復(fù)雜零件快速精密鑄造方法
【專利說明】復(fù)雜零件快速精密鑄造方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明屬于鑄造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)雜零件快速精密鑄造方法。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]復(fù)雜零件鑄造過程至少包括制造模具、混合球模等步驟。目前復(fù)雜零件快速精密鑄造技術(shù)還存在著若干問題，陶瓷鑄型成型效率低，精度差，生產(chǎn)周期長，特別是不適合復(fù)雜形狀精密鑄件的中、小批量快速制造以及新產(chǎn)品的試制。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于，提供一種復(fù)雜零件快速精密鑄造方法，該方法無需制造金屬模具，陶瓷鑄型成型效率高，精度好，生產(chǎn)周期短，特別適合于復(fù)雜形狀精密鑄件的中、小批量快速制造以及新產(chǎn)品的試制。
[0007]本發(fā)明提供的復(fù)雜零件快速精密鑄造方法，包括以下步驟:
(1)樹脂模具的快速制備應(yīng)用三維造型軟件對需要制備的零件的三維模型進(jìn)行抽殼處理，將實(shí)心零件抽為空心零件，抽殼壁厚為0.6?3mm，然后利用光固化快速成型設(shè)備，制作出零件樹脂模樣；利用光固化快速成型設(shè)備，制作出樹脂澆注系統(tǒng)原型；利用光固化快速成型設(shè)備制作一個外輪廓大于樹脂模樣的一端開口的樹脂模殼，將樹脂模樣、澆注系統(tǒng)以及樹脂模殼組裝在一起形成樹脂模具，其中樹脂模樣與樹脂模殼之間的距離為5?10mm，用于填充陶瓷漿料形成鑄型；
(2)配置高固相、低粘度陶瓷漿料，配料:取去離子水或蒸餾水，按照固相體積分?jǐn)?shù)為50%?60%取粒徑為I?500 μ m的陶瓷粉體；將有機(jī)單體和交聯(lián)劑按10:1?30:1的質(zhì)量比混合，其加入量為水重量的10?30%，有機(jī)單體是水溶性丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺，交聯(lián)劑是N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺或多乙二醇二甲基丙烯酸；取聚丙烯酸鹽、聚甲基丙烯酸鹽、羥酸鹽或檸檬酸鹽作為分散劑，其加入量是陶瓷粉體重量的0.5?2.0%;取聚乙二醇作為增塑劑，其加入量為陶瓷粉體重量的I?5%; b、混合球磨:將有機(jī)單體和交聯(lián)劑的混合物、分散劑和增塑劑加入到去離子水或蒸餾水中，調(diào)節(jié)PH值為9-10，然后再加入陶瓷粉體攪拌均勻，最后放入球磨機(jī)中球磨，球磨時間為2?30h，球料比為1:1?2: 1，形成陶瓷漿料；C、除氣:對陶瓷漿料進(jìn)行真空攪拌或振動除氣；d、加入引發(fā)劑和催化劑:向真空攪拌除氣后的陶瓷漿料中加入引發(fā)劑過硫酸銨水溶液和催化劑四甲基乙二胺，并攪拌均勻，其中引發(fā)劑的加入量為有機(jī)單體質(zhì)量的0.2%?2%，催化劑的加入量為有機(jī)單體質(zhì)量的0.02?0.1% ;
(3)凝膠注模成型:將陶瓷漿料澆注在樹脂熔模和樹脂模殼之間的空腔中，自然凝膠化；
(4)干燥:待陶瓷料漿凝膠化后，將其放置在10°C?40°C，相對濕度90%以上進(jìn)行干燥；
(5)焙燒:待陶瓷鑄型干燥后，將其放入焙燒爐中，以5-10°C/h的升溫速率自室溫升至300°C，再以100°C/h的升溫速率自300°C升溫至1500 °C，在1550°C保溫3小時，經(jīng)燒結(jié)后，最終得到完整的陶瓷鑄型；
