一种改善多型腔陶瓷模壳在定向凝固工艺中底部变形的方法,包括:1)根据设计铸件形状分别制作多个铸件蜡模,制作承托它们的、顶面具有凸盘的蜡模底盘,凸盘上设有中心支柱;将多个铸件蜡模以中心支柱为中心,环向排布在蜡模底盘上的预留空间内,它们通过各自横浇道连接中心支柱顶部的共同浇口;2)用组装的蜡模根据精密铸造的方法制作陶瓷模壳;形成底面具有内凹平台的多型腔陶瓷模壳;3)将多型腔陶瓷模壳放置在真空定向凝固炉内,使陶瓷模壳的环形底面与水冷盘表面紧密接触。它通过在多型腔陶瓷模壳的底部形成允许变形的内凹型腔,来换取多型腔陶瓷模壳上对应浇注型腔的环形底面与水冷盘紧密接触,避免“浇漏现象”带来的一系列问题。
1.一种改善多型腔陶瓷模壳在定向凝固工艺中底部变形的方法,包括下列顺序步骤:1).xa0根据设计的铸件形状分别制作多个铸件蜡模,并制作承托这些铸件蜡模的蜡模底盘,该蜡模底盘的顶面中心部分为向上凸起的凸盘、外缘圆环部分用于排布铸件蜡模,凸盘上设有向上竖起的中心支柱;将多个铸件蜡模以支柱为中心,环向排布在蜡模底盘的圆环部分内,这些铸件蜡模顶部通过各自横浇道连接中心支柱上部的共同浇口;2).xa0用步骤1)组装的蜡模根据精密铸造的方法制作陶瓷模壳,在粘桨淋砂过程中将蜡模底盘的底部和侧面进行清净,经脱蜡和焙烧,形成多型腔陶瓷模壳,该多型腔陶瓷模壳的底面中心部分为内凹平台;将多型腔陶瓷模壳的中心支柱空腔从上部堵塞,防止浇注时金属液进入;3).xa0将多型腔陶瓷模壳放置在真空定向凝固炉内,使陶瓷模壳的环形底面与真空定向凝固炉内的水冷盘表面紧密接触。
2.根据权利要求1所述改善多型腔陶瓷模壳在定向凝固工艺中底部变形的方法,其特征在于:所述蜡模底盘上的凸盘高度为0.5~5mm。
3.根据权利要求1或2所述改善多型腔陶瓷模壳在定向凝固工艺中底部变形的方法,其特征在于:所述蜡模底盘上的凸盘外缘与铸件蜡模底面的最近间距≥10mm。
4.根据权利要求1所述改善多型腔陶瓷模壳在定向凝固工艺中底部变形的方法,其特征在于:步骤2)中成型的多型腔陶瓷模壳的环形底面进行研磨处理,直至达到与真空定向凝固炉内水冷盘表面紧密接触的平整状态。技术领域
本发明涉及定向凝固技术,具体是一种改善多型腔陶瓷模壳在定向凝固工艺中底部变形的方法。
背景技术
定向凝固是指在熔模精密铸造型壳中建立特定方向的温度梯度、使熔融合金沿着与热流相反的方向按照要求的结晶取向凝固的一种铸造工艺,即在定向凝固工艺中,将铸件的成型模壳-陶瓷模壳放置在真空定向凝固炉内的水冷盘上形成温度梯度,使浇入陶瓷模壳内的熔融合金随着特定方向的温度梯度进行定向凝固,从而获得要求结晶的铸件。在实际生产过程中,为了提高生产效率,通常会采用一模多腔的模壳进行铸件浇注,即采用多个型腔的陶瓷模壳同时进行相同或不同形状(通常为相同形状)的铸件浇注。这种多型腔陶瓷模壳的成型分解流程参见图1所示,根据设计的铸件形状分别制作多个铸件蜡模1,并制作承托这些铸件蜡模1的蜡模底盘3,这些铸件蜡模1以蜡模底盘3上的中心支柱2为中心,环向排布在蜡模底盘3的顶面外缘处,这些铸件蜡模1通过各自横浇道10连接共同浇口9,蜡模底盘3上的中心支柱2上端延伸至浇口9处(如图1a所示);通过对该树形蜡模制作陶瓷模壳4,形成多型腔陶瓷模壳4,这些型腔6所享同一个模体(如图1b和图1c所示)。