡水乳化液中不再有气泡冒出；
步骤2. 将浸渍好的陶瓷型芯进行干燥处理，干燥好的陶瓷型芯用作以中温蜡压制蜡模。
作为优选方案之一，所述石蜡水乳化液中的石蜡熔点最高为58℃，所述石蜡水乳化液的浓度为5～20%。
作为优选方案之一，所述浸渍处理的时间为3～30分钟。
作为优选方案之一，所述浸渍处理是在真空状态下进行。
作为优选方案之一，所述干燥处理是将浸渍好的陶瓷型芯在温度为23℃~（石蜡熔点-5℃）、湿度为35～60%的环境条件下进行干燥。进一步的，所述干燥时间为3～24小时，以浸渍后的陶瓷型芯在两次相邻称量之间的质量变化不高于浸入陶瓷型芯中的石蜡水乳化液的3%为止。再进一步的，所述两次相邻称量之间的间隔干燥时间为2小时。
作为优选方案之一，所述陶瓷型芯为燃气轮机透平空心叶片或航空发动机空心涡轮叶片熔模精密铸造用的陶瓷型芯。
本发明的有益技术效果是，上述陶瓷型芯的预处理方法针对以中温蜡压制空心铸件的蜡模而设计，其通过对中温蜡蜡模压制前的陶瓷型芯进行以石蜡水乳化液的浸渍处理和干燥处理，使陶瓷型芯的气孔中渗入石蜡、且在陶瓷型芯的表面形成对应的石蜡层，以此可以实现如下主要技术效果：
一方面，可以有效地降低陶瓷型芯的脆性而提高其韧性，使陶瓷型芯在中温蜡蜡模的压制过程中保持良好的结构应力，有效地减少陶瓷型芯因中温蜡蜡模压制过程中的韧性不够而发生断裂的技术问题；
再一方面，陶瓷型芯表面的石蜡层以渗入到陶瓷型芯孔隙内部的方式紧密地附着在陶瓷型芯的表面，同时由于石蜡与中温蜡性质的相似性，能够使压制的中温蜡蜡模与陶瓷型芯的表面石蜡层紧密地结合，因此，陶瓷型芯表面的石蜡层作为结合载体将陶瓷型芯与中温蜡蜡模实现紧密、稳定、可靠的结合，从而能够有效地防止所压制中温蜡蜡模与陶瓷型芯表面之间产生分离的问题；
另一方面，在陶瓷型壳脱蜡时，由于陶瓷型芯表面的石蜡的熔点要低于中温蜡蜡模的熔点，且石蜡受热熔化膨胀所产生的作用应力亦要低于中温蜡蜡模受热熔化膨胀所产生的作用应力，从而能够有效地降低中温蜡因受热熔化膨胀而作用在陶瓷型芯上的应力，进而有效地减少陶瓷型芯薄弱部位因承受较大应力所产生的裂纹的技术问题。
综上所述，本发明既能够有效地降低陶瓷型芯的脆性而提高其韧性，又能够有效地提高陶瓷型芯与中温蜡蜡模的结合紧密性、稳定性和可靠性，还能够有效地降低脱蜡时的陶瓷型芯所承受中温蜡的作用应力，从而有利于降低空心铸件陶瓷型壳的成型难度，亦有利于提高空心铸件陶瓷型壳的成型质量，其具有容易、简单、经济、可靠、实用等特点，本发明特别适宜结构复杂、薄弱部位较多的燃气轮机透平空心叶片或航空发动机空心涡轮叶片等空心铸件的熔模精密铸造用的陶瓷型芯的预处理。
具体实施方式
本发明涉及熔模精密铸造工艺，具体是一种中温蜡熔模精密铸造用的陶瓷型芯的预处理方法，它特别适宜燃气轮机透平空心叶片或航空发动机空心涡轮叶片等空心铸件的熔模精密铸造。下面以多个实施例对本发明的技术内容进行详细、清楚地说明。
实施例1
