一種汽車發動機葉片的環保型制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于金屬熔模精密鑄造技術領域，尤其是涉及一種汽車發動機葉片的環保型制備方法。
【背景技術】
[0002]模精密鑄造是一種先進的鑄造成形工藝，多用于實現復雜、薄壁、精密葉片成形，在精密首飾、航空發動機以及其他精密成型件方面具有巨大的優勢，傳統的熔模精密鑄造工藝是用易熔的材料(如蠟料)制成可熔性模型(簡稱熔模)，在其上涂覆若干層特制的耐火涂料，經過干燥和硬化形成一個整體模組，再從模組中熔失熔模從而獲得中空的模殼，然后將模殼進行高溫燒結，最后在其中澆注熔融的金屬而得到的葉片的方法。目前在熔模精密鑄造的生產過程中多用陶瓷砂，鑄造結束后打碎的模殼存在著型砂回收困難，對環境污染大的問題，因此，尋找一種高性能、環保的模殼制備方法非常有必要。
[0003]全球汽車產量仍在持續增長，由于降低油耗和改善城市空氣質量的要求，對低能耗高性能發動機需求量也在日益增大，渦輪增壓器能顯著提高發動機功率、改善排放、降低油耗，因而采用帶渦輪增壓器的小型發動機來替代自然吸氣的發動機是現代汽車工業的一個基本趨勢，由于渦輪葉片承受的是發動機高溫高壓的廢氣，乘用車柴油機排放廢氣溫度最高大約為850°C，而汽油機則可達1050°C，增壓器葉輪和渦輪尺寸不大，一般直徑不超過100mm，但轉速很高，最高達250000r/min，在惡劣的工作環境下連續高速工作，所以對材料和性能的要求非常高。
【發明內容】
[0004]基于以上技術問題，本發明公開了一種環保精鑄模殼的制備方法，可以高效的得到鑄造模殼，并且采用環保材料，保護了環境與資源。
[0005]本發明完整的技術方案包括:
[0006]—種汽車發動機葉片的環保型制備方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0007](1)制備模殼，包括:a.根據所要得到葉片的形狀制備相應的蠟模、澆注系統、冒口，并粘結成蠟模組;b.采用合適配比的鋯英粉，硅溶膠，細木肩，正辛醇，鋁酸鈷混合攪拌制得面層涂料，涂覆蠟模組后掛面砂，面砂組分為氧化鋁砂和細木肩，c.采用合適配比的凹凸棒土粉、莫來石粉、農作物秸桿纖維、硅酸乙酯水解液混合攪拌制得背層涂料，涂覆蠟模組后掛背砂，重復掛背砂數次后封漿干燥，d.脫蠟焙燒得到模殼；
[0008](2)合金配料，所述的合金按原子百分比的化學成分包含:A1:44.0?47.0at%、V:
0.5?1.2at%、Cr:0.4?1.6at%、Nb:2?7at%，B:0.2?0.8at%，C: 1.0?1.3at%，Ν:0.3?0.5%，其余為Ti;
[0009](3)熔煉澆注，將步驟(2)中所述的合金組分加入感應熔煉爐的坩禍中，抽真空到10 一 4Pa，吹入氬氣保護，加載功率至350-400KW，加熱20-25min后溫度到達1600-1800°C，合金材料完全融化后保溫10分鐘，隨后翻轉坩禍，在真空感應熔煉爐中翻轉坩禍，將合金液澆注至步驟(1)所得模殼中；
[0010](4)冷卻至室溫后破真空，將模殼打破，得到葉片；
[0011](5)對葉片進行熱處理，表面噴砂清理等工序后得到成品。
[0012]本發明相對現有技術，采用細木肩、農作物秸桿纖維作為制殼材料，降低了耐火材料的使用量，既有利于環保，并采用合理的配比，在保證型殼強度的前提下增加了透氣性，背層涂料中的凹凸棒土為多孔材料，有利于排氣，降低了葉片氣孔缺陷，增加了成品率，同時使模殼降低了重量，并且原料易得。
【具體實施方式】
[0013]下面結合【具體實施方式】對本發明做進一步說明。
[0014]一種汽車發動機葉片的環保型制備方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0015](1)制備模殼，包括:a.根據所要得到葉片的形狀制備相應的蠟模、澆注系統、冒口，并粘結成蠟模組;b.采用合適配比的鋯英粉，硅溶膠，細木肩，正辛醇，鋁酸鈷混合攪拌制得面層涂料，涂覆蠟模組后掛面砂，面砂組分為氧化鋁砂和細木肩，c.采用合適配比的凹凸棒土粉、莫來石粉、農作物秸桿纖維、硅酸乙酯水解液混合攪拌制得背層涂料，涂覆蠟模組后掛背砂，重復掛背砂數次后封漿干燥，d.脫蠟焙燒得到模殼；
[0016](2)合金配料，所述的合金按原子百分比的化學成分包含:A1:44.0?47.0at%、V:
0.5?1.2at%、Cr:0.4?1.6at%、Nb:2?7at%，B:0.2?0.8at%，C: 1.0?1.3at%，Ν:0.3?0.5%，其余為Ti;
[0017](3)熔煉澆注，將步驟(2)中所述的合金組分加入感應熔煉爐的坩禍中，抽真空到10 一 4Pa，吹入氬氣保護，加載功率至350-400KW，加熱20-25min后溫度到達1600-1800°C，合金材料完全融化后保溫10分鐘，隨后翻轉坩禍，在真空感應熔煉爐中翻轉坩禍，將合金液澆注至步驟(1)所得模殼中；
[0018](4)冷卻至室溫后破真空，將模殼打破，得到葉片；
