熔模铸造新型型芯工艺

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（&）矿化剂
石英玻璃的烧结和析晶几乎同时于 !!"" / !&""( 开始，这就使石英
玻璃的陶瓷型芯烧成温度很难掌握。若温度偏低，则型芯没有烧结或烧结不足，其强度 低；若温度偏高，则型芯虽烧结，但又析出过量方石英，冷却后型芯的常温强度也很 低。为解决这一矛盾，需加入能适当降低陶瓷型芯烧结温度的某些添加剂，即矿化剂。 矿化剂能促成烧结并兼有提高型芯高温抗变形能力、以及提高石英玻璃析晶率等作用。 国内常用的矿化剂有氧化铝系、氧化钙系、氧化锆系等几种。 氧化铝系的矿化剂有工业氧化铝、合成莫来石、铝矾土等。加入氧化铝系矿化剂的 — 0,@ —
图!"#
一些典型的陶瓷型芯
因此，熔模铸造型芯是生产复杂熔模铸件所必须的，据介绍，美国熔模铸件中约 $%& ’ (%& 的件使用陶瓷型芯。随着熔模铸造向更精密、更复杂、更大型发展，对熔模 铸造型芯也提出了更高的要求。熔模铸造型芯技术也一直在发展着。
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第八章
熔模铸造新型型芯工艺
! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 二、对熔模铸造型芯的基本要求 熔模铸造用型芯除与常规铸造一样，受金属液包围，工况条件恶劣外，还需经受脱 蜡和焙烧的作用。为此，型芯应满足下列要求： !" 耐火度高 型芯的耐火度至少应高于合金的浇注温度，以保证在浇注时和铸件凝固过程中不软 化和变形。一般情况下型芯的耐火度应达到 !#$$% 以上，在定向凝固和单晶铸造时， 则要求能承受 !&’$ ( !)$$% 的高温 *$+,- 以上。 ’" 热膨胀率低、尺寸稳定 为保证铸件内腔尺寸精度，型芯的热膨胀率应尽可能小，且无相变，以免造成型芯 开裂或变形。一般来说其线膨胀系数以小于 # . !$ / ) 0 / ! 为宜。 *" 足够的强度 型芯应具有足够的常温强度，以承受压注时蜡液的冲击和挤压而不致断裂或破损。 型芯还要有足够的高温强度，以承受浇注时金属液的冲击力和静压力。 #" 化学稳定性好 型芯在与金属液接触过程中应不污染合金，也不与金属液或金属的氧化物发生化学 反应，以防止铸件表面产生化学粘砂或反应性气孔。 &" 易脱除 铸件铸成后，型芯应便于从铸件中脱除。由于铸件中的陶瓷型芯绝大多数采用化学 腐蚀法溶失，为此，型芯必须有相当大的孔隙率（约 ’$1 ( #$1 ） ，体积密度应比真密 度小。 表 2 / ! 为硅质陶瓷型芯的基本要求，以供参考。
图/2*
石英玻璃的析晶转变及相应的尺寸变化
3）差热曲线 456 7）热膨胀曲线
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第三篇
ห้องสมุดไป่ตู้
铸造模具制造工艺图集与产品造型加工技术
! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 析晶产生的体积变化会使陶瓷型芯产生网状裂纹，石英玻璃中方石英析出量越多， 各部分析晶程度越不均匀，产生的裂纹就越多，烧成后的陶瓷型芯的强度也就越低，严 重时甚至型芯会断裂，这是析晶过程对陶瓷型芯的有害影响。另外，石英玻璃的熔融过 程是一个逐渐软化进而熔融的渐进过程，熔融前的软化状态会引起变形，这也可看作是 ・% 即进入变形点。纯净的石英玻璃， 粘度很大的粘性流动。石英玻璃的粘度达到 !"!! #$ 温度达 !&’"( 左右就到变形点。析晶使二氧化硅由玻璃态转变为晶态，对粘性流动有 明显的抑止作用，从而能显著提高型芯的高温抗变形能力。同时析晶的体积膨胀可以抵 消一部分因烧结而引起的收缩（图 ) * &+） 。 为使陶瓷型芯获得足够的强度，必须将成型的型芯坯体加热至高温进行烧结。但陶 瓷型芯与一般陶瓷制品不同，要求有一定孔隙率，强度也不宜过高。否则，不仅不易从 铸件中清除，还会造成铸件热裂。故陶瓷型芯烧结程度要适当，通常只需初步烧结，此 时粉料外廓形状基本保持原状。由石英玻璃制成的型芯坯体，只需加热至 !!""( 以上 就能烧结。 石英玻璃的粒度、杂质含量均影响到析晶、烧结和陶瓷型芯性能。常用的石英玻璃 粒度配比有混合粉