本发明为燃气轮机透平空心叶片在熔模精密铸造中，以中温蜡制备陶瓷型壳用的陶瓷型芯的预处理方法，其包括下列步骤：
步骤1. 准备石蜡水乳化液，该石蜡水乳化液中的石蜡熔点为58℃，石蜡水乳化液的浓度为15%；
将用作中温蜡熔模精密铸造的陶瓷型芯浸入到所准备的石蜡水乳化液中，进行浸渍处理，该浸渍处理是在真空状态下进行，浸渍处理的时间为5分钟；
使石蜡渗入陶瓷型芯的气孔中，直至陶瓷型芯在石蜡水乳化液中不再有气泡冒出，石蜡在陶瓷型芯的表面形成对应的石蜡层；
步骤2. 将浸渍好的陶瓷型芯进行干燥处理，该干燥处理是将浸渍好的陶瓷型芯在温度为35℃、湿度为40%的环境条件下进行干燥，干燥时间为3～24小时，以浸渍后的陶瓷型芯在两次相邻称量之间的质量变化不高于浸入陶瓷型芯中的石蜡水乳化液的3%为止，其中，浸入陶瓷型芯中的石腊水乳化液的质量以陶瓷型芯浸入前后的称量计算得出，浸渍后的两次相邻称量之间的间隔干燥时间为2小时；
干燥好的陶瓷型芯用作以中温蜡压制蜡模。
实施例2
本发明为燃气轮机透平空心叶片在熔模精密铸造中，以中温蜡制备陶瓷型壳用的陶瓷型芯的预处理方法，其包括下列步骤：
步骤1. 准备石蜡水乳化液，该石蜡水乳化液中的石蜡熔点为52℃，石蜡水乳化液的浓度为5%；
将用作中温蜡熔模精密铸造的陶瓷型芯浸入到所准备的石蜡水乳化液中，进行浸渍处理，该浸渍处理是在真空状态下进行，浸渍处理的时间为10分钟；
使石蜡渗入陶瓷型芯的气孔中，直至陶瓷型芯在石蜡水乳化液中不再有气泡冒出，石蜡在陶瓷型芯的表面形成对应的石蜡层；
步骤2. 将浸渍好的陶瓷型芯进行干燥处理，该干燥处理是将浸渍好的陶瓷型芯在温度为45℃、湿度为60%的环境条件下进行干燥，干燥时间为3～24小时，以浸渍后的陶瓷型芯在两次相邻称量之间的质量变化不高于浸入陶瓷型芯中的石蜡水乳化液的3%为止，其中，浸入陶瓷型芯中的石腊水乳化液的质量以陶瓷型芯浸入前后的称量计算得出，浸渍后的两次相邻称量之间的间隔干燥时间为2小时；
干燥好的陶瓷型芯用作以中温蜡压制蜡模。
实施例3
本发明为燃气轮机透平空心叶片在熔模精密铸造中，以中温蜡制备陶瓷型壳用的陶瓷型芯的预处理方法，其包括下列步骤：
步骤1. 准备石蜡水乳化液，该石蜡水乳化液中的石蜡熔点为56℃，石蜡水乳化液的浓度为20%；
将用作中温蜡熔模精密铸造的陶瓷型芯浸入到所准备的石蜡水乳化液中，进行浸渍处理，该浸渍处理是在常压状态下进行，浸渍处理的时间为30分钟；
使石蜡渗入陶瓷型芯的气孔中，直至陶瓷型芯在石蜡水乳化液中不再有气泡冒出，石蜡在陶瓷型芯的表面形成对应的石蜡层；
步骤2. 将浸渍好的陶瓷型芯进行干燥处理，该干燥处理是将浸渍好的陶瓷型芯在温度为45℃、湿度为35%的环境条件下进行干燥，干燥时间为3～24小时，以浸渍后的陶瓷型芯在两次相邻称量之间的质量变化不高于浸入陶瓷型芯中的石蜡水乳化液的3%为止，其中，浸入陶瓷型芯中的石腊水乳化液的质量以陶瓷型芯浸入前后的称量计算得出，浸渍后的两次相邻称量之间的间隔干燥时间为2小时；
