[发明专利]一种陶瓷型芯的组合涂料成型制备方法

说明书

本发明的目的在于提供一种陶瓷型芯及高温合金空腔结构铸件的制备工艺，其中陶瓷型芯的制备工艺为：在铸件内腔最大截面处将内腔分割成左、右两个半腔结构，制备与铸件内部空腔结构形状与尺寸完全一致的左、右半型芯蜡模，左、右半型芯蜡模凹陷部分对应的内形尺寸与陶瓷型芯外形结构尺寸完全一致；采用精密铸造工艺制备左右两个半模型芯，半模型芯干燥后进行脱蜡焙烧，烧结后对左、右半模型芯最大截面处进行修整，左、右修整面分别预留负公差；采用粘接剂将左右两个半模陶瓷型芯组合成整体陶瓷型芯，然后干燥4‑8小时，得到高温合金铸件用陶瓷型芯。该方法能够提高陶瓷型芯综合性能并简化制备工艺及过程，保证型芯与模壳的匹配性并降低铸件成本。

技术领域

本发明属于高温合金精密铸造技术领域，特别提供一种陶瓷型芯的制备方法。

背景技术

高温合金精密铸件广泛应用于发电、动力工业等领域，该类铸件通常具有复杂的内腔结构，无法采用传统精密铸造工艺直接制备，通常需采用陶瓷型芯形成内腔结构，然后再采用化学法脱除型芯，最后形成铸件的空腔。

目前，陶瓷型芯多为氧化铝基或二氧化硅基材料，粉料颗粒较细(大于200目)，常采用混粉、料浆制备、注射成型及烧结过程制备而成，其工艺繁琐冗长，存在一定的工艺难度及不足，如在注射成型及烧结过程中型芯容易变形，型芯烧结后收缩大，导致尺寸超差或不合格等。另外在使用过程中，由于陶瓷型芯与模壳性能差异较大，常导致型芯弯曲或断裂等，致使铸件成本废品率明显提高。对于具有多个小通孔截面及大内凹空腔结构铸件，普通的精密铸造工艺无法保证内腔准确成型。文献(涂料成芯精铸空心叶片铸件，11-13页，《特种铸造及有色合金，1994年第一期》)中采用的正常涂料、撒砂等工艺成芯，该工艺具有一定的局限性，如只能制备内腔不是很窄小，要求铸件内部冷却通道须为直通形状且没有迂回曲折，内腔长度较短且小于100mm，否则无法保证涂到中心部位。同时，刚玉类型芯浇注后清除非常困难。采用以上文献中的工艺无法制备具有多个小通孔截面及大内凹空腔结构的铸件。而采用注射成型工艺制备陶瓷型芯效率低、成本又高且性能受限，因此，有必要开发一种新型工艺来制备该类结构铸件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的陶瓷型芯及高温合金空腔结构铸件的制备工艺，以提高陶瓷型芯(尤其是具有多个小通孔截面及大内凹空腔结构的型芯)综合性能并简化制备工艺及过程，保证型芯与模壳的匹配性并降低铸件成本。

本发明技术方案如下：

一种陶瓷型芯的组合涂料成型制备法，其特征在于，具体制备步骤如下：

1)制备左、右半型芯蜡模：

所需制备的铸件其内腔含多个通孔和一个内凹内腔，在铸件内腔最大截面处将内腔分割成左、右两个半腔结构，制备与铸件内部空腔结构形状与尺寸完全一致的左、右半型芯蜡模，其中，左、右半型芯蜡模凹陷部分对应的内形尺寸与陶瓷型芯外形结构尺寸完全一致；

2)制备左、右半模型芯：

配制型芯料浆，采用精密铸造工艺制备左右两个半模型芯，半模型芯干燥后进行脱蜡焙烧，烧结后对左、右半模型芯最大截面处进行修整，左、右修整面分别预留负公差h1和h2；

3)制备整体陶瓷型芯：

采用粘接剂将左右两个半模陶瓷型芯组合成整体陶瓷型芯，粘接层厚度H为左右负公差数值之和，H＝h1+h2，然后空气中干燥4-8小时，得到高温合金铸件用陶瓷型芯。

作为优选的技术方案：

所述铸件内腔含多个通孔，其中通孔孔径或边长a不小于2mm，且不大于内凹内腔直径或边长b的最小值；通孔的高度(即通孔两端径向距离)L1不小于2mm。内凹内腔的直径或边长b的最小值为5mm，最大值为100mm，铸件内腔高度L为20-300mm。

步骤1)中，采用注射成型工艺制备左右两个半型芯蜡模，注射压力3-5个大气压，注射时间10-60秒，保压时间10-60秒。