熔模铸造型芯、浇注、清理课件.ppt
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- 关 键 词:
- 铸造 浇注 清理 课件
- 资源描述:
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1、2.4 2.4 熔模铸造型芯熔模铸造型芯陶瓷型芯实例陶瓷型芯实例为什么要使用型芯?为什么要使用型芯?当当铸件内腔过于窄小或形状复杂铸件内腔过于窄小或形状复杂,常规的涂挂涂常规的涂挂涂料、撒砂等工序根本无法实施,或内腔型壳无法料、撒砂等工序根本无法实施,或内腔型壳无法干燥硬化时,就必须使用预制的型芯来形成铸件干燥硬化时,就必须使用预制的型芯来形成铸件内腔。内腔。陶瓷型芯是用陶瓷型芯是用粉状耐火材料粉状耐火材料(石英玻璃粉或刚玉(石英玻璃粉或刚玉粉)和粉)和作为增塑剂的蜡料作为增塑剂的蜡料(石蜡或蜂蜡等)以及一(石蜡或蜂蜡等)以及一些其他附加物些其他附加物混成浆料的物质混成浆料的物质,在金属型中压
2、制成,在金属型中压制成型,经型,经高温烧结高温烧结而成的陶瓷质型芯。制熔模时,把而成的陶瓷质型芯。制熔模时,把陶瓷型芯放在相应的位置上,使陶瓷型芯组成熔模陶瓷型芯放在相应的位置上,使陶瓷型芯组成熔模上的小孔洞,上的小孔洞,留在熔模中留在熔模中,并,并露出型芯的芯露出型芯的芯头部分头部分。制壳时,陶。制壳时,陶瓷型芯瓷型芯便借助芯头与便借助芯头与型壳组成一体型壳组成一体,成为,成为型壳的一部分,用它型壳的一部分,用它来形成铸件的复杂内来形成铸件的复杂内腔。腔。芯头自由端示意图芯头自由端示意图a a)焙烧前)焙烧前 b b)焙烧后)焙烧后1-1-陶瓷型芯,陶瓷型芯,2-2-熔模,熔模,3-3-型壳
3、,型壳,4-4-自由端蜡层自由端蜡层陶瓷陶瓷型芯型芯单晶单晶叶片叶片陶瓷型芯实例陶瓷型芯实例对型芯的基本要求对型芯的基本要求 耐火度高耐火度高 (高于合金的浇注温度)(高于合金的浇注温度)热膨胀率低,尺寸稳定热膨胀率低,尺寸稳定 (4 41010-6-6/)足够的强度足够的强度 (常温强度和高温强度)(常温强度和高温强度)化学稳定性好化学稳定性好 (不污染合金)(不污染合金)溃散性好,易脱除溃散性好,易脱除 (大多采用化学腐蚀法,(大多采用化学腐蚀法,孔隙率约孔隙率约20%20%40%40%)2.4.12.4.1概述概述型芯的种类型芯的种类按成型方法和工艺特点可分为:按成型方法和工艺特点可分为
4、:热压注陶瓷型芯热压注陶瓷型芯传递成形陶瓷型芯传递成形陶瓷型芯灌浆成形陶瓷型芯灌浆成形陶瓷型芯水溶型芯水溶型芯水玻璃型芯水玻璃型芯替换粘结剂型芯替换粘结剂型芯细管型芯细管型芯2.4.2 2.4.2 热压注陶瓷型芯热压注陶瓷型芯成分组成成分组成石英玻璃(基体材料)石英玻璃(基体材料)矿化剂矿化剂增塑剂增塑剂表面活性剂表面活性剂(1 1)二氧化硅基陶瓷型芯二氧化硅基陶瓷型芯 石英玻璃在熔点以下处于介稳定状态,在热力石英玻璃在熔点以下处于介稳定状态,在热力学上是不稳定的,当加热到一定温度(透明石英学上是不稳定的,当加热到一定温度(透明石英玻璃为玻璃为12001200,不透明的,不透明的1100110
