陶瓷型芯、陶瓷型芯的制备方法及铸件的制备方法与流程

本发明涉及精密铸造技术领域，特别地，涉及一种陶瓷型芯及陶瓷型芯的制备方法，此外，还涉及一种铸件的制备方法。

背景技术：

目前，在精密铸造行业对于制备具有空心型腔的铸件，通过将陶瓷型芯在压蜡过程中埋入，铸件浇注成型后将陶瓷型芯进行脱除，形成铸件的空心型腔。但是，对于复杂的空心型腔，但由于需要使用的陶瓷型芯的用于空心型腔成型的陶芯面在压制成型和脱模的过程中容易变形，而且在铸件浇注成型的过程中，铸件周围的温度场难以控制，导致铸件浇注成型后，铸件内部存在孔穴，铸件的表面有缺口，铸件的质量不符合要求。

技术实现要素：

本发明提供了一种陶瓷型芯、陶瓷型芯的制备方法及铸件的制备方法，以解决现有的陶瓷型芯的陶芯面在压制成型和脱模的过程中容易变形，以及铸件浇注成型的过程中铸件周围的温度场难以控制的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种陶瓷型芯，用于成型铸件的复杂空心型腔，陶瓷型芯由型芯内筒和型芯外套拼接而成，型芯外套的型腔与型芯内筒的外壁面配合形成型芯空腔，型芯外套的外壁面构成用于复杂空心型腔成型的陶芯面，型芯外套的外壁面上设有与型芯空腔连通的窗口。

进一步地，型芯外套搭接于型芯内筒上，且搭接处设计为相配合的台阶结构。

进一步地，型芯外套与型芯内筒的壁厚相差不超过2mm，以使型芯外套的素坯和型芯内筒的素坯置于同一烧砵中同时烧结完成并产生相同的收缩率。

进一步地，窗口呈凸起状设于型芯外套的外壁面上，以使铸件蜡模在型芯外套的外壁上附着牢固。

根据本发明的另一方面，还提供一种陶瓷型芯的制备方法，用于制备上述陶瓷型芯，包括以下步骤：根据型芯外套的型腔的形状，设计由可溶型芯浆料制得的用于与型芯外套的型腔相配合以对型芯外套压制成型过程中进行定位的定位型芯；分别根据型芯外套、型芯内筒以及定位型芯的形状设计型芯外套模具、型芯内筒模具以及定位型芯模具；将可溶型芯浆料注入定位型芯模具中压制成型，得到定位型芯；将定位型芯置于型芯外套模具中进行定位后，将陶瓷型芯浆料注入型芯外套模具中压制成型，得到型腔内嵌有定位型芯的型芯外套，通过将定位型芯溶解后得到型芯外套的素坯；将陶瓷型芯浆料注入型芯内筒模具中压制成型，得到型芯内筒的素坯；将型芯外套的素坯和型芯内筒的素坯烧结成型，得到型芯外套和型芯内筒；将型芯外套和型芯内筒配合拼接，得到陶瓷型芯。

进一步地，设计定位型芯之前，还包括以下步骤：根据陶瓷型芯的整体形状设计型芯外套和型芯内筒的形状，以确定型芯外套和型芯内筒的拼接面的位置，拼接面位于陶瓷型芯壁厚较厚的部位，且拼接后的拼接处所在的型面与铸件待加工的型面相对应。

进一步地，型芯外套和型芯内筒配合拼接后，型芯外套和型芯内筒的拼接处设有0.3mm-0.6mm的间隙，通过陶瓷胶填充于间隙中，从而将型芯外套和型芯内筒胶结固定。

进一步地，型芯外套和型芯内筒胶结固定，包括以下步骤：准备拼装夹具，瓶装夹具包括用于插设于型芯内筒中的定位轴、用于套设于定位轴上并压于型芯外套上的压盖以及用于压于压盖上并与定位轴螺纹匹配连接的螺纹套；将型芯内筒套设于定位轴上，将陶瓷胶涂覆于型芯内筒上用于与型芯外套胶结的拼接面上；将型芯外套和型芯内筒拼接，通过螺纹套压紧压盖，从而将型芯外套与型芯内筒相互挤压胶合，从而将型芯外套和型芯内筒胶结固定。