干燥好的陶瓷型芯用作以中温蜡压制蜡模。
实施例4
本发明为燃气轮机透平空心叶片在熔模精密铸造中，以中温蜡制备陶瓷型壳用的陶瓷型芯的预处理方法，其包括下列步骤：
步骤1. 准备石蜡水乳化液，该石蜡水乳化液中的石蜡熔点为58℃，石蜡水乳化液的浓度为10%；
将用作中温蜡熔模精密铸造的陶瓷型芯浸入到所准备的石蜡水乳化液中，进行浸渍处理，该浸渍处理是在常压状态下进行，浸渍处理的时间为20分钟；
使石蜡渗入陶瓷型芯的气孔中，直至陶瓷型芯在石蜡水乳化液中不再有气泡冒出，石蜡在陶瓷型芯的表面形成对应的石蜡层；
步骤2. 将浸渍好的陶瓷型芯进行干燥处理，该干燥处理是将浸渍好的陶瓷型芯在温度为25℃、湿度为40%的环境条件下进行干燥，干燥时间为3～24小时，以浸渍后的陶瓷型芯在两次相邻称量之间的质量变化不高于浸入陶瓷型芯中的石蜡水乳化液的3%为止，其中，浸入陶瓷型芯中的石腊水乳化液的质量以陶瓷型芯浸入前后的称量计算得出，浸渍后的两次相邻称量之间的间隔干燥时间为2小时；
干燥好的陶瓷型芯用作以中温蜡压制蜡模。
实施例5
本发明为燃气轮机透平空心叶片在熔模精密铸造中，以中温蜡制备陶瓷型壳用的陶瓷型芯的预处理方法，其包括下列步骤：
步骤1. 准备石蜡水乳化液，该石蜡水乳化液中的石蜡熔点为58℃，石蜡水乳化液的浓度为8%；
将用作中温蜡熔模精密铸造的陶瓷型芯浸入到所准备的石蜡水乳化液中，进行浸渍处理，该浸渍处理是在真空状态下进行，浸渍处理的时间为3分钟；
使石蜡渗入陶瓷型芯的气孔中，直至陶瓷型芯在石蜡水乳化液中不再有气泡冒出，石蜡在陶瓷型芯的表面形成对应的石蜡层；
步骤2. 将浸渍好的陶瓷型芯进行干燥处理，该干燥处理是将浸渍好的陶瓷型芯在温度为35℃、湿度为50%的环境条件下进行干燥，干燥时间为3～24小时，以浸渍后的陶瓷型芯在两次相邻称量之间的质量变化不高于浸入陶瓷型芯中的石蜡水乳化液的3%为止，其中，浸入陶瓷型芯中的石腊水乳化液的质量以陶瓷型芯浸入前后的称量计算得出，浸渍后的两次相邻称量之间的间隔干燥时间为2小时；
干燥好的陶瓷型芯用作以中温蜡压制蜡模。
实施例6
本发明为燃气轮机透平空心叶片在熔模精密铸造中，以中温蜡制备陶瓷型壳用的陶瓷型芯的预处理方法，其包括下列步骤：
步骤1. 准备石蜡水乳化液，该石蜡水乳化液中的石蜡熔点为58℃，石蜡水乳化液的浓度为12%；
将用作中温蜡熔模精密铸造的陶瓷型芯浸入到所准备的石蜡水乳化液中，进行浸渍处理，该浸渍处理是在常压状态下进行，浸渍处理的时间为15分钟；
使石蜡渗入陶瓷型芯的气孔中，直至陶瓷型芯在石蜡水乳化液中不再有气泡冒出，石蜡在陶瓷型芯的表面形成对应的石蜡层；
步骤2. 将浸渍好的陶瓷型芯进行干燥处理，该干燥处理是将浸渍好的陶瓷型芯在温度为40℃、湿度为40%的环境条件下进行干燥，干燥时间为3～24小时，以浸渍后的陶瓷型芯在两次相邻称量之间的质量变化不高于浸入陶瓷型芯中的石蜡水乳化液的3%为止，其中，浸入陶瓷型芯中的石腊水乳化液的质量以陶瓷型芯浸入前后的称量计算得出，浸渍后的两次相邻称量之间的间隔干燥时间为2小时；
