一種失蠟鑄造簡化工藝方法

專利名稱：一種失蠟鑄造簡化工藝方法
技術領域：
本發明涉及一種失蠟鑄造技術中的工藝方法，尤其是一種失蠟鑄造簡化工藝方法。
背景技術：
失蠟鑄造工藝是由古代鑄造工藝發展而來的。距今5000多年前的新石器時代晚期，我國古代工匠就在青銅器的制造中廣泛采用了失蠟鑄造工藝。當時的工匠根據蜂蠟的可塑性和熱揮發性的特點，首先將蜂蠟雕刻成需要形狀的蠟模，再在蠟模外包裹黏土并預留一個小洞，晾干后焙燒，使蠟模氣化揮發，同時黏土則成為陶瓷殼體，殼體內壁留下了蠟模的陰模。這時再將熔化的金屬沿小孔注入殼體，冷卻后打破殼體，即獲得所需的金屬鑄坯。現代失蠟鑄造技術的基本原理并無二致，只不過更加復雜精密，產品模型的設計多采用電腦完成，而不再是手工雕刻。現代失蠟鑄造工藝因其不但可實現首飾的批量精密制造，而且能夠兼顧款式或品種的變化，因此在首飾制造業的生產方式中占據重要的地位。另外，失蠟鑄造技術也大量應用于牙科材料及其他工業產品領域。目前，失蠟鑄造技術主要有兩種工藝方法，方法一是采用樹脂陽模的工藝，圖1 為這種方法的工藝流程框圖，它包括依次進行的步驟根據所設計的產品樣板用快速成型機制作形狀尺寸與所設計產品的款式造型一樣的樹脂模(陽模)；以樹脂模代替傳統的蠟模按一定排列方式種蠟樹；放入鋼制套筒(鋼鈴)中灌注石膏漿，石膏經抽真空、自然硬化、按一定升溫時段烘干、焙燒后得到石膏模(陰模)；熔化金屬進行澆鑄，金屬冷卻后將石膏模放入冷水炸洗，取出鑄件得到鑄坯半成品，再進行后續的滾光、鑲嵌和表面處理等工序。這種工藝方法中，由于中空的石膏模是通過對石膏模進行烘干、焙燒使得樹脂模分解揮發得到的，因此樹脂模只能使用一次，而制作樹脂模的成型材料和支撐材料的費用較高，無疑造成很大的浪費。另一方面，由于樹脂模材料熔點較高，在焙燒石膏模時未能完全分解揮發，往往會出現鑄件砂眼較多，表面的光潔度不夠等問題，不利于后續工序的處理且會增加損耗， 而且如果讓樹脂膜的分解氣體直接排放還會引起環境污染問題。方法二 是采用銀版翻模制作蠟模的工藝，如圖2所示，包括的步驟有先按照前述樹脂陽模工藝制得一個銀版陽模；然后對銀版壓硅膠、硫化、開膠模得到硅膠陰模；再由硅膠陰模注蠟后得到蠟模，經種蠟樹、制石膏模、失蠟澆鑄后得到鑄坯半成品。與上一種方法相比，批量生產時，銀版和硅膠模可反復多次使用，但是增加了六道工序；開膠模需手工操作，膠模的質量與開膠人員的技能密切相關，往往質量波動較大；而且由于在翻模過程當中，經過制銀版、制膠膜和注蠟膜等環節中的多次陽模一陰模轉換，會產生一定的誤差和變形，尤其在一些細小部位更容易走樣，不利于后續工序的加工。

發明內容
為了克服上述現有技術存在的不足，本發明提供一種失蠟鑄造簡化工藝方法，該方法省去了翻模的五道工序，節約了成本。
本發明采用的技術方案是一種失蠟鑄造簡化工藝方法，包括依次進行的種蠟樹、 制石膏模、失蠟澆鑄的步驟，所述種蠟樹步驟之前包括以下步驟
(1)、通過快速成型設備直接成型樹脂陰模，所述樹脂陰模包括模腔，所述模腔與所述失蠟鑄造簡化工藝所要制備產品的形狀一致；
O)、注蠟模將石蠟融化并保溫，在注蠟機中將石蠟注滿樹脂陰模，經冷卻、修整得到蠟模。作為進一步改進，所述樹脂陰模包括上模和下模，所述上模包括上模板、定位凸塊、上模腔以及與所述上模腔連通的上模澆道，所述下模包括下模板、與所述定位凸塊吻合的定位凹槽、與所述上模腔相應的下模腔以及與所述上模澆道相應的下模澆道，所述上模與下模合在一起時所述上模腔與下模腔合在一起形成所述模腔。作為進一步改進，所述定位凸塊和定位凹槽的橫截面形狀為圓形。