[發明專利]使用耐火模具的方法

有效

• 申請號: 201480016234.3
• 申請日: 2014-02-07
• 公開（公告）號: CN105102150A
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發明（設計）人: 阿蒂拉·P·法爾卡斯
• 申請（專利權）人: 金屬鑄造技術股份有限公司
• 主分類號: B22C9/04
• 分類號: B22C9/04
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 李靜;馬強

技術領域

本發明主要涉及一種使用耐火模具(refractorymold，難熔模具)的方法，更具體地，涉及一種使用通風的耐火模具的方法。

背景技術

熔模鑄造工藝通常使用耐火模具，其通過在熔消圖案材料(例如蠟、塑料等)周圍累積連續多層的用無機粘結劑粘結的陶瓷顆粒而構成。完成的耐火模具通常在非永久性(可熔消且可去除)圖案周圍形成為殼模。將耐火殼模制造成足夠厚且堅固，以承受：1)蒸汽壓力罐(steamautoclave)或閃火圖案消除(flashfirepatternelimination)的應力，2)通過燃燒爐的行程，3)在熔融金屬的鑄造過程中承受熱壓力和金屬靜壓力，以及4)這些處理步驟之間包含的物理處理。構造此強度的殼模通常需要至少5層耐火漿料以及產生通常4mm至10mm厚的模壁的耐火灰泥(stucco)，從而需要大量耐火材料。這些層還需要長時間來使粘結劑干燥和變硬，從而導致處理過程緩慢，在處理過程庫存方面需要相當大的工作量。

粘結的耐火殼模通常裝載為一批或裝載如連續爐內，通過氣體或油的燃燒來加熱并加熱至1600°F到2000°F。通過對殼模外表面的輻射和傳導來加熱耐火殼模。通常，烤爐所產生的熱量的小于5％由耐火模具吸收，并且，烤爐所產生的熱量的大于95％通過經過烤爐排放系統排出而浪費掉。

將加熱的耐火模具從烤爐移除，并將熔融金屬或合金鑄造在這些耐火模具中。鑄造時升高的模具溫度是鑄造高熔化溫度合金(例如鐵合金)用于防止澆鑄不滿、夾氣、熱撕裂和收縮缺陷所需的。

熔模鑄造的趨勢是，將耐火殼模制造得盡可能薄，以降低如上所述的模具的成本。薄殼模的使用已要求使用支撐介質來防止模具故障，如授予Chandley等人的美國專利5,069,271中所描述的。’271專利公開了制造得盡可能薄的粘結陶瓷殼模的使用，例如小于0.12英寸的厚度。在將未粘結的支撐顆粒介質從預熱爐去除之后，將該介質在薄熱耐火殼模周圍壓緊。該未粘結的支撐介質用來抵抗鑄造過程中施加至殼模的應力，以防止模具故障。

然而，在從模具預熱爐移除之后并用支撐介質包圍殼體之后，薄殼模比更厚的模具更快速地冷卻。此快速冷卻在鑄造時導致更低的模具溫度。低模具溫度會使得具體地在薄鑄件中產生缺陷，例如澆鑄不滿、收縮、夾氣和熱撕裂。

授予Redemske的US6,889,745教導了一種熱學上有效的用于加熱粘結的耐火模具的透氣壁的方法，其中，模壁限定模腔，將熔融金屬或合金澆鑄在模腔中。通過將熱量從在模腔內流動的熱氣轉移至模壁，來加熱模壁。使熱氣從模具外部的熱氣源流過模腔和透氣模壁到達模具外部的低壓區域，以控制模壁的內表面的溫度。不管’745專利中描述的模具加熱工藝的有用性如何，都已經觀察到不均勻的圖案消除和不均勻的模具加熱，其中，模具頂部加熱得比底部快，這會導致在頂部處外殼破裂并在導致在底部處圖案消除不完全。這可通過以更慢的速度加熱薄殼耐火模具以促進溫度均勻性來解決，但是會導致非常長的燒盡(burn-out)周期；長達7小時。另外，當粘結劑從模壁燃盡時由于初始低透氣性的原因，圖案消除會是有問題的，這是由于以(由差透氣性控制的)低燃燒速度啟動和操作燃燒器時有困難，導致燃燒器多次重新啟動以產生可靠的火焰。另外，對于如上所述的具有相對較高的通過模具的透氣性的薄殼耐火模具，’745專利中描述的模具加熱方法是有用的，但是，對于具有相對較低的透氣性或沒有透氣性的厚殼耐火模具，這是無用的。

因此，希望的是提供耐火模具和制造并使用模具的方法，該方法能夠在模具中保持均勻的模具溫度且對于所有類型的耐火模具都是有用的，不管模壁的厚度透氣性如何。

發明內容

在一個典型實施例中，公開了一種使用粘結耐火模具的方法。該方法包括，在包括能熱移除材料的非永久性圖案上形成耐火模具，該耐火模具包括：模壁，該模壁包括耐火材料并限定澆口、澆道和模腔，該澆道具有通向澆口的澆道入口以及通向模腔的澆道出口；延伸貫穿模壁的排氣口；以及覆蓋排氣口的透氣耐火材料，非永久性圖案具有澆口部分，該澆口部分具有與澆口入口流體連通并朝著澆口出口延伸的澆口通道。該方法還包括，用熱氣加熱耐火模具，以去除能熱移除材料，其中，通過排氣口將熱氣的一部分從耐火模具排放。

當結合附圖時，從本發明的以下詳細描述中，本發明的以上特征和優點以及其他特征和優點將變得顯而易見。

附圖說明