5、0),开始转变为),开始转变为方石英方石英,此转变过程称,此转变过程称“析晶析晶”,同时,同时体积增体积增大大。当冷却至。当冷却至180180270270时,方石英又由时,方石英又由型转型转变为变为型,同时体积缩小。型,同时体积缩小。石英玻璃石英玻璃存在析晶反应存在析晶反应有害方面:有害方面:体积变化,产生网状裂纹,降体积变化,产生网状裂纹,降 低强度低强度有利方面:有利方面:玻璃态玻璃态转化为转化为晶态晶态,抑止了玻,抑止了玻 璃态软化的黏性流动,提高高温抗变形能璃态软化的黏性流动,提高高温抗变形能 力;析晶体积膨胀抵消了一部分烧结收缩力;析晶体积膨胀抵消了一部分烧结收缩石英玻璃石英玻璃影响
6、析晶的因素影响析晶的因素粒度粒度杂质含量杂质含量石英玻璃的烧结和析晶同时开始于石英玻璃的烧结和析晶同时开始于11001100 12001200,烧成温度很难掌握,烧成温度很难掌握 加入矿化剂可降低烧结温度加入矿化剂可降低烧结温度常用矿化剂:常用矿化剂:氧化铝系氧化铝系 氧化钙系氧化钙系 氧化锆系氧化锆系矿化剂矿化剂增塑剂增塑剂增加陶瓷浆料的塑性,保证压注成形增加陶瓷浆料的塑性,保证压注成形常用增塑剂:常用增塑剂:石蜡、蜂蜡、硬脂酸石蜡、蜂蜡、硬脂酸为增加坯料强度,也加入为增加坯料强度,也加入高聚物高聚物(聚乙烯)(聚乙烯)增塑剂的用量对型芯孔隙率、抗弯强度、体增塑剂的用量对型芯孔隙率、抗弯强度
7、、体积密度和烧成收缩率均有影响积密度和烧成收缩率均有影响l加入方法:加入方法:将将蜡蜡熔融加入粉料中制成具有一定熔融加入粉料中制成具有一定流动性的陶瓷浆料,以便形成坯体。流动性的陶瓷浆料,以便形成坯体。l加入量:加入量:一般为粉料的一般为粉料的15%15%20%20%,在保证成形,在保证成形的条件下尽量少加,以减少收缩,增加强度。的条件下尽量少加,以减少收缩,增加强度。增加粉料颗粒与增塑剂的润湿,使两者能增加粉料颗粒与增塑剂的润湿,使两者能 够很好的混合、包覆够很好的混合、包覆 常用表面活性剂:常用表面活性剂:油酸、脂肪醇油酸、脂肪醇添加量:粉料质量分数的添加量:粉料质量分数的0.5%0.5%
8、1.0%1.0%表面活性剂表面活性剂二氧化硅基陶瓷型芯二氧化硅基陶瓷型芯特点特点 石英玻璃很容易被碱金属盐所溶蚀形成可溶石英玻璃很容易被碱金属盐所溶蚀形成可溶性硅酸盐而脱除型芯,脱芯时间随性硅酸盐而脱除型芯,脱芯时间随KOHKOH或或NaOHNaOH溶溶液的浓度和温度的不同而有所差别。液的浓度和温度的不同而有所差别。因此氧化硅基型芯的脱除是比较容易的。因此氧化硅基型芯的脱除是比较容易的。当型芯使用温度大于当型芯使用温度大于15501550,用于单晶浇注,用于单晶浇注时,叶片的合格率会受到影响,尤其是合金中含时,叶片的合格率会受到影响,尤其是合金中含AlAl、HfHf和和C C时,在时,在155
9、01550以上硅基型芯会与之发以上硅基型芯会与之发生化学反应,因此石英玻璃基型芯生化学反应,因此石英玻璃基型芯只适合生产柱只适合生产柱晶和单晶叶片晶和单晶叶片,不能用于更高温度的定向凝固合,不能用于更高温度的定向凝固合金。金。(2 2)氧化铝基陶瓷型芯)氧化铝基陶瓷型芯 生产内腔更复杂的空心涡轮叶片,内腔为网生产内腔更复杂的空心涡轮叶片,内腔为网格式气冷结构,要求陶芯有更高的强度,需采用格式气冷结构,要求陶芯有更高的强度,需采用氧化铝陶瓷型芯。氧化铝陶瓷型芯。国内以国内以621621所(北京航材院)为首,以俄罗斯所(北京航材院)为首,以俄罗斯样品和资料为参考,开展了大量研究,已通过鉴样品和资料
