[发明专利]用于制造陶瓷芯以制备具有空腔结构的铸件的方法以及陶瓷芯

说明书

按照本发明，提出了一种用于制造陶瓷芯的方法以及这种芯(4)，该方法用于在使用具有空腔结构的铸件的数字几何坐标的3D模型的情况下准备制造铸件，空腔结构被设立用于使陶瓷芯成型，其中该方法包括以下步骤：a)无压铸造或低压铸造陶瓷芯毛坯，其尺寸根据几何坐标相对于芯过盈；b)在第一CNC加工过程中，根据3D模型对芯进行CNC加工。

技术领域

在精密铸造领域中，本发明涉及一种用于制造陶瓷芯的方法以及该陶瓷芯，该方法用于在使用具有空腔结构的铸件的数字几何坐标的3D模型的情况下借助于陶瓷模具来准备制造该铸件，其中空腔结构被设立用于使陶瓷芯成型。

背景技术

众所周知，使用损失模型以损失形式进行精密铸造，该损失模型以模型的可一次性使用的陶瓷涂层的形式来形成。该已知方法包括以下步骤：

-用硬质或弹性材料制作正模型(与待生产的铸件形状相同)；

-通过在模型上倒入液体并冷却直至其凝固来创建临时模具；

-提取模型；

-通过将第二种液体倒入临时模具的空腔中并冷却直至其凝固来形成临时模型；

-熔化或熔解临时模具；

-对临时模型进行陶瓷涂层，以在临时模型周围形成坚固的陶瓷壳；

-熔化或熔解临时模型，并从陶瓷壳体中抽出在此所累积的液体；

-用熔融金属填充壳体的空腔，使其凝固形成最终的铸件。

特别地，中空金属部件的精密铸造是一种失型工艺，也称为失蜡工艺。然后，按照行业惯例，制造过程按照以下步骤进行：

1.通过将陶瓷铸模(CIM)注入到多部分的可重复使用的铸模中，以及随后的脱脂、烧制和精加工，可以获得陶瓷材料的芯。芯互补地(作为阴模)在随后的铸件中形成空腔的几何形状。

2.通过将蜡铸模到多部分的可重复使用的铸模中，在芯周围创建蜡模。芯在此被放置到蜡模中。蜡模显示应该被铸造的金属部件的外轮廓。

3.将蜡模连同芯或多个这种蜡模进行补充，以形成(蜡簇)结构蜡簇、完整的浇铸集群，即带有进料器(浇道)和浇口，以及过滤器，并且在DS和SX铸造的情况下例如使用启动器、胚胎选择器和胚胎导体。

4.通过浸入到陶瓷悬浮液(浆)中并且随后打磨并干燥，可在蜡簇上建立陶瓷壳体。重复浸渍、打磨和干燥几次，直到达到所需的壳体厚度。

5.蜡模通常在压力升高的蒸汽高压釜中从壳体中熔化。

6.壳体在700℃至1100℃的温度下烧制。这会烧掉残留的蜡和其他有机物质，并使陶瓷壳体材料具有所需的强度。通过检查和维修来确保壳体没有损坏。

7.将熔融金属倒入壳体中。随后金属发生凝固并进一步冷却。

8.从铸件上去除壳体，也就是说通过化学浸出和机械加工来从铸件上去除壳体。构件与浇道系统分开。

9.通过在高压釜中进行化学浸出来将芯从金属铸件的空腔中去除。

10.从构件中去除所有多余的金属残留物。

大多数燃气轮机制造商都致力于研究由超合金制成的改进的多壁和薄壁燃气轮机叶片。它们具有复杂的空气冷却通道，以便提高叶片内部冷却的效率，允许更大的推力并获得令人满意的使用寿命。美国专利5,295,530和5,545,003涉及改进的多壁和薄壁燃气涡轮叶片设计，为此目的，其具有复杂的空气冷却通道。

根据本发明的方法改进了所有类型的高质量铸件的生产，因为其能够以具有损失芯的损失形式形成损失模型，而不必使用像通常陶瓷注射成型(CIM)那样用于生产与几何图形直接匹配的芯的模具，不论它们的复杂性和所需的几何精度如何。