(6)精密鑄造成型:最后，澆注液態(tài)金屬，待冷卻后，得到最終的精密鑄件。
[0008]本發(fā)明提供的復(fù)雜零件快速精密鑄造方法，其有益效果在于，該方法無需制造金屬模具，陶瓷鑄型成型效率高，精度好，生產(chǎn)周期短，特別適合于復(fù)雜形狀精密鑄件的中、小批量快速制造以及新產(chǎn)品的試制。
[0009]
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合一個實(shí)施例，對本發(fā)明提供的復(fù)雜零件快速精密鑄造方法進(jìn)行詳細(xì)的說明。
實(shí)施例
[0011](I)樹脂模具的快速制備應(yīng)用三維造型軟件對需要制備的零件的三維模型進(jìn)行抽殼處理，將實(shí)心零件抽為空心零件，抽殼壁厚為3mm，然后利用光固化快速成型設(shè)備，制作出零件樹脂模樣；利用光固化快速成型設(shè)備，制作出樹脂澆注系統(tǒng)原型；利用光固化快速成型設(shè)備制作一個外輪廓大于樹脂模樣的一端開口的樹脂模殼，將樹脂模樣、澆注系統(tǒng)以及樹脂模殼組裝在一起形成樹脂模具，其中樹脂模樣與樹脂模殼之間的距離為10mm，用于填充陶瓷漿料形成鑄型；
(2)配置高固相、低粘度陶瓷漿料a、配料:取去離子水或蒸餾水，按照固相體積分?jǐn)?shù)為50%%取粒徑為300 μ m的陶瓷粉體；將有機(jī)單體和交聯(lián)劑按10: I的質(zhì)量比混合，其加入量為水重量的30%，有機(jī)單體是水溶性丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺，交聯(lián)劑是N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺或多乙二醇二甲基丙烯酸；取聚丙烯酸鹽、聚甲基丙烯酸鹽、羥酸鹽或檸檬酸鹽作為分散劑，其加入量是陶瓷粉體重量的9.0%；取聚乙二醇作為增塑劑，其加入量為陶瓷粉體重量的5%; b、混合球磨:將有機(jī)單體和交聯(lián)劑的混合物、分散劑和增塑劑加入到去離子水或蒸餾水中，調(diào)節(jié)pH值為10，然后再加入陶瓷粉體攪拌均勻，最后放入球磨機(jī)中球磨，球磨時間為0h，球料比為2: 1，形成陶瓷漿料；C、除氣:對陶瓷漿料進(jìn)行真空攪拌或振動除氣；d、加入引發(fā)劑和催化劑:向真空攪拌除氣后的陶瓷漿料中加入引發(fā)劑過硫酸銨水溶液和催化劑四甲基乙二胺，并攪拌均勻，其中引發(fā)劑的加入量為有機(jī)單體質(zhì)量的2%，催化劑的加入量為有機(jī)單體質(zhì)量的0.1% ;
(3)凝膠注模成型:將陶瓷漿料澆注在樹脂熔模和樹脂模殼之間的空腔中，自然凝膠化；
(4)干燥:待陶瓷料漿凝膠化后，將其放置在40°C，相對濕度90%以上進(jìn)行干燥；
(5)焙燒:待陶瓷鑄型干燥后，將其放入焙燒爐中，以10°C/h的升溫速率自室溫升至300°C，再以100°C/h的升溫速率自300°C升溫至1500 °C，在1550°C保溫3小時，經(jīng)燒結(jié)后，最終得到完整的陶瓷鑄型；
(6)精密鑄造成型:最后，澆注液態(tài)金屬，待冷卻后，得到最終的精密鑄件。