由于多型腔陶瓷模壳4的模体底盘直径通常很大、且底盘上的中心部位和外缘部位的结构存在很大差别,在定向凝固工艺中,放置在水冷盘5上的多型腔陶瓷模壳4因烧结和预热过程中受热后,其底部外缘会发生相对变形现象,具体变形情况是,多型腔陶瓷模壳4的粗大厚实的中心支柱2向下凸起、紧顶水冷盘5,而多型腔陶瓷模壳4的底部外缘则向上翘起,从而使多型腔陶瓷模壳4的底部形成了微型的锥形结构,变得不平整(如图1c所示),这个不平整使多型腔陶瓷模壳4外缘处的型腔6底部开口露出,水冷盘5无法对其进行封堵,从而导致熔融的高温合金随着型腔6底部的开口发生“浇漏现象”,其不仅造成了铸件浇注原材料的浪费、影响生产效率,而且更为严重的是,浇漏出来的高温合金会损伤造价昂贵的真空定向凝固炉,造成巨大的经济损失。针对上述技术问题,目前行业内普遍采取的措施是,将成型的多型腔陶瓷模壳在装入真空定向凝固炉之前,对其底部的中心部位进行研磨处理,这不仅工人劳动强度大,作业效率低下,而且研磨的面积、深度与平整度在很大程度上取决于工人主观经验判断,缺乏科学合理的解决手段。
发明内容
本发明的目的在于:针对上述多型腔陶瓷模壳在定向凝固工艺中应用的特殊性,以及其在定向凝固工艺中存在的底部变形问题,提供一种简单易行、可靠实用、有效改善多型腔陶瓷模壳在定向凝固工艺中底部变形的方法。本发明采用的技术方案是,一种改善多型腔陶瓷模壳在定向凝固工艺中底部变形的方法,包括下列顺序步骤:1).xa0根据设计的铸件形状分别制作多个铸件蜡模,并制作承托这些铸件蜡模的蜡模底盘,该蜡模底盘的顶面中心部分为向上凸起的凸盘、外缘圆环部分用于排布铸件蜡模,凸盘上设有向上竖起的中心支柱;将多个铸件蜡模以支柱为中心,环向排布在蜡模底盘的圆环部分内,这些铸件蜡模顶部通过各自横浇道连接中心支柱上部的共同浇口;2).xa0用步骤1)组装的蜡模根据精密铸造的方法制作陶瓷模壳,在粘桨淋砂过程中将蜡模底盘的底部和侧面进行清净,经脱蜡和焙烧,形成多型腔陶瓷模壳,该多型腔陶瓷模壳的底面中心部分为内凹平台;将多型腔陶瓷模壳的中心支柱空腔从上部堵塞,防止浇注时金属液进入;3).xa0将多型腔陶瓷模壳放置在真空定向凝固炉内,使陶瓷模壳的环形底面与真空定向凝固炉内的水冷盘表面紧密接触。所述蜡模底盘上的凸盘高度为0.5~5mm。所述蜡模底盘上的凸盘外缘与铸件蜡模底面的最近间距≥10mm。步骤2)中成型的多型腔陶瓷模壳的环形底面进行研磨处理,直至达到与真空定向凝固炉内水冷盘表面紧密接触的平整状态。本发明的有益效果是:上述简单易行的方法通过在多型腔陶瓷模壳的底部形成允许变形的内凹型腔,来换取多型腔陶瓷模壳上对应浇注型腔的环形底面与水冷盘可靠、紧密地接触,从而有效避免“浇漏现象”带来的一系列问题,使企业的生产成本得到有效控制,大幅提高了企业的生产效益,实用性强。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。图1是现有多型腔陶瓷模壳的成型分解流程示意图。图2是本发明的成型分解流程示意图。
具体实施方式