作為進一步改進，所述上模澆道包括開口在所述上模板側面的上模水口位、與所述上模水口位及上模腔的一個位置連通的上模主流道、以及在所述上模主流道和上模腔的另一位置之間連通的上模次流道，所述下模澆道包括與所述上模水口位相應的下模水口位、與所述上模主流道相應的下模主流道、與所述上模次流道相應的下模次流道。作為進一步改進，所述快速成型設備包括光敏樹脂三維打印快速成型機。優選的，所述所要制備的產品為首飾、牙科材料或者其他工業產品。作為進一步改進，所述種蠟樹步驟為在圓形底盤上將制作好的蠟模按照一定的順序、用焊蠟器沿圓周方向依次分層地焊接在一根蠟棒上得到蠟樹。再進一步，所述制石膏模步驟為將蠟樹連底盤一起套上不銹鋼筒(鋼鈴)，將拌好的石膏漿沿鋼鈴的內壁緩緩注入，直至石膏漿沒過蠟樹0. 5 2cm，再抽真空1 5分鐘，自然放置6 12小時凝固得到石膏模。更進一步，所述失蠟澆鑄步驟為使石膏模水口向下將鋼鈴放入電爐中在350 700°C烘焙6 20小時脫蠟、干燥、保溫，在澆鑄機中熔化已配好的金并保持熔融狀態，將鋼鈴迅速從電爐中取出放入澆鑄機完成澆鑄，待金屬冷卻后將含有鑄件的石膏模放入冷水中炸洗，取出鑄件后浸酸、清洗得到鑄坯半成品。本發明有益的技術效果本發明失蠟鑄造簡化工藝方法，通過快速成型設備按照產品的不同款式、樣式直接成型陰模板而得到的樹脂材料模具，而不是象方法一那樣制作產品陽模，可代替方法二中的硅膠陰模應用于注蠟模的步驟，這種樹脂陰模可以反復多次使用，克服了方法一中因樹脂陽模是一次性使用引起成本增高、失蠟澆鑄時因樹脂模揮發不完全而引起鑄件砂眼或光潔度不高的缺陷及環境污染的問題；比較方法二，省去了五道用于翻模的工序，節約了成本，而且避免了在多次陽模-陰模轉換中造成的尺寸及造型偏離最初設計的問題；并且通過快速成型設備直接成型樹脂陰模，更換產品款式就非常靈活、 快捷。


圖1為現有的使用一次性樹脂陽模的失蠟鑄造工藝流程框圖； 圖2為現有的包括銀模翻版工藝的失蠟鑄造工藝流程框圖3為現有技術中采用的一種戒指的樹脂陽模示意圖； 圖4為本發明的樹脂陰模的上模板結構示意圖；圖5為本發明的樹脂陰模的下模板結構示意圖； 圖6為本發明的樹脂陰模合模狀態示意圖； 圖7為本發明的失蠟鑄造工藝流程框圖。
具體實施例方式下面結合附圖作詳細說明。以制備戒指產品為例，參看圖3，示出了現有技術的方法一用快速成型機成型的樹脂材料戒指陽模10，其形狀、構造、尺寸與要制備的戒指實物一致。在圖1所示的失蠟鑄造工藝方法一中用于代替蠟模種蠟樹以灌石膏模。同樣以制備戒指產品為例，參看圖4、圖5、圖6，示出了用于失蠟鑄造工藝中制作蠟模的樹脂材料戒指陰模20，包括上模20a和下模20b，上模20a包括上模板21a、定位凸塊 22a、上模腔23a以及與上模腔23a連通的上模澆道2 ；下模20b包括下模板21b、與定位凸塊2 吻合的定位凹槽22b、與上模腔23a相應的下模腔23b以及與上模澆道2 相應的下模澆道Mb ；上模20a與下模20b合在一起時上模腔23a與下模腔2 合在一起形成與失蠟鑄造工藝所要制備產品(戒指)的形狀一致的模腔23、上模澆道2 和下模澆道24b合在一起形成澆道對、定位凸塊2 和定位凹槽22b吻合在一起形成定位腳22。上模澆道2 包括開口在上模板21a側面的上模水口位Mia、與上模水口位Mla及上模腔23a的一個位置連通的上模主流道對加、以及在上模主流道對加和上模腔23a的另一位置之間連通的上模次流道243a，下模澆道24b包括與上模水口位Mla相應的下模水口位Mlb、與上模主流道對加相應的下模主流道M2b、與上模次流道相應的下模次流道對北。上模20a與下模20b合在一起時，上模水口位Mla和下模水口位Mlb合在一起形成水口位M1，上模主流道對加和下模主流道M2b合在一起形成主流道M2，上模次流道和下模次流道 243b合在一起形成次流道M3。