一种抑制铸件热裂的方法

摘要

一种抑制铸件热裂的方法，采用以下步骤获得用于铸造铸件的型壳：制备含有碱性氢氧化物的水溶液；使用含有碱性氢氧化物的水溶液对铸件容易出现热裂的部位对应的型壳处进行局部浸渍；焙烧型壳，获得局部含有碱性氧化物的型壳。本发明操作简单、灵活，可靠性强；通过调整浸渍液的溶质成分、浓度及浸渍总量，控制型壳碱性氧化物含量，增加型壳在高温下玻璃相的生成，有效地改善了型壳的退让性，抑制了金属热裂缺陷的发生。

权利要求

1.一种抑制铸件热裂的方法，其特征在于，采用以下步骤获得用于铸造铸件的型壳：制备含有碱性氢氧化物的水溶液；

使用含有碱性氢氧化物的水溶液对铸件容易出现热裂的部位对应的第二型壳部位进行局部浸渍；

焙烧型壳，使得第二型壳部位含有碱性氧化物。

2.根据权利要求1所述的抑制铸件热裂的方法，其特征在于，在制备含有碱性氢氧化物的水溶液之前还包括以下步骤：将造孔剂混入撒砂材料；

在铸件容易出现热裂的部位对应的第一型壳部位，使用混有造孔剂的撒砂材料进行撒砂操作，使得第一型壳部位含有造孔剂；

焙烧型壳，使得第一型壳部位含有孔洞。

3.根据权利要求2所述的抑制铸件热裂的方法，其特征在于，所述造孔剂包括淀粉或有机纤维，添加量为0.01％-20％质量分数。

4.根据权利要求1所述的抑制铸件热裂的方法，其特征在于，碱性氢氧化物的水溶液包括氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液，浓度为0.01％-20％质量分数。

5.根据权利要求1所述的抑制铸件热裂的方法，其特征在于，所述局部浸渍采用注射器注射或毛刷刷涂。

6.根据权利要求5所述的抑制铸件热裂的方法，其特征在于，局部浸渍中，注射器的注射量为每立方厘米型壳注射0.01mL-1mL。

7.根据权利要求1所述的抑制铸件热裂的方法，其特征在于，使得第二型壳部位含有碱性氧化物的型壳的焙烧温度为120℃-800℃，焙烧时间为1分钟-24小时。

8.根据权利要求2所述的抑制铸件热裂的方法，其特征在于，在铸件容易出现热裂的第一型壳部位对应的型壳处的背层进行撒砂操作。

9.根据权利要求2所述的抑制铸件热裂的方法，其特征在于，第一型壳部位和第二型壳部位为相同部位或不同部位。

说明书

一种抑制铸件热裂的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及机械技术领域，具体涉及一种抑制铸件热裂的方法。

背景技术

[0002] 熔模铸造是用蜡制作所要铸成零件的蜡模，然后蜡模上涂以泥浆形成泥模，并在制泥模时留下浇注口。泥模晾干后，放入热水中将内部蜡模熔化。将熔化完蜡模的泥模取出再焙烧成陶模。再从浇注口灌入金属熔液进行铸造。铸件热裂是熔模铸造中最常见的铸造缺陷之一，尤其是航空领域内使用的钛铝合金，热裂倾向十分明显。热裂主要由合金性质和铸型阻力引起，目前是通过改善铸件结构，改变合金成分来抑制热裂的发生，但是这些措施限制了铸件结构设计和成分设计的自由度。而一些铸件的结构和成分严格，例如部分航空钛铝合金铸件对结构要求和成分要求十分严格，不能轻易改变。因此，热裂缺陷一直是困扰从业人员的关键问题。

发明内容

[0003] 为了解决上述存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种抑制铸件热裂的方法，以解决熔模铸造中铸件尤其是钛铝合金铸件容易热裂的问题，其具有可操作简单、方法灵活、可靠性高等特点。