干燥好的陶瓷型芯用作以中温蜡压制蜡模。
实施例7
本发明为航空发动机空心涡轮叶片在熔模精密铸造中，以中温蜡制备陶瓷型壳用的陶瓷型芯的预处理方法，其包括下列步骤：
步骤1. 准备石蜡水乳化液，该石蜡水乳化液中的石蜡熔点为58℃，石蜡水乳化液的浓度为18%；
将用作中温蜡熔模精密铸造的陶瓷型芯浸入到所准备的石蜡水乳化液中，进行浸渍处理，该浸渍处理是在真空状态下进行，浸渍处理的时间为7分钟；
使石蜡渗入陶瓷型芯的气孔中，直至陶瓷型芯在石蜡水乳化液中不再有气泡冒出，石蜡在陶瓷型芯的表面形成对应的石蜡层；
步骤2. 将浸渍好的陶瓷型芯进行干燥处理，该干燥处理是将浸渍好的陶瓷型芯在温度为35℃、湿度为35%的环境条件下进行干燥，干燥时间为3～24小时，以浸渍后的陶瓷型芯在两次相邻称量之间的质量变化不高于浸入陶瓷型芯中的石蜡水乳化液的3%为止，其中，浸入陶瓷型芯中的石腊水乳化液的质量以陶瓷型芯浸入前后的称量计算得出，浸渍后的两次相邻称量之间的间隔干燥时间为2小时；
干燥好的陶瓷型芯用作以中温蜡压制蜡模。
以上各实施例仅用以说明本发明，而非对其限制；尽管参照上述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：本发明依然可以对上述各实施例中的具体技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的精神和范围。

Claims (4)

1.一种中温蜡熔模精密铸造用陶瓷型芯预处理方法，所述陶瓷型芯为燃气轮机透平空心叶片或航空发动机空心涡轮叶片熔模精密铸造用的陶瓷型芯；
其特征在于，所述陶瓷型芯的预处理方法包括下列步骤：
步骤1. 准备石蜡水乳化液，所述石蜡水乳化液中的石蜡熔点最高为58℃，所述石蜡水乳化液的浓度为5～20%；
将用作中温蜡熔模精密铸造的陶瓷型芯浸入石蜡水乳化液中，在真空状态下进行浸渍处理，使石蜡渗入陶瓷型芯的气孔中，直至陶瓷型芯在石蜡水乳化液中不再有气泡冒出；
步骤2. 将浸渍好的陶瓷型芯在温度为23℃~（石蜡熔点-5℃）、湿度为35～60%的环境条件下进行干燥处理，干燥好的陶瓷型芯用作以中温蜡压制蜡模。
2.根据权利要求1所述中温蜡熔模精密铸造用陶瓷型芯预处理方法，其特征在于，所述浸渍处理的时间为3～30分钟。
3.根据权利要求1所述中温蜡熔模精密铸造用陶瓷型芯预处理方法，其特征在于，所述干燥时间为3～24小时，以浸渍后的陶瓷型芯在两次相邻称量之间的质量变化不高于浸入陶瓷型芯中的石蜡水乳化液的3%为止。
4.根据权利要求3所述中温蜡熔模精密铸造用陶瓷型芯预处理方法，其特征在于，所述两次相邻称量之间的间隔干燥时间为2小时。
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