主流道M2、次流道243分別與模腔23連通的兩個位置可以根據需要制備產品的形狀、尺寸確定，主要是保證制作蠟模時，蠟液能充分填充模腔23。上模20a和下模20b是通過光敏樹脂三維打印快速成型機直接制作的，光敏樹脂包括丙烯酸系或者環氧樹脂系聚合物材料，三維打印快速成型機可以采用例如以色列產的 Objet Eden 250機，光敏樹脂選用該公司的Fullcure 720、VeroBlue或者VeroWhite成型材料。模具制作時，先在電腦上按照設計好的首飾款式造型繪制首飾模型(此例為戒指)，按照首飾模型的實際尺寸繪制兩塊有四腳定位的模具原版，然后繪制并擺布好“水口”、“走水線”和“水口棒”，把首飾模型、“水口棒”、“走水線”和“水口 ”聯集起來，再用這個聯集分別去修輯兩塊模具原版，分別在兩塊模具原版上獲得模腔、主流道、次流道和水口位，這樣即繪制成上模三維模型和下模三維模型，輸出到Objet Eden 250三維打印機噴印、同時光固化，即得到圖4、5所示的形狀和構造分別與上模三維模型、下模三維模型一致的上模20a和下模20b，把上模20a和下模20b拼合起來，如圖6所示，就是一個完整的樹脂材料戒指陰模 20。與圖2所示現有技術失蠟鑄造工藝方法二中的膠模相比，上述方法制作的樹脂模其各部分的形狀、尺寸、位置的改變顯得非常容易、方便。比如膠模的定位腳，因為是三刀切割出來的，其截面形狀都是三角形，本發明樹脂模制作時則可以成型任意形狀的定位腳，因此可以制作成截面形狀為圓形的定位腳，采用圓柱形定位腳上、下模合模更加容易。同理，
5澆道的位置、尺寸、形狀的改變也更容易。參看圖7，示出了優選實施例的失蠟鑄造簡化工藝方法的工藝流程，包括以下步驟
(1)、通過快速成型設備直接成型樹脂陰模，樹脂陰模包括模腔，模腔與失蠟鑄造簡化工藝所要制備產品的形狀一致；制作時，按照設計的產品樣式繪制上、下模的三維模型，輸出到光敏樹脂三維打印快速成型機噴印、同時光固化，得到包括上模和下模的樹脂陰模；
O)、注蠟模將石蠟融化并保溫在6(T70°C間，在注蠟機中將石蠟注滿樹脂陰模，經冷卻、修整得到蠟模；
(3)、種蠟樹在圓形底盤上將制作好的蠟模按照一定的順序、用焊蠟器沿圓周方向依次分層地焊接在一根蠟棒上得到蠟樹；
G)、制石膏模將蠟樹連底盤一起套上不銹鋼筒(鋼鈴)，將拌好的石膏漿沿鋼鈴的內壁緩緩注入，直至石膏漿沒過蠟樹0. 5 2cm，再抽真空1 5分鐘，自然放置6 12小時凝固得到石膏模；
(5)、失蠟澆鑄使石膏模水口向下將鋼鈴放入電爐中在350 700°C烘焙6 20小時脫蠟、干燥、保溫，在澆鑄機中熔化已配好的金并保持熔融狀態，將鋼鈴迅速從電爐中取出放入澆鑄機完成澆鑄，待金屬冷卻后將含有鑄件的石膏模放入冷水中炸洗，取出鑄件后浸酸、清洗得到鑄坯半成品。本發明的這種工藝，與如圖1所示的現有技術的方法一比起來，因本方法采用快速成型設備直接成型陰模，這種樹脂陰模先用來制作蠟模再用蠟模種蠟樹，可以反復多次使用，因此克服了方法一的樹脂陽模只能一次性使用而樹脂成型材料昂貴引起成本增高的問題；也克服了失蠟澆鑄步驟因樹脂模揮發不完全而引起鑄件砂眼或光潔度不高的缺陷的問題；還克服了環境污染的問題；而這種方法只是增加了一個簡單易行的注蠟模的步驟， 因此優越性非常明顯。本發明的這種工藝，與如圖2所示的現有技術的方法二比起來，因本方法采用快速成型設備直接成型陰模，這種樹脂陰模代替膠模用來制作蠟模，且可以反復多次使用，省去了五道用于翻模的工序，大大地節約了成本，而且避免了在多次陽模-陰模轉換中造成的尺寸及造型偏離最初設計的問題；并且這種樹脂陰模是由快速成型設備成型的，只需設計好模板圖形，成型非常便捷又有利于保證模具質量，更換產品款式就顯得非常靈活、快捷。