根据本发明的另一方面，还提供一种铸件的制备方法，采用上述陶瓷型芯，包括以下步骤：将陶瓷型芯置于铸件蜡模模具中，将蜡液注入铸件蜡模模具中压制成型，得到铸件蜡模与陶瓷型芯组合为一体的整体蜡模；通过在整体蜡模上进行涂料、撒砂、造型，将铸件蜡模脱除并烧结成型，得到铸件陶模；根据铸件温度场控制的要求，将用于调整温度的调温材料从型芯外套上的窗口注入型芯空腔中，并通过陶瓷堵塞将窗口密封；将金属熔液注入铸件陶模中，并以型芯内筒的中心空腔作为走水浇道；铸件成型后，将陶瓷型芯脱出，得到具有复杂空心型腔的铸件。

进一步地，将陶瓷型芯置于铸件蜡模模具中，通过铸件蜡模模具上沿周向分布的顶针顶抵于型芯外套上，以调整陶瓷型芯与铸件蜡模模具的同轴度。

本发明具有以下有益效果：

本发明的陶瓷型芯，由型芯内筒和型芯外套配合拼接而成，并且型芯外套的型腔与型芯内筒的外壁面配合形成型芯空腔，型芯外套的外壁面构成用于复杂空心型腔成型的陶芯面，因此在制备陶瓷型芯时，通过可溶型芯浆料制得与型芯外套的型腔相配合的定位型芯，进而通过将定位型芯置于型芯外套的模具中在型芯外套的压制成型过程中进行定位，以避免陶芯面在型芯外套压制成型的过程中变形，确保陶芯面的形状与铸件的复杂空心型腔的形状相同，并且型芯外套的外壁面上设有与型芯空腔连通的窗口，铸件浇注前，根据铸件温度控制的要求，将用于调整温度的调温材料从窗口注入型芯空腔中，并通过陶瓷堵塞将窗口封严，从而避免铸件浇注成型时铸件的内部形成孔学以及表面形成缺口，确保铸件的质量符合要求。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的陶瓷型芯的结构示意图；

图2是本发明优选实施例的型芯外套和定位型芯的结构示意图；

图3是本发明优选实施例的陶瓷型芯的制备方法的流程图；

图4是本发明优选实施例的拼装夹具的结构示意图；

图5是本发明优选实施例的铸件蜡模的结构示意图。

图例说明：

1、型芯外套；2、型芯内筒；3、型芯空腔；4、定位型芯；5、定位轴；6、压盖；7、螺纹套；8、铸件蜡模。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

图1是本发明优选实施例的陶瓷型芯的结构示意图；图2是本发明优选实施例的型芯外套和定位型芯的结构示意图；图3是本发明优选实施例的陶瓷型芯的制备方法的流程图；图4是本发明优选实施例的拼装夹具的结构示意图；图5是本发明优选实施例的铸件蜡模的结构示意图。

如图1所示，本实施例的陶瓷型芯，用于成型铸件的复杂空心型腔，陶瓷型芯由型芯内筒2和型芯外套1拼接而成，型芯外套1的型腔与型芯内筒2的外壁面配合形成型芯空腔3，型芯外套1的外壁面构成用于复杂空心型腔成型的陶芯面，型芯外套1的外壁面上设有与型芯空腔3连通的窗口。本发明的陶瓷型芯，由型芯内筒2和型芯外套1配合拼接而成，并且型芯外套1的型腔与型芯内筒2的外壁面配合形成型芯空腔3，型芯外套1的外壁面构成用于复杂空心型腔成型的陶芯面，因此在制备陶瓷型芯时，通过可溶型芯浆料制得与型芯外套1的型腔相配合的定位型芯4，进而通过将定位型芯4置于型芯外套1的模具中在型芯外套1的压制成型过程中进行定位，以避免陶芯面在型芯外套1压制成型的过程中变形，确保陶芯面的形状与铸件的复杂空心型腔的形状相同，并且型芯外套1的外壁面上设有与型芯空腔3连通的窗口，铸件浇注前，根据铸件温度控制的要求，将用于调整温度的调温材料从窗口注入型芯空腔3中，并通过陶瓷堵塞将窗口封严，从而避免铸件浇注成型时铸件的内部形成孔学以及表面形成缺口，确保铸件的质量符合要求。