[0004] 为达到以上技术目的，本发明采用如下技术方案：

[0005] 一种抑制铸件热裂的方法，采用以下步骤获得用于铸造铸件的型壳：制备含有碱性氢氧化物的水溶液；使用含有碱性氢氧化物的水溶液对铸件容易出现热裂的部位对应的第二型壳部位进行局部浸渍；焙烧型壳，使得第二型壳部位含有碱性氧化物。

[0006] 优选地，在制备含有碱性氢氧化物的水溶液之前还包括以下步骤：将造孔剂混入撒砂材料；在铸件容易出现热裂的部位对应的第一型壳部位，使用混有造孔剂的撒砂材料进行撒砂操作，使得第一型壳部位含有造孔剂；焙烧型壳，使得第一型壳部位含有孔洞。

[0007] 优选地，所述造孔剂包括淀粉或有机纤维，添加量为0.01％-20％质量分数。

[0008] 优选地，所述碱性氢氧化物包括氢氧化钠或氢氧化钾，浓度为0.01％-20％质量分数。

[0009] 优选地，所述局部浸渍采用注射器注射或毛刷刷涂。

[0010] 优选地，局部浸渍中，注射器的注射量为每立方厘米型壳注射0.01ml-1ml。

[0011] 优选地，使得第二型壳部位含有碱性氧化物的型壳的焙烧温度为[0012] 120℃-800℃，焙烧时间为1分钟-24小时。

[0013] 优选地，在铸件容易出现热裂的第一型壳部位对应的型壳处的背层进行撒砂操作。

[0014] 优选地，第一型壳部位和第二型壳部位为相同部位或不同部位。

[0015] 本发明具有以下优点及突出性的技术效果：

[0016] 1)本发明在撒砂材料中添加造孔剂，不影响浆料的稳定性，可在型壳任意需要的地方使用；通过调整造孔剂的种类、数量控制型壳微观结构，避免了型壳强度的大幅下降；具有操作简单、方法灵活，可靠性高等特点；

[0017] 2)通过调整碱性氧化物溶液的种类，浓度，浸渍时间，控制型壳内碱性氧化物的含量，从而控制型壳玻璃相的生成，对型壳软化温度点和软化程度进行精准控制，以达到精准增加型壳退让性的目的。

附图说明

[0018] 通过结合下面附图对其实施例进行描述，本发明的上述特征和技术优点将会变得更加清楚和容易理解。

[0019] 图1是本发明含有造孔剂的型壳示意图；

[0020] 图2是本发明浸渍氢氧化物并低温焙烧后的型壳示意图。

[0021] 其中1-浇口杯；2-型壳；3-型腔；4-造孔剂；5-碱性氧化物；6-孔洞。

具体实施方式

[0022] 下面将参考附图来描述本发明所述的抑制铸件热裂的方法的实施例。本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式或其组合对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。此外，在本说明书中，附图未按比例画出，并且相同的附图标记表示相同的部分。