[0012]復(fù)雜零件快速精密鑄造方法，該方法無需制造金屬模具，陶瓷鑄型成型效率高，精度好，生產(chǎn)周期短，特別適合于復(fù)雜形狀精密鑄件的中、小批量快速制造以及新產(chǎn)品的試制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種復(fù)雜零件快速精密鑄造方法，其特征在于:所述方法包括以下步驟: (1)樹脂模具的快速制備應(yīng)用三維造型軟件對需要制備的零件的三維模型進(jìn)行抽殼處理，將實(shí)心零件抽為空心零件，抽殼壁厚為0.6?3mm，然后利用光固化快速成型設(shè)備，制作出零件樹脂模樣；利用光固化快速成型設(shè)備，制作出樹脂澆注系統(tǒng)原型；利用光固化快速成型設(shè)備制作一個外輪廓大于樹脂模樣的一端開口的樹脂模殼，將樹脂模樣、澆注系統(tǒng)以及樹脂模殼組裝在一起形成樹脂模具，其中樹脂模樣與樹脂模殼之間的距離為5?10mm，用于填充陶瓷漿料形成鑄型； (2)配置高固相、低粘度陶瓷漿料，配料:取去離子水或蒸餾水，按照固相體積分?jǐn)?shù)為50%?60%取粒徑為I?500 μ m的陶瓷粉體；將有機(jī)單體和交聯(lián)劑按10:1?30:1的質(zhì)量比混合，其加入量為水重量的10?30%，有機(jī)單體是水溶性丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺，交聯(lián)劑是N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺或多乙二醇二甲基丙烯酸；取聚丙烯酸鹽、聚甲基丙烯酸鹽、羥酸鹽或檸檬酸鹽作為分散劑，其加入量是陶瓷粉體重量的0.5?2.0%;取聚乙二醇作為增塑劑，其加入量為陶瓷粉體重量的I?5%; b、混合球磨:將有機(jī)單體和交聯(lián)劑的混合物、分散劑和增塑劑加入到去離子水或蒸餾水中，調(diào)節(jié)PH值為9-10，然后再加入陶瓷粉體攪拌均勻，最后放入球磨機(jī)中球磨，球磨時間為2?30h，球料比為1:1?2: 1，形成陶瓷漿料；C、除氣:對陶瓷漿料進(jìn)行真空攪拌或振動除氣；d、加入引發(fā)劑和催化劑:向真空攪拌除氣后的陶瓷漿料中加入引發(fā)劑過硫酸銨水溶液和催化劑四甲基乙二胺，并攪拌均勻，其中引發(fā)劑的加入量為有機(jī)單體質(zhì)量的0.2%?2%，催化劑的加入量為有機(jī)單體質(zhì)量的0.02?0.1% ; (3)凝膠注模成型:將陶瓷漿料澆注在樹脂熔模和樹脂模殼之間的空腔中，自然凝膠化； (4)干燥:待陶瓷料漿凝膠化后，將其放置在10°C?40°C，相對濕度90%以上進(jìn)行干燥； (5)焙燒:待陶瓷鑄型干燥后，將其放入焙燒爐中，以5-10°C/h的升溫速率自室溫升至300°C，再以100°C/h的升溫速率自300°C升溫至1500 °C，在1550°C保溫3小時，經(jīng)燒結(jié)后，最終得到完整的陶瓷鑄型； (6)精密鑄造成型:最后，澆注液態(tài)金屬，待冷卻后，得到最終的精密鑄件。
【專利摘要】本發(fā)明提出一種復(fù)雜零件快速精密鑄造方法，該方法利用光固化快速成型技術(shù)制備出樹脂零件原型、澆注系統(tǒng)樹脂原型和樹脂工藝模殼，然后將它們組合在一起形成模具；利用凝膠注模成型技術(shù)將高固相、低粘度的陶瓷漿料灌入模具型腔中，快速原位固化形成陶瓷鑄型坯體；經(jīng)干燥、燒失樹脂原型、燒結(jié)，獲得包含有澆注系統(tǒng)的陶瓷鑄型；最后把高溫金屬液澆注到陶瓷鑄型中，待其冷卻后，機(jī)械破除陶瓷鑄型，獲得精密鑄件。該方法無需制造金屬模具，陶瓷鑄型成型效率高，精度好，生產(chǎn)周期短，特別適合于復(fù)雜形狀精密鑄件的中、小批量快速制造以及新產(chǎn)品的試制。
【IPC分類】B22C9-04
【公開號】CN104741530
【申請?zhí)枴緾N201310723218
【發(fā)明人】陳玉光
【申請人】青島玉光精鑄廠
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2013年12月25日