[發(fā)明專利]一種鑄造用整體陶瓷澆注過(guò)濾系統(tǒng)及制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210287693.1
• 申請(qǐng)日: 2022-03-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114701060B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 樊自田;楊力;楊亞如;王寅成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B28B17/02
• 分類號(hào): B28B17/02;B28B1/00;B33Y10/00;B33Y40/10;B22C9/08
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 孫楊柳

本發(fā)明涉及一種鑄造用整體陶瓷澆注過(guò)濾系統(tǒng)及制備方法與應(yīng)用，屬于鑄造技術(shù)領(lǐng)域。制備方法包括以下步驟：(1)整體陶瓷澆注過(guò)濾系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括澆道、過(guò)濾器和支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)；(2)多頭分層擠出成形工藝及參數(shù)設(shè)計(jì)，包括澆道、過(guò)濾器、支撐結(jié)構(gòu)的成形參數(shù)，獲得加工指令；(3)澆道、過(guò)濾器、支撐結(jié)構(gòu)的多種漿料材料制備；(4)多頭擠出成形制備整體陶瓷澆注過(guò)濾系統(tǒng)坯體；(5)對(duì)成形坯體進(jìn)行干燥、脫脂、燒結(jié)、支撐材料清除及后處理等，即得到鑄造用整體陶瓷澆注過(guò)濾系統(tǒng)。本發(fā)明可突破傳統(tǒng)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)極限，解決傳統(tǒng)陶瓷過(guò)濾器成形工藝復(fù)雜及過(guò)濾器在澆道中固定困難的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)低成本快速制備整體陶瓷澆注過(guò)濾系統(tǒng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鑄造技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種鑄造用整體陶瓷澆注過(guò)濾系統(tǒng)及制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著軍工、航空航天、汽車、醫(yī)療等領(lǐng)域?qū)Ω叨司荑T件制品純度、性能要求的不斷提高，在精密鑄造中減少氧化夾渣等缺陷的形成顯得極為重要。采用泡沫陶瓷過(guò)濾器可大幅降低金屬澆注過(guò)程中的氧化物等夾雜，提高鑄件性能。

專利文獻(xiàn)CN105837241A公開(kāi)了一種鑄鋼及高溫合金用泡沫陶瓷過(guò)濾器及其制備方法，將陶瓷材料、助燒劑、粘結(jié)劑混合后，經(jīng)泡沫裁切、掛漿、干燥、燒成，即得到泡沫陶瓷過(guò)濾器。制備工藝過(guò)程復(fù)雜、耗時(shí)長(zhǎng)，在燒結(jié)過(guò)程中，大量有機(jī)物燒失對(duì)環(huán)境也會(huì)產(chǎn)生一定的污染。

專利文獻(xiàn)CN109400202?A公開(kāi)了一種泡沫陶瓷過(guò)濾器及其制備方法，以三氧化二鋁、草木灰等為原料制備陶瓷漿料；聚苯乙烯、3-甲基苯乙炔為原料制備共軛微孔聚合物，再與聚丙烯等原料進(jìn)行擠壓發(fā)泡得到泡沫載體；對(duì)泡沫載體進(jìn)行預(yù)處理后加入陶瓷漿料，經(jīng)超聲、擠壓、制坯、干燥、燒結(jié)、冷卻后得到泡沫陶瓷過(guò)濾器。制備工藝復(fù)雜，需要額外引入泡沫載體，浪費(fèi)材料、污染環(huán)境。

上述方法雖然能制備出滿足使用要求的陶瓷泡沫過(guò)濾器，但基于有機(jī)泡沫浸漬法制備的過(guò)濾器孔徑及分布難以精確控制，且工藝復(fù)雜、耗時(shí)長(zhǎng)、對(duì)環(huán)境有一定污染。另外，目前主要通過(guò)控制澆道尺寸或在澆道兩側(cè)設(shè)計(jì)臺(tái)階、卡槽以固定過(guò)濾器，這種固定方式一方面增加了澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難度，延長(zhǎng)其制作周期；另一方面，若配合固定不牢，存在漏氣風(fēng)險(xiǎn)，從而導(dǎo)致鑄件性能下降。因此，需要找到一種生產(chǎn)效率高、制備工藝簡(jiǎn)單的鑄造用整體陶瓷澆注過(guò)濾系統(tǒng)的制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種鑄造用整體陶瓷澆注過(guò)濾系統(tǒng)的制備方法，基于增材制造成形方法制備含過(guò)濾器的澆道坯體，坯體經(jīng)干燥、脫脂、燒結(jié)及后處理，實(shí)現(xiàn)整體陶瓷澆注過(guò)濾系統(tǒng)零件的制備，改變現(xiàn)有澆道和陶瓷過(guò)濾器分開(kāi)制備的生產(chǎn)模式，并且獲得的整體陶瓷澆注過(guò)濾系統(tǒng)零件可以滿足不同種類金屬(鎂合金、鋁合金、鑄鐵、鑄鋼)的澆注需要。

根據(jù)本發(fā)明第一方面，提供了一種鑄造用整體陶瓷澆注過(guò)濾系統(tǒng)的制備方法，包括以下步驟：

S1：設(shè)計(jì)整體陶瓷澆注過(guò)濾系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，該整體陶瓷澆注過(guò)濾系統(tǒng)包括澆口杯、直澆道、直澆道過(guò)濾器、橫澆道、橫澆道過(guò)濾器和內(nèi)澆道；

所述澆口杯位于整體陶瓷澆注過(guò)濾系統(tǒng)上部，所述直澆道與澆口杯連接；所述直澆道過(guò)濾器位于直澆道內(nèi)部，所述直澆道過(guò)濾器用于初次過(guò)濾金屬液；所述橫澆道與直澆道連接，所述橫澆道過(guò)濾器位于橫澆道內(nèi)部，所述橫澆道過(guò)濾器用于再次過(guò)濾金屬液；所述內(nèi)澆道與橫澆道連接，所述內(nèi)澆道用于與待澆注的型腔連接；

S2：確定多頭分層擠出成形工藝的各個(gè)擠出頭直徑、層高、填充率、填充角度和填充模式，獲得整體陶瓷澆注過(guò)濾系統(tǒng)的澆口杯、直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道、過(guò)濾器和支撐結(jié)構(gòu)的加工指令，所述支撐結(jié)構(gòu)用于保護(hù)整體澆注過(guò)濾系統(tǒng)在打印過(guò)程中不發(fā)生坍塌變形；制備所述整體陶瓷澆注過(guò)濾系統(tǒng)的澆口杯、直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道、過(guò)濾器和支撐結(jié)構(gòu)的漿料；

S3：由不同擠出頭分別擠出成形整體陶瓷澆注過(guò)濾系統(tǒng)的澆口杯、直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道、過(guò)濾器和支撐結(jié)構(gòu)的坯體，對(duì)該坯體進(jìn)行干燥、脫脂、燒結(jié)以及支撐結(jié)構(gòu)清除，即得到鑄造用整體陶瓷澆注過(guò)濾系統(tǒng)。