如图1所示，型芯外套1搭接于型芯内筒2上，且搭接处设计为相配合的台阶结构。从而增加型芯外套1与型芯内筒2的拼接面积以及阻碍铸件蜡模8成型和铸件浇注成型时蜡料和金属溶液进入型芯空腔3中。

如图1所示，型芯外套1与型芯内筒2的壁厚相差不超过2mm，以使型芯外套1的素坯和型芯内筒2的素坯置于同一烧砵中同时烧结完成并产生相同的收缩率。型芯外套1与型芯内筒2的壁厚相等，型芯外套1的素坯和型芯内筒2的素坯烧结成型的温度参数和时间参数均相同，型芯外套1的素坯和型芯内筒2的素坯置于同一烧砵中同时烧结完成，以提高型芯外套1和型芯内筒2的一致性，确保烧结成型后的型芯外套1和型芯内筒2的尺寸准确，进而使配合拼接成的陶瓷型芯的尺寸准确。

如图1所示，型芯内筒2和型芯外套1的拼接处位于陶瓷型芯两端的端面上，陶瓷型芯两端的端面用于与铸件的加工型面相对应。由于铸件的加工型面需要进行加工，因此当型芯内筒2和型芯外套1的拼接处造成成型后的铸件的加工型面不平整时，通过加工使其平整。

如图1所示，窗口呈凸起状设于型芯外套1的外壁面上。一方面，当脱蜡后，型芯通过凸起状的窗口在铸件陶模中定位。另一方面，凸起状的窗口是型芯空腔3与外界连通的通道，在制备铸件陶模时用蜡将窗口覆盖，待制备完铸件陶模后，将窗口上覆盖的蜡去除，然后将用于调整温度的调温材料从窗口注入型芯空腔3中，再用耐火泥堵住窗口以防止调温材料泄漏。

如图2和图3所示，本实施例的陶瓷型芯的制备方法，用于制备上述陶瓷型芯，包括以下步骤：根据型芯外套1的型腔的形状，设计由可溶型芯浆料制得的用于与型芯外套1的型腔相配合以对型芯外套1压制成型过程中进行定位的定位型芯4；分别根据型芯外套1、型芯内筒2以及定位型芯4以及铸件的形状设计型芯外套模具、型芯内筒模具以及定位型芯模具；将可溶型芯浆料注入定位型芯模具中压制成型，得到定位型芯4；将定位型芯4置于型芯外套模具中进行定位后，将陶瓷型芯浆料注入型芯外套模具中压制成型，得到型腔内嵌有定位型芯4的型芯外套1，通过将定位型芯4溶解后得到型芯外套1的素坯；将陶瓷型芯浆料注入型芯内筒模具中压制成型，得到型芯内筒2的素坯；将型芯外套1的素坯和型芯内筒2的素坯烧结成型，得到型芯外套1和型芯内筒2；将型芯外套1和型芯内筒2配合拼接，得到陶瓷型芯。其中，定位型芯4的压制成型：将定位型芯模具置于45摄氏度的加热板加热半个小时以上，当定位型芯模具的温度达到40摄氏度时，放入压料机中压制定位型芯4，压料温度为85摄氏度，保压30秒后取出。型芯外套1的压制成型：将型芯外套模具置于45摄氏度的加热板上加热半个小时以上，当定位型芯模具的温度达到40摄氏度时，将定位型芯4置于型芯外套模具中，型芯外套模具中设有用于对定位型芯4的轴向进行定位的中心轴以及用于对定位型芯4的角向进行定位的定位凸台，将型芯外套模具置于压料机中将型芯外套1压制成型，压料温度98摄氏度，保压10秒后取出。

