[發明專利]基于熔融石英、抗變形的型殼

有效

• 申請號: 201810926293.4
• 申請日: 2016-05-13
• 公開（公告）號: CN108840673B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 謝金群;魏劍輝;陳雙;陸敏
• 申請（專利權）人: 上海萬澤精密鑄造有限公司
• 主分類號: C04B35/16
• 分類號: C04B35/16;C04B35/14;C04B35/622
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• 代理人: 暫無信息

本發明涉及基于熔融石英、抗變形的型殼，包括型殼面層和多層型殼背層，型殼面層由型殼面層漿料及面層撒砂材料固化結合成型，該型殼面層漿料中的配制漿料用鋯英粉的粒徑為300目至1250目，面層撒砂層的骨料為鋯英粉，其粒徑為100至150目；型殼背層由型殼背層漿料及背層撒砂材料固化結合成型，該型殼背層漿料中的配制漿料用熔融石英粉和熔融石英砂的粒徑為100目至1250目，背層撒砂層的骨料為石英砂，其粒徑為10至50目；型殼的面層漿料使用鋯英粉，背層漿料使用膨脹系數極小的熔融石英，獲得的型殼熱膨脹系數小，并嚴格控制所用粉體的粒徑，以減小型殼面層與型殼背層之間熱膨脹系數的差異。

技術領域

本發明涉及熔模鑄造技術領域，具體的是基于熔融石英、抗變形的型殼。

背景技術

隨著能源利用效率的提升，基于復雜氣動原理或者流體動力學設計的部件越來越多，其形狀復雜，對于一體性和精度的要求較高。熔模鑄造能夠整體精密鑄造出形狀極為復雜的零件，因此成為生產復雜金屬構件的主要方法甚至是唯一方法。由于熔模精密鑄造過程具有流程長、工序多、影響因素復雜等特點，獲得近凈形鑄件并非易事。在熔模鑄造諸多工序中，有三大關鍵工序對鑄件的尺寸和變形影響較大，分別為蠟模制備、型殼制備、鑄件凝固。蠟模階段尺寸變形容易控制，而鑄件澆注和冷卻過程中金屬與型殼的相互作用對鑄件的收縮變形影響很大，一方面型殼要受到金屬的熱沖擊和機械沖擊，另一方面金屬又通過型殼散熱冷卻和凝固。因此，型殼強度不高和軟化變形是造成鑄件變形重要原因。金屬澆注后，型殼的熱膨脹率越大，鑄件的凝固收縮變形越大。

高溫合金大型薄壁復雜環型鑄件是航空發動機、燃機等常用關鍵部件，由于尺寸大，結構復雜、冶金質量和尺寸精度要求高，而且這些合金鑄件的澆鑄溫度一般在1400～1600℃，因此對熔模鑄造過程中型殼質量提出了很高的要求。但是現有制殼工藝存在鑄件澆鑄收縮率較大，鑄件成形效果不理想等缺點。鑄件結構越復雜，從蠟模至金屬的收縮就越會受結構因素影響，而且通常情況下，不存在數學上的解析解。因此，在模具設計時鑄件各個部位的不同收縮率會使模具設計變得異常復雜，從而導致尺寸精度不易控制的缺點；同時由于型殼在使用過程中極易出現焙燒溫度或保溫時間不到造成的型殼表面毛糙，尤其是高溫合金大型薄壁鑄件制造領域，影響鑄件表面質量，造成鑄件清理困難，由于型殼表面雜質無法去除，因此型殼二次焙燒極易造成型殼開裂，無法回收利用，增加了制造成本。

因此，有必要對高溫合金大型薄壁復雜環型鑄件的型殼制備工藝進行改進，使其滿足鑄件的需求。澆注過程中鑄件的熱應力和型殼強度不高、型殼高溫軟化是造成鑄件收縮大，變形的主要原因。所以，熱膨脹系數小，抵抗變形能力大的型殼對于航空薄壁鑄件至關重要。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于熔融石英的近零收縮率型殼及其制備方法，該型殼在高溫條件下的熱膨脹系數接近于零，具有較強的抵抗變形能力，得到的鑄件精度高。

本發明的技術方案是，一種基于熔融石英的近零收縮率型殼，包括緊貼在預制的蠟膜表面的型殼面層和緊貼在型殼面層外側的多層型殼背層，所述型殼面層由型殼面層漿料及面層撒砂材料固化結合成型，所述型殼面層漿料組分包括硅溶膠、鋯英粉、鋁酸鈷、潤濕劑、消泡劑和加強劑，所述面層撒砂層的骨料為鋯英粉；所述型殼背層由型殼背層漿料及背層撒砂材料固化結合成型，所述型殼背層漿料組分包括硅溶膠、熔融石英粉、熔融石英砂、潤濕劑、消泡劑、蒸餾水和加強劑，所述背層撒砂層的骨料為石英砂；型殼的面層漿料使用鋯英粉，背層漿料使用膨脹系數極小的熔融石英，獲得的型殼熱膨脹系數小。

進一步，該型殼面層漿料中的配制漿料用鋯英粉的粒徑為300目至1250目，所述面層撒砂層的骨料為鋯英粉，其粒徑為100至150目；該型殼背層漿料中的配制漿料用熔融石英粉和熔融石英砂的粒徑為100目至1250目，所述背層撒砂層的骨料為石英砂，其粒徑為10至50目；嚴格控制面層漿料用粉體、面層掛砂層骨料用粉體、背層漿料用粉體、背層掛砂層骨料用粉體的粒徑，以減小型殼面層與型殼背層之間熱膨脹系數的差異，獲得的型殼更加均勻。