因此相比于現有技術的方法二，本發明方法的優越性同樣非常明顯。以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種失蠟鑄造簡化工藝方法，包括依次進行的種蠟樹、制石膏模、失蠟澆鑄的步驟， 其特征在于所述種蠟樹步驟之前包括以下步驟(1)、通過快速成型設備直接成型樹脂陰模，所述樹脂陰模包括模腔，所述模腔與所述失蠟鑄造簡化工藝所要制備產品的形狀一致；O)、注蠟模將石蠟融化并保溫，在注蠟機中將石蠟注滿樹脂陰模，經冷卻、修整得到蠟模。
2.根據權利要求1所述的失蠟鑄造簡化工藝方法，其特征在于所述樹脂陰模包括上模和下模，所述上模包括上模板、定位凸塊、上模腔以及與所述上模腔連通的上模澆道，所述下模包括下模板、與所述定位凸塊吻合的定位凹槽、與所述上模腔相應的下模腔以及與所述上模澆道相應的下模澆道，所述上模與下模合在一起時所述上模腔與下模腔合在一起形成所述模腔。
3.根據權利要求2所述的失蠟鑄造簡化工藝方法，其特征在于所述定位凸塊和定位凹槽的橫截面形狀為圓形。
4.根據權利要求2所述的失蠟鑄造簡化工藝方法，其特征在于所述上模澆道包括開口在所述上模板側面的上模水口位、與所述上模水口位及上模腔的一個位置連通的上模主流道、以及在所述上模主流道和上模腔的另一位置之間連通的上模次流道，所述下模澆道包括與所述上模水口位相應的下模水口位、與所述上模主流道相應的下模主流道、與所述上模次流道相應的下模次流道。
5.根據權利要求1至4任一項所述的失蠟鑄造簡化工藝方法，其特征在于所述快速成型設備包括光敏樹脂三維打印快速成型機。
6.根據權利要求1至5任一項所述的失蠟鑄造簡化工藝方法，其特征在于所述所要制備的產品為首飾、牙科材料或者其他工業產品。
7.根據權利要求1至4任一項所述的失蠟鑄造簡化工藝方法，其特征在于所述種蠟樹步驟為在圓形底盤上將制作好的蠟模按照一定的順序、用焊蠟器沿圓周方向依次分層地焊接在一根蠟棒上得到蠟樹。
8.根據權利要求7所述的失蠟鑄造簡化工藝方法，其特征在于所述制石膏模步驟為 將蠟樹連底盤一起套上鋼鈴，將拌好的石膏漿沿鋼鈴的內壁緩緩注入，直至石膏漿沒過蠟樹0. 5 2cm，再抽真空1 5分鐘，自然放置6 12小時凝固得到石膏模。
9.根據權利要求8所述的失蠟鑄造簡化工藝方法，其特征在于所述失蠟澆鑄步驟為 使石膏模水口向下將鋼鈴放入電爐中在350 700°C烘焙6 20小時脫蠟、干燥、保溫， 在澆鑄機中熔化已配好的金并保持熔融狀態，將鋼鈴迅速從電爐中取出放入澆鑄機完成澆鑄，待金屬冷卻后將含有鑄件的石膏模放入冷水中炸洗，取出鑄件后浸酸、清洗得到鑄坯半成品。
全文摘要
本發明公開了一種失蠟鑄造簡化工藝方法，包括依次進行的種蠟樹、制石膏模、失蠟澆鑄的步驟，所述種蠟樹步驟之前包括以下步驟(1)通過快速成型設備直接成型樹脂陰模，樹脂陰模包括模腔，模腔與失蠟鑄造簡化工藝所要制備產品的形狀一致；(2)注蠟模將石蠟融化并保溫，在注蠟機中將石蠟注滿樹脂陰模，經冷卻、修整得到蠟模。本發明方法省去了用于翻模的數道工序，節約了成本，而且避免了在多次陽模-陰模轉換中造成的尺寸及造型偏離最初設計的問題；并且通過快速成型設備直接成型樹脂陰模，更換產品款式就非常靈活、快捷。
文檔編號B22C9/04GK102248125SQ201110173219
公開日2011年11月23日 申請日期2011年6月25日 優先權日2011年6月25日
發明者陳明 申請人:深圳技師學院