设计定位型芯4之前，还包括以下步骤：根据陶瓷型芯的整体形状设计型芯外套1和型芯内筒2的形状，以确定型芯外套1和型芯内筒2的拼接面的位置，拼接面位于陶瓷型芯壁厚较厚的部位，且拼接后的拼接处所在的型面与铸件待加工的型面相对应。若陶瓷型芯的型芯空腔的形状复杂，存在负角或内腔，根据陶瓷型芯的整体形状设计完成型芯外套1后，根据型芯外套1的型腔形状，设计多个定位型芯4分别与型芯外套1型腔的多个部位相配合以对型芯外套1压制成型过程中进行定位。

如图4所示，型芯外套1和型芯内筒2配合拼接后，型芯外套1和型芯内筒2的拼接处设有0.3mm-0.6mm的间隙，通过陶瓷胶填充于间隙中，从而将型芯外套1和型芯内筒2胶结固定。

如图4所示，型芯外套1和型芯内筒2胶结固定，包括以下步骤：准备拼装夹具，瓶装夹具包括用于插设于型芯内筒2中的定位轴5、用于套设于定位轴5上并压于型芯外套1上的压盖6以及用于压于压盖6上并与定位轴5螺纹匹配连接的螺纹套7；将型芯内筒2套设于定位轴5上，将陶瓷胶涂覆于型芯内筒2上用于与型芯外套1胶结的拼接面上；将型芯外套1和型芯内筒2拼接，通过螺纹套7压紧压盖6，从而将型芯外套1与型芯内筒2相互挤压胶合，从而将型芯外套1和型芯内筒2胶结固定。

如图5所示，本实施例的铸件的制备方法，包括以下步骤：将陶瓷型芯置于铸件蜡模8模具中，将蜡液注入铸件蜡模8模具中压制成型，得到铸件蜡模8与陶瓷型芯组合为一体的整体蜡模；通过在整体蜡模上进行涂料、撒砂、造型，将铸件蜡模8脱除并烧结成型，得到铸件陶模；根据铸件温度场控制的要求，将用于调整温度的调温材料从型芯外套1上的窗口注入型芯空腔3中，并通过陶瓷堵塞将窗口密封；将金属熔液注入铸件陶模中，并以型芯内筒2的中心空腔作为走水浇道；铸件成型后，将陶瓷型芯脱出，得到具有复杂空心型腔的铸件。可选地，若需要将铸件温度场的温度调高，则将保温颗粒填充至型芯空腔3中；若需要将铸件温度场的温度调低，则将冷铁钢珠或冷空气填充至型芯空腔3中。可选地，陶瓷堵塞将窗口密封后，再用耐火泥将陶瓷堵塞和窗口封严风干。

如图5所示，将陶瓷型芯置于铸件蜡模8模具中，通过铸件蜡模8模具上沿周向分布的顶针顶抵于型芯外套1上，以调整陶瓷型芯与铸件蜡模8模具的同轴度。铸件蜡模8成型后，将顶针取出并将铸件蜡模8从铸件蜡模8模具中脱出，通过采用100摄氏度的高温蜡将蜡模上顶针形成的孔洞填满并刮平。可选地，通过将蜡料从窗口注入型芯空腔3中，以防止涂料制壳时，料浆进入型芯空腔3中，并在窗口焊接排蜡棒，在整体蜡模上进行涂料、撒砂以及造型之后，通过排蜡棒将型芯空腔3内的蜡料排出。可选地，将浇道蜡的蜡料从型芯内筒2的中心空腔浇注至陶瓷型芯两端并压制成型，从而将陶瓷型芯的两端封严，形成铸件蜡模8的浇道。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。