陶殼脫蠟的方法及裝置與流程

本發明涉及精密鑄造工藝，特別涉及一種陶殼脫蠟的方法及裝置。

背景技術：

精密鑄造是相對于傳統鑄造工藝而言的一種鑄造方法，它能夠獲得相對準確的形狀和較高的鑄造精度。精密鑄造的工藝過程為：首先，制作蠟模，該蠟模與所需鑄造的產品大小形狀相一致，然后，在所制作的蠟模表面形成陶殼，隨后，對所述陶殼進行脫蠟處理(將其內部的蠟模熔化后去除)，最后，向脫蠟處理后的陶殼內澆注金屬材料，待金屬材料冷卻凝固后，破碎去除所述陶殼，得到的鑄件即為所需的產品。

現有技術中，通常采用高壓高溫蒸汽脫蠟的方式對陶殼進行脫蠟處理，圖1所示即為相應的陶殼脫蠟裝置，該陶殼脫蠟裝置包括密封腔體1，密封腔體1上設置有壓力安全閥2、蒸汽入口3、蒸汽出口4和排蠟口5。該陶殼脫蠟裝置應用時，先將帶有蠟模的陶殼放入密封腔體1中(沿圖中虛線箭頭方向)，然后通過蒸汽入口3注入高壓高溫水蒸汽，使密封腔體1內形成高壓高溫蒸汽環境，壓力安全閥2用于保證密封腔體1內的壓力不超過預定值。水蒸汽冷凝過程中會釋放大量的熱能，該熱量能夠使陶殼中的蠟模熔化，從而實現脫蠟處理。蠟模熔化后得到的蠟可以從排蠟口5回收利用。

上述高壓高溫蒸汽脫蠟的方式要求在短時間內提供大量的蒸汽，以保證有足夠的熱量使蠟模迅速完全熔化，通常要求在6s時間內密封腔體1內的蒸汽壓力達到5kg/cm²(密封腔體內空氣溫度會達到155℃)，整個脫蠟時間為8-12min。時間延長或是蒸汽量不足，都會使蠟模不能完全熔化。發明人經研究發現，越靠近蠟模表面的蠟熔化越早，熔化的蠟會受到未熔 化的蠟的阻礙而無法及時從陶殼中流出，并且由于蠟熔化后體積膨脹，從而會導致陶殼脹裂現象的產生，影響鑄件的質量。

為了避免陶殼脹裂現象的產生，現有技術中的解決辦法就是向密封腔體內注入高壓高溫的蒸汽，并且越高壓高溫越好。然而，這就不可避免的導致陶殼脫蠟設備能耗較高，增加了產品成本。

公開號為CN102554126A，名稱為“陶殼脫蠟的方法及裝置”的中國發明專利申請，其將一恒負壓桶與密封腔體相連，并且在向密封腔體內注入高壓高溫蒸汽前先對密封腔體抽真空，其能夠減少蒸汽能源的浪費，但是仍然有一定的概率存在陶殼脹裂的現象，并且由于其需要使用高壓高溫蒸汽，能耗依然較高。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種能夠完全避免陶殼脹裂現象的產生，并且能耗降低的陶殼脫蠟的方法及裝置。

為解決上述技術問題，本發明提供技術方案如下：

一方面，提供一種陶殼脫蠟的方法，包括：

步驟1：將帶有蠟模的陶殼放入密封腔體中；

步驟2：對所述密封腔體進行抽真空，使真空度在1s內降至100mmHg以下；

步驟3：向所述抽真空后的密封腔體內注入低壓低溫蒸汽，所述低壓低溫蒸汽的壓力介于1-2kg/cm²，溫度介于100-120℃，使所述密封腔體內的氣壓在規定時間內到達預定值，進而最終實現陶殼的脫蠟。

進一步的，所述步驟2具體為：將一恒負壓桶與所述密封腔體相連，以實現抽真空，使真空度降至80-100mmHg。

另一方面，提供一種應用上述的陶殼脫蠟的方法的陶殼脫蠟的裝置，包括密封腔體，所述密封腔體上設置有壓力安全閥、蒸汽入口、蒸汽出口和排蠟口，所述密封腔體上連接有能夠使所述密封腔體的真空度在1s內降至100mmHg以下的抽真空裝置，所述抽真空裝置包括與所述密封腔體 相連的恒負壓桶和與所述恒負壓桶相連的真空泵，所述蒸汽入口用于注入低壓低溫蒸汽，所述低壓低溫蒸汽的壓力介于1-2kg/cm²，溫度介于100-120℃。

