復雜零件快速精密鑄造方法
【專利說明】復雜零件快速精密鑄造方法
[0001]
技術領域
[0002]本發明屬于鑄造技術領域，具體涉及一種復雜零件快速精密鑄造方法。
[0003]
【背景技術】
[0004]復雜零件鑄造過程至少包括制造模具、混合球模等步驟。目前復雜零件快速精密鑄造技術還存在著若干問題，陶瓷鑄型成型效率低，精度差，生產周期長，特別是不適合復雜形狀精密鑄件的中、小批量快速制造以及新產品的試制。
[0005]
【發明內容】
[0006]為了克服現有技術領域存在的上述技術問題，本發明的目的在于，提供一種復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，生產周期短，特別適合于復雜形狀精密鑄件的中、小批量快速制造以及新產品的試制。
[0007]本發明提供的復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用三維造型軟件對需要制備的零件的三維模型進行抽殼處理，將實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備，制作出零件樹脂模樣；利用光固化快速成型設備，制作出樹脂澆注系統原型；利用光固化快速成型設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，按照固相體積分數為50%?60%取粒徑為I?500 μ m的陶瓷粉體；將有機單體和交聯劑按10:1?30:1的質量比混合，其加入量為水重量的10?30%，有機單體是水溶性丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺，交聯劑是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:將有機單體和交聯劑的混合物、分散劑和增塑劑加入到去離子水或蒸餾水中，調節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:對陶瓷漿料進行真空攪拌或振動除氣；d、加入引發劑和催化劑:向真空攪拌除氣后的陶瓷漿料中加入引發劑過硫酸銨水溶液和催化劑四甲基乙二胺，并攪拌均勻，其中引發劑的加入量為有機單體質量的0.2%?2%，催化劑的加入量為有機單體質量的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，經燒結后，最終得到完整的陶瓷鑄型；
(6)精密鑄造成型:最后，澆注液態金屬，待冷卻后，得到最終的精密鑄件。
[0008]本發明提供的復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，生產周期短，特別適合于復雜形狀精密鑄件的中、小批量快速制造以及新產品的試制。
[0009]
【具體實施方式】
[0010]下面結合一個實施例，對本發明提供的復雜零件快速精密鑄造方法進行詳細的說明。
實施例
[0011](I)樹脂模具的快速制備應用三維造型軟件對需要制備的零件的三維模型進行抽殼處理，將實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備，制作出零件樹脂模樣；利用光固化快速成型設備，制作出樹脂澆注系統原型；利用光固化快速成型設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，按照固相體積分數為50%%取粒徑為300 μ m的陶瓷粉體；將有機單體和交聯劑按10: I的質量比混合，其加入量為水重量的30%，有機單體是水溶性丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺，交聯劑是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:將有機單體和交聯劑的混合物、分散劑和增塑劑加入到去離子水或蒸餾水中，調節pH值為10，然后再加入陶瓷粉體攪拌均勻，最后放入球磨機中球磨，球磨時間為0h，球料比為2: 1，形成陶瓷漿料；C、除氣:對陶瓷漿料進行真空攪拌或振動除氣；d、加入引發劑和催化劑:向真空攪拌除氣后的陶瓷漿料中加入引發劑過硫酸銨水溶液和催化劑四甲基乙二胺，并攪拌均勻，其中引發劑的加入量為有機單體質量的2%，催化劑的加入量為有機單體質量的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，經燒結后，最終得到完整的陶瓷鑄型；
(6)精密鑄造成型:最后，澆注液態金屬，待冷卻后，得到最終的精密鑄件。
[0012]復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，生產周期短，特別適合于復雜形狀精密鑄件的中、小批量快速制造以及新產品的試制。
【主權項】
1.一種復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用三維造型軟件對需要制備的零件的三維模型進行抽殼處理，將實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備，制作出零件樹脂模樣；利用光固化快速成型設備，制作出樹脂澆注系統原型；利用光固化快速成型設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，按照固相體積分數為50%?60%取粒徑為I?500 μ m的陶瓷粉體；將有機單體和交聯劑按10:1?30:1的質量比混合，其加入量為水重量的10?30%，有機單體是水溶性丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺，交聯劑是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:將有機單體和交聯劑的混合物、分散劑和增塑劑加入到去離子水或蒸餾水中，調節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:對陶瓷漿料進行真空攪拌或振動除氣；d、加入引發劑和催化劑:向真空攪拌除氣后的陶瓷漿料中加入引發劑過硫酸銨水溶液和催化劑四甲基乙二胺，并攪拌均勻，其中引發劑的加入量為有機單體質量的0.2%?2%，催化劑的加入量為有機單體質量的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，經燒結后，最終得到完整的陶瓷鑄型； (6)精密鑄造成型:最后，澆注液態金屬，待冷卻后，得到最終的精密鑄件。
【專利摘要】本發明提出一種復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制備出樹脂零件原型、澆注系統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；經干燥、燒失樹脂原型、燒結，獲得包含有澆注系統的陶瓷鑄型；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，生產周期短，特別適合于復雜形狀精密鑄件的中、小批量快速制造以及新產品的試制。
【IPC分類】B22C9-04
【公開號】CN104741530
【申請號】CN201310723218
【發明人】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