[0019](5)對葉片進行熱處理，表面噴砂清理等工序后得到成品。
[0020]另外，具體的，所述的模殼的具體制備工藝為:
[0021](1)制備蠟模，根據所要得到葉片的形狀制備相應的蠟模、澆注系統、冒口，并粘結成蠟模組；
[0022](2)面層涂料制備，將鋯英粉、硅溶膠、細木肩、正辛醇、鋁酸鈷混合攪拌制得面層涂料，所述的鋯英粉粒度為300目，細木肩粒度為240目，上述涂料組分的重量配比為:鋯英粉:硅溶膠:細木肩:正辛醇:鋁酸鈷=(1800-2000): (140-160): (100-200): (1 -2): (2-5);
[0023](3)掛面砂:將所述蠟模組浸入面層涂料池中，隨后取出，在旋轉條件下向其表面吹風使其涂覆均勻，所述的吹風時間為30s-60s，優選為40s;隨后在旋轉條件下向其表面灑面砂，所述的面砂為面砂組分為氧化鋁砂和細木肩，重量配比為氧化鋁砂:細木肩=(10-15):1，氧化鋁砂的粒度為80-100目，細木肩粒度為160-200目；將涂掛好面砂的蠟模組干燥12-1811，優選為1511;
[0024](4)背層涂料制備，將凹凸棒土粉、莫來石粉、農作物秸桿纖維、硅酸乙酯水解液混合攪拌制得背層涂料，所述的凹凸棒土粉粒度為240目，莫來石粒度為240目，農作物秸桿纖維直徑為2-3mm，硅酸乙酯水解液二氧化硅含量為20%，上述涂料組分的重量配比為:凹凸棒土粉:莫來石粉:農作物秸桿纖維:硅酸乙酯水解液=(350-500): (1800-2000): (50-120):(2-4)；
[0025](5)掛背砂，將步驟(3)中干燥后的蠟模組浸入背層涂料池中，隨后取出，在旋轉條件下向其表面吹風使其涂覆均勻，所述的吹風時間為40s-80s，優選為60s;隨后在旋轉條件下向其表面灑背砂，所述的背砂組分為莫來石粗粉和農作物秸桿纖維，重量配比為莫來石粗粉:農作物秸桿纖維=(10-15): 1，莫來石粗粉的粒度為40-60目，農作物秸桿纖維直徑為4-6mm;將涂掛好背砂的蠟模組干燥12_18h，優選為15h;
[0026](6)重復步驟(4)和步驟(5)2-4次，直到模殼厚度達到6-10mm，優選為8mm，封漿后干燥；
[0027](7)將步驟(6)封漿干燥后的模殼進行蒸汽脫蠟，脫蠟壓力為0.4MPa?0.8MPa，脫錯時間為6min?8min，送入高溫電阻爐中，以2_4°C/min的升溫速率升溫至300_450°C，保溫
1.5h，隨后以6-10°C/min的升溫速率升溫至750-800°C，保溫1.5h，隨后以2-4°C/min的升溫速率升溫至1100-1250°C，保溫4h，隨爐冷卻，得到環保精鑄模殼。
【主權項】
1.一種汽車發動機葉片的環保型制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)制備模殼，包括:a.根據所要得到葉片的形狀制備相應的蠟模、澆注系統、冒口，并粘結成蠟模組;b.采用合適配比的鋯英粉，硅溶膠，細木肩，正辛醇，鋁酸鈷混合攪拌制得面層涂料，涂覆蠟模組后掛面砂，面砂組分為氧化鋁砂和細木肩，c.采用合適配比的凹凸棒土粉、莫來石粉、農作物秸桿纖維、硅酸乙酯水解液混合攪拌制得背層涂料，涂覆蠟模組后掛背砂，重復掛背砂數次后封漿干燥，d.脫蠟焙燒得到模殼。 (2)合金配料，所述的合金按原子百分比的化學成分包含:A1:44.0?47.0at%、V:0.5?1.2at%、Cr:0.4?1.6at%、Nb:2?7at%，B:0.2?0.8at%，C: 1.0?1.3at%，N:0.3?.0.5%，其余為11。 (3)熔煉澆注，將步驟(2)中所述的合金組分加入感應熔煉爐的坩禍中，抽真空到10—.4Pa，吹入氬氣保護，加載功率至350-400KW，加熱20-25min后溫度到達1600-1800°C，合金材料完全融化后保溫10分鐘，隨后翻轉坩禍，在真空感應熔煉爐中翻轉坩禍，將合金液澆注至步驟(1)所得模殼中。 (4)冷卻至室溫后破真空，將模殼打破，得到葉片。 (5)對葉片進行熱處理，表面噴砂清理等工序后得到成品。
【專利摘要】本發明公開了一種汽車發動機葉片的環保型制備方法，包括制備模殼，合金配料，熔煉澆注，冷卻，后處理等步驟，本發明采用TiAl基的鈦鋁化合物作為葉片材料，可在高溫下長時間連續工作，提高了性能和使用壽命，采用細木屑、農作物秸稈纖維作為制殼材料，降低了耐火材料的使用量，既有利于環保，并采用合理的配比，在保證型殼強度的前提下增加了透氣性，并采用多孔材料凹凸棒土，有利于排氣，降低了葉片氣孔缺陷，增加了成品率，同時使模殼降低了重量。
【IPC分類】B22C3/00, C22C30/00, C22C14/00, B22C9/04, F01D5/28, B22C9/22
【公開號】CN105483440
【申請號】CN201511008014
【發明人】陳雋穎, 陳衍玲
【申請人】青島博泰美聯化工技術有限公司
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年12月29日