10、为参考,开展了大量研究,已通过鉴定。目前存在问题:定。目前存在问题:强度尚不够高,除芯困难强度尚不够高,除芯困难。材料均不是中性,常加材料均不是中性,常加易溃散剂易溃散剂氧化铝基陶瓷型芯的成分氧化铝基陶瓷型芯的成分主体为氧化铝主体为氧化铝含第二种材料:氧化镁、或氧化钇、或含第二种材料:氧化镁、或氧化钇、或 氧化铒氧化铒为多孔结构为多孔结构高孔隙率高孔隙率表面完整且致密表面完整且致密有密度梯度有密度梯度氧化铝基陶瓷型芯的结构氧化铝基陶瓷型芯的结构2.4.3 2.4.3 热压注陶瓷型芯热压注陶瓷型芯制芯工艺制芯工艺浆料制备浆料制备 压制型芯坯体压制型芯坯体 装钵和填充填料装钵和填充填料焙烧焙烧强化
11、强化 石英玻璃硅质型芯配方石英玻璃硅质型芯配方原料原料SiOSiO2 2AlAl2 2O O3 3增塑剂增塑剂比例比例(wt%)(wt%)858515152020浆料制备浆料制备 混料时将按比例称好的混料时将按比例称好的石英玻璃石英玻璃和和氧化铝氧化铝原料原料进行球磨混合进行球磨混合1010小时,然后将增塑剂放入加热搅小时,然后将增塑剂放入加热搅拌机内在拌机内在100100110110时进行保温,加入混合好的时进行保温,加入混合好的原料,并同时搅拌,搅拌时间为原料,并同时搅拌,搅拌时间为1212小时。将配制小时。将配制好的料浆浇成锭块备用或直接压注陶芯。好的料浆浇成锭块备用或直接压注陶芯。浆料
12、的浆料的流动性流动性是重要的基本性能之一。是重要的基本性能之一。压制型芯坯体压制型芯坯体 热压注法制造陶瓷型芯的工艺参数控制类似于压热压注法制造陶瓷型芯的工艺参数控制类似于压注熔模。一般来说压力越大,压注温度越低,陶瓷注熔模。一般来说压力越大,压注温度越低,陶瓷型芯坯体变形越小,尺寸越准确。型芯坯体变形越小,尺寸越准确。浆料压注温度浆料压注温度 /压注压力压注压力 /MPa/MPa压型温度压型温度 /保压时间保压时间 /S/S脱模剂脱模剂 8080120120 2.7 2.74.04.0 30 305050 10 103030 硅油硅油石英玻璃硅质陶瓷型芯坯体压注成形工艺参数石英玻璃硅质陶瓷型
13、芯坯体压注成形工艺参数装钵和填充填料装钵和填充填料 装钵装钵是将压制成是将压制成型的陶瓷型芯坯体型的陶瓷型芯坯体埋入盛有埋入盛有填料填料的钵的钵中,防止型芯在焙中,防止型芯在焙烧过程中变形损坏。烧过程中变形损坏。型芯在匣钵内的放置示意图型芯在匣钵内的放置示意图常用填料:经常用填料:经14001400煅烧煅烧4 46h6h的的工业氧化铝工业氧化铝 (如采用未经处理的工业氧化铝粉作(如采用未经处理的工业氧化铝粉作 填料,在型芯焙烧过程中,都会不同填料,在型芯焙烧过程中,都会不同 程度地与填料反应,造成型芯程度地与填料反应,造成型芯黏砂黏砂,甚至产生甚至产生裂纹裂纹或或龟裂龟裂等缺陷)。等缺陷)。填
14、充:每装一层氧化铝,均需在振幅为填充:每装一层氧化铝,均需在振幅为0.2 0.2 0.5mm0.5mm的振动台上填充填料并振实的振动台上填充填料并振实 1 12min2min。焙烧焙烧 T T600600:排蜡阶段排蜡阶段。去除陶瓷型芯中的增塑剂。去除陶瓷型芯中的增塑剂。为使坯体不产生起皮、鼓泡等缺陷,为使坯体不产生起皮、鼓泡等缺陷,此时升温要缓慢而均匀。当温度升至此时升温要缓慢而均匀。当温度升至 600600左右,陶瓷型芯中的增塑剂基本左右,陶瓷型芯中的增塑剂基本 排出,处于完全松散状态。排出,处于完全松散状态。T T900900:烧结阶段烧结阶段。600600以后可以快速升温至以后可以快速
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