参见图2:本发明为改善多型腔陶瓷模壳在定向凝固工艺中底部变形的方法,该方法是基于在多型腔陶瓷模壳的底部形成允许变形的内凹型腔,来换取多型腔陶瓷模壳上对应浇注型腔的环形底面与真空定向凝固炉的水冷盘顶面可靠、紧密地接触的设计思路而提出。本发明具体包括下列顺序步骤:1).xa0根据设计的铸件形状分别制作多个铸件蜡模1,并制作承托这些铸件蜡模1的蜡模底盘3,该蜡模底盘3为圆形盘,在蜡模底盘3的顶面中心部分设有向上凸起的圆形的凸盘7,该凸盘7是以模压或粘贴蜡片的方式成型,凸盘7在蜡模底盘3顶面的凸起高度范围为0.5~5mm,例如0.9mm、2mm、2.7mm或4mm等等,要求蜡模底盘3的顶面圆环部分(即凸盘7外缘与蜡模底盘3的边沿之间部位)预留出排布铸件蜡模1的空间,为了便于铸件蜡模1在蜡模底盘3上排布,以及提高后续成型陶瓷模壳4的结构强度,在凸盘7顶面的中心设有向上竖起的中心支柱2,中心立柱2的顶部以粘接方式设有浇口9(即浇口蜡模);将多个铸件蜡模1以中心支柱2为中心,环向排布在蜡模底盘3上的预留空间内,具体排布方式通常选用粘接方式,使这些铸件蜡模1在蜡模底盘3上竖立,蜡模底盘3上的铸件蜡模1间隔密度根据排布的数量合理分配,最好要求蜡模底盘3上的铸件蜡模1环向均匀排布,这些铸件蜡模1的顶部通过各自横浇道10(即浇道蜡模)连接至中心支柱2顶部的共同浇口9,这样在后续成型陶瓷模壳4上通过一个浇口即可实现所有型腔的浇注;为了便于蜡模上后续的陶瓷模壳成型以及确保成型陶瓷模壳底部的模壳厚度,要求蜡模底盘3上的凸盘7外缘与排布好的铸件蜡模1底面的最近间距≥10mm,例如12mm、15mm等等(本步骤如图2a所示);2).xa0用步骤1)组装的蜡模(即中心支柱2、铸件蜡模1、横浇道10、浇口9等),根据精密铸造的方法(即粘桨淋砂等工序)制作陶瓷模壳4,在粘桨淋砂过程中将蜡模底盘3的底部和侧面进行清净,要求蜡模底盘3的圆周侧壁和底面保持清洁,即蜡模底盘3的圆周侧壁和底面处于完全裸露状态,以便于脱蜡和形成平整的模壳底面,减轻后续研磨处理的难度(本步骤如图2b所示);通过对陶瓷模壳进行脱蜡、烧残蜡处理,最终形成具有多个内空的多型腔陶瓷模壳4,该多型腔陶瓷模壳4的底面中心部分具有匹配蜡模底盘3上凸盘7高度的内凹平台(即内凹型腔8),即多型腔陶瓷模壳4的底面形成了环形底面;对该多型腔陶瓷模壳4的环形底面稍加研磨处理,即可达到与真空定向凝固炉内水冷盘5表面可靠、紧密接触的平整状态,这种研磨处理相较传统整个底面的研磨处理而言,研磨面积和厚度减少、待研磨位置易于确认,不仅工人的劳动强度大幅减轻,而且陶瓷模壳底面的平整度易于保证;将多型腔陶瓷模壳4的中心支柱空腔(蜡模溶化后形成的)从上部堵塞,防止浇注时金属液进入:3).xa0将多型腔陶瓷模壳4放置在真空定向凝固炉内,使多型腔陶瓷模壳4的环形底面与真空定向凝固炉内的水冷盘5(即水冷铜盘)表面可靠、紧密地接触,由水冷盘5将多型腔陶瓷模壳4外缘处的型腔6底部开口封堵,即便多型腔陶瓷模壳4的底部在烧结、预热过程中受热后变形,其底部形成的预变形内凹型腔8具有中心支柱部分下凸的充分行程空间,从而确保多型腔陶瓷模壳4上对应浇注型腔6的环形底面与水冷盘5可靠、紧密地接触(本步骤如图2c所示)。