[0023] 一种抑制铸件热裂的方法，采用以下步骤获得用于铸造铸件的型壳：

[0024] 制备含有碱性氢氧化物的水溶液；

[0025] 使用含有碱性氢氧化物的水溶液对铸件容易出现热裂的部位对应的第二型壳部位进行局部浸渍；

[0026] 焙烧型壳，使得第二型壳部位含有碱性氧化物。

[0027] 在一个可选实施例中，在制备含有碱性氢氧化物的水溶液之前还包括以下步骤：

[0028] 将造孔剂混入撒砂材料；

[0029] 在铸件容易出现热裂的部位对应的第一型壳部位，使用混有造孔剂的撒砂材料进行撒砂操作，使得第一型壳部位含有造孔剂；

[0030] 焙烧型壳，使得第一型壳部位含有孔洞。

[0031] 其中，含有孔洞的位置和含有碱性氧化物的位置可以是型壳的不同部位。也就是说，以上所述的第一型壳部位和第二型壳部位可以是型壳的相同部位或不同部位。

[0032] 在一个可选实施例中，所述造孔剂包括淀粉或有机纤维，添加量为[0033] 0.01％-20％质量分数。

[0034] 在一个可选实施例中，所述碱性氢氧化物包括氢氧化钠或氢氧化钾，浓度为0.01％-20％质量分数。

[0035] 在一个可选实施例中，局部浸渍采用注射器注射或毛刷刷涂。

[0036] 在一个可选实施例中，局部浸渍中，注射器的注射量为每立方厘米型壳注射0.01ml-1ml。

[0037] 在一个可选实施例中，获得局部含有碱性氧化物的型壳的焙烧温度为[0038] 120℃-800℃，焙烧时间为1分钟-24小时。

[0039] 图1是本发明含有造孔剂的型壳示意图；图2是本发明浸渍氢氧化物并低温焙烧后的型壳示意图。同时采用造孔剂和浸润碱性氢氧化物的方法，并使得第一型壳部位和第二型壳部位在型壳的同一部位，能够获得更加好的防止热裂缺陷的效果，下面结合附图1、2来具体说明一个实例。

[0040] 如图1所示，形成的型壳2具有用于形成铸件的型腔3，浇口杯1用于向型腔3内浇筑液态金属。下面以造孔剂4选用淀粉，碱性氢氧化物选用氢氧化钠为例具体描述如何获取该型壳2。

[0041] 1)在撒砂材料中混入质量分数为10％的淀粉，混合均匀。

[0042] 2)在蜡模的背层上浆操作后，先将制备好的含有淀粉的撒砂材料在铸件容易开裂的部位对应的型壳位置进行撒砂操作，完成后再使用不含淀粉的撒砂材料进行整体的撒砂操作。通常在蜡模上是进行多次重复上浆、撒砂，从而增厚型壳。如此反复获得如图1所示的局部含有造孔剂4的型壳。其中，面层制备按照正常工艺进行，以避免对铸件表面质量产生影响。其中，面层是指蜡模贴近模型的那一层，背层是蜡模靠近外壳最外面的那一层。

[0043] 3)进行干燥脱蜡焙烧操作，获得局部含有大量孔洞的型壳。

[0044] 4)制备含有10％质量分数的氢氧化钠水溶液。

[0045] 5)使用注射器在对应铸件易开裂部位的型壳位置注射配置好的氢氧化钠水溶液，注射量为每立方厘米型壳注射0.2毫升。

[0046] 6)对注射过氢氧化钠水溶液的型壳进行低温焙烧，焙烧温度为500℃，焙烧时间为6小时，氢氧化钠脱水生成氧化钠，即碱性氧化物5，获得如图2所示的局部含有孔洞6和大量碱性氧化物5的型壳。

[0047] 接下来说明一下该型壳是如何避免铸件热裂的。以钛铝合金浇筑为例，在该型壳中进行钛铝合金的浇注，浇注过程型壳升温会超过1000℃，浸渍有氢氧化钠的局部型壳生成大量玻璃相。玻璃相是指高温烧结时各组成物质和杂质产生一系列物理、化学反应后形成的一种非晶态物质。玻璃相的强度比晶相低，在浇注过程中型壳会发生一定程度的软化，同时该部分型壳为多孔结构，在铸件收缩的作用下发生退让，避免了钛铝合金铸件凝固过程中发生热裂缺陷。

[0048] 本发明操作简单、灵活，可靠性强；可以通过调整造孔剂的位置、种类和数量调整型壳微观结构，以使型壳适应各种材料和结构的铸件；通过调整浸渍液的溶质成分、浓度及浸渍时间，控制型壳碱性氧化物含量，增加型壳在高温下玻璃相的生成，有效地改善了型壳的退让性，抑制了金属热裂缺陷的发生。

[0049] 以上所述仅为本发明的优选实施例，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。