進一步的，所述排蠟口的下方設置有離心桶，所述離心桶內依次設置有50-100目的第一過濾網和500目以上的第二過濾網。

進一步的，所述離心桶的下部外側設置有用于保溫的外套層，所述外套層設置有進氣口和出氣口，所述進氣口與所述蒸汽出口相連。

進一步的，所述出氣口連接有濾網反沖洗桶，所述濾網反沖洗桶包括桶體和位于桶體內部上方的環形氣管，所述環形氣管的入口與所述外套層的出氣口相連，所述環形氣管上均勻設置有若干方向向下的噴氣口。

進一步的，所述濾網反沖洗桶的下部設置有排渣口，所述濾網反沖洗桶的內側下部邊緣為斜坡形。

進一步的，所述恒負壓桶上設置有壓力傳感器，該壓力傳感器與真空泵的控制開關相連。

進一步的，所述恒負壓桶的上部設置有壓力安全閥，下部設置有排水口。

進一步的，所述恒負壓桶和真空泵之間連接有冷卻器，所述冷卻器包括水冷式冷卻器和/或氣冷式冷卻器。

本發明具有以下有益效果：

與現有技術相比，本發明可以使用壓力為2kg/cm²以下且溫度在120℃以下的低壓低溫蒸汽，從而大大降低了能耗，并且本發明還能夠完全避免陶殼脹裂現象的產生，降低了產品成本。

附圖說明

圖1為現有技術中陶殼脫蠟裝置的結構示意圖；

圖2為本發明的陶殼脫蠟的方法的流程示意圖；

圖3為本發明的陶殼脫蠟的裝置的一個實施例的結構示意圖；

圖4為圖3中的抽真空裝置的一個實施例的結構示意圖。

具體實施方式

為使本發明要解決的技術問題、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例進行詳細描述。

本發明提供一種陶殼脫蠟的方法，如圖2所示，包括：

步驟S1：將帶有蠟模的陶殼放入密封腔體中；

步驟S2：對所述密封腔體進行抽真空，使真空度在1s內降至100mmHg以下；

步驟S3：向所述抽真空后的密封腔體內注入低壓低溫蒸汽，所述低壓低溫蒸汽的壓力介于1-2kg/cm²，溫度介于100-120℃，使所述密封腔體內的氣壓在規定時間內到達預定值，進而最終實現陶殼的脫蠟。

在公開號為CN102554126A，名稱為“陶殼脫蠟的方法及裝置”的中國發明專利申請中，雖然其將一恒負壓桶與密封腔體相連，并且在向密封腔體內注入高壓高溫蒸汽前先對密封腔體抽真空，但是其恒負壓桶的體積一般與密封腔體的體積相當，即使其將恒負壓桶的壓力設置的較低，但是其僅能將密封腔體的真空度降至400mmHg左右(例如恒負壓桶的壓力為76mmHg，則抽真空后的密封腔體的真空度為(76+760)/2＝418mmHg)，此時，陶殼內仍然有較多的空氣，其必須使用高壓高溫蒸汽來進行脫蠟，例如其說明書0048段提到了：注入壓力為7kg/cm²溫度為174℃的蒸汽后，密封腔體內空氣溫度2.5s能夠達到145℃。由于其能夠在短時間內快速升溫，所以在一定程度上降低了陶殼脹裂現象產生的幾率。

然而，發明人經過潛心研究發現，陶殼脹裂現象是在注入蒸汽后1-3s內就決定了，在越短的時間內提供越充足的蒸汽熱量，就能使得靠近蠟模表面的蠟快速熔化和流出并騰出空間，而此時蠟模內部的蠟還來不及熔化和膨脹，從而最大化的降低陶殼脹裂現象產生的幾率。

需要補充說明的是，發明人還發現，在工業生產中，陶殼脫蠟設備是一爐一爐持續進行脫蠟的，當上一爐脫蠟結束時，打開爐門放入第二爐待脫蠟的陶殼時，爐內殘留溫度在70-80℃，而蠟的熔化溫度低于80℃，故 如果不能及時抽真空、不能及時注入蒸汽進行脫蠟時，蠟模就會開始熔化導致陶殼脹裂現象的產生。

上述中國發明專利申請雖然對密封腔體進行了抽真空，并且能夠使密封腔體內空氣溫度2.5s達到145℃，但是其抽真空及注入蒸汽的整體時間還是偏長(遠大于3s)，所以仍然存在一定幾率的陶殼脹裂的現象；并且由于其需要使用高壓高溫蒸汽來提供充足的蒸汽熱量(為減少陶殼脹裂的幾率，不能更換為低壓低溫蒸汽)，所以能耗較高。

發明人經過潛心研究進一步發現，陶殼的各層內部有較多的空孔，空孔中殘留的空氣會對蒸汽穿過陶殼產生阻壓，唯有如本發明所述，將密封腔體的真空度在1s內降至100mmHg以下(可以利用本領域公知的各種方法來實現，例如可以通過使用體積較大的恒負壓桶對密封腔體降壓；或是利用多臺真空泵同時工作來實現等)后，再注入低壓低溫蒸汽，才能有效克服該阻壓的影響，使蒸汽迅速穿過陶殼與蠟模接觸(本發明中由于密封腔體內的真空度較高，故低壓低溫蒸汽能夠在1s內穿過陶殼并且使得蠟模表面的溫度達到100℃以上，本發明中抽真空及注入蒸汽的整體時間能夠控制在2s以內，即使在陶殼脫蠟設備一爐一爐持續工作時也能夠維持該水平)，此時，靠近蠟模表面的蠟快速熔化和流出并騰出空間，而此時蠟模內部的蠟還來不及熔化和膨脹，從而完全避免了陶殼脹裂現象的產生。

綜上，本發明的有益效果在于：

與現有技術中必須使用高壓高溫蒸汽(壓力為6kg/cm²以上且溫度在160℃以上)不同，本發明可以使用壓力為2kg/cm²以下且溫度在120℃以下的低壓低溫蒸汽，從而大大降低了能耗。現有技術中陶殼脫蠟設備的能耗大都在80kW·h以上，而本發明的陶殼脫蠟設備的能耗可以控制在30kW·h以下。并且，通過本發明的方法還能夠完全避免陶殼脹裂現象的產生，降低了產品成本。

本發明中，由于注入的是低壓低溫蒸汽，所以密封腔體內的壓力也較低，后續能夠更快速的完成放氣并取出脫蠟后的陶殼，節省了工序時間， 放氣時也能極大的降低陶殼面層剝落的風險，進一步降低了產品的成本。

優選的，所述步驟2具體為：將一恒負壓桶與密封腔體相連，以實現抽真空，使真空度降至80-100mmHg，進一步優選80-90mmHg。

并且，本發明的方法優選在步驟S3之后還包括：

步驟S4：在蠟模完全熔化后，對所述密封腔體進行放氣，控制放氣速度使所述密封腔體內的氣壓下降速度每分鐘不超過0.3kg/cm²；

步驟S5：放氣完畢后，從所述密封腔體中取出脫蠟后的陶殼。

現有技術中，在蠟模熔化后，都是先打開蒸汽出口進行快速放氣后，再取出陶殼。然而，本發明人經過潛心研究發現，快速放氣會使得陶殼的面層有剝落的風險，為此，需要緩慢放氣，越慢越好，然而一般只要控制放氣速度使所述密封腔體內的氣壓下降速度每分鐘不超過0.3kg/cm²，即可避免陶殼面層剝落的問題。針對該放氣速度的要求，可以通過合理設計蒸汽出口的尺寸來實現，并且還可以在密封腔體上設置多個蒸汽出口，各個蒸汽出口采用不用的管徑尺寸，如1.5寸、1寸和0.5寸等，以利于操作人員根據需要選擇不同的放氣速度。

與上述陶殼脫蠟的方法相對應，本發明還提供一種應用上述方法的陶殼脫蠟的裝置，如圖3-4所示，包括密封腔體31，密封腔體31上設置有壓力安全閥32、蒸汽入口33、蒸汽出口34和排蠟口35，密封腔體31上連接有能夠使密封腔體的真空度在1s內降至100mmHg以下的抽真空裝置36，抽真空裝置36包括與密封腔體相連的恒負壓桶361和與恒負壓桶361相連的真空泵362，蒸汽入口33用于注入低壓低溫蒸汽，該低壓低溫蒸汽的壓力介于1-2kg/cm²，溫度介于100-120℃。

本發明的陶殼脫蠟裝置應用時，先將帶有蠟模的陶殼放入密封腔體31中，再利用抽真空裝置36對密封腔體31進行抽真空，然后向抽真空后的密封腔體31內注入低壓低溫蒸汽，使密封腔體31內的氣壓在規定時間內到達預定值，進而最終實現陶殼的脫蠟。

本發明的陶殼脫蠟裝置使用了低壓低溫蒸汽，大大降低了能耗，并且能夠完全避免陶殼脹裂現象的產生，降低了產品成本。本發明中，由于注 入的是低壓低溫蒸汽，所以密封腔體內的壓力也較低，放氣時能極大的降低陶殼面層剝落的風險。

另外，發明人發現，現有技術中蠟在循環使用時會帶有少許的目數非常低(低至500目)的殼模渣，經過現有的過濾工藝極難去除，后續會使得脫蠟后的陶殼內以較低的概率產生陶渣，進而影響了鑄件的質量。為此，排蠟口35的下方優選設置有離心桶37，離心桶37內依次設置有50-100目的第一過濾網371和500目以上的第二過濾網372。通過該雙層過濾網的使用以及在離心桶的離心力的作用下，本發明能夠較好的去除了蠟中帶有的目數極低的殼模渣，工序簡單，節省時間，提高了鑄件的質量。

進一步的，離心桶37的下部外側可以設置有用于保溫的外套層38，外套層38設置有進氣口381和出氣口382，進氣口381與蒸汽出口34相連。這樣，能夠充分利用蒸汽出口34處廢棄蒸汽的余熱對離心桶37進行保溫，使蠟保持熔化狀態，還能避免第二天工作時固化后的蠟堵塞過濾網。

再進一步的，出氣口382還可以連接有濾網反沖洗桶39，濾網反沖洗桶39可以包括桶體391和位于桶體391內部上方的環形氣管392，環形氣管392的入口與外套層38的出氣口382相連，環形氣管392上均勻設置有若干方向向下的噴氣口(未示出)。過濾網使用一段時間被殼模渣堵塞后，可以倒置在該濾網反沖洗桶39內，繼續利用廢棄蒸汽的余熱進行反沖洗，從而使得過濾網可以重復使用。

而且，濾網反沖洗桶39的下部還可以設置有排渣口393，為了方便殼模渣流出，濾網反沖洗桶39的內側下部邊緣優選為斜坡形。

如圖4所示，為了方便地實現恒負壓桶361自動維持一定的負壓值，優選在恒負壓桶361上設置壓力傳感器(圖中未示出)，該壓力傳感器與真空泵362的控制開關相連，當恒負壓桶361內的氣壓低于所需的負壓值時，壓力傳感器可以向真空泵362的控制開關發出信號，啟動真空泵362，使恒負壓桶361內的氣壓恢復為所需的負壓值。

經過一段時間的使用后，恒負壓桶361內會產生積水，為將該積水排出，恒負壓桶361的下部還可以設置有排水口364。同時，為了防止恒負 壓桶361與密封腔體31之間的電磁閥壞掉，導致恒負壓桶361內變為高壓，進而損壞真空泵362，優選在恒負壓桶361上部設置一較小壓力即可觸發工作的壓力安全閥3611。另外，恒負壓桶361與密封腔體31之間優選設置兩個電磁閥，其中一個用作正常工作時的開關控制，另一個用作備用，以提高安全性。

在陶殼脫蠟裝置的使用過程中，密封腔體31內部的空氣為高溫空氣，該高溫空氣易造成抽真空裝置36故障，影響抽真空裝置36的壽命，為避免該問題，優選地，如圖4所示，在恒負壓桶361和真空泵362之間連接有冷卻器363。冷卻器363可以包括水冷式冷卻器和/或氣冷式冷卻器。在該圖4中，既連接了水冷式冷卻器3631，又連接了氣冷式冷卻器3632。水冷式冷卻器3631可以與抽水泵、冷卻水塔相連(圖中未示出)，氣冷式冷卻器3632可以包括彎管和風扇，水冷式冷卻器和氣冷式冷卻器的具體結構可以采用本領域技術人員公知的任意結構，此處不再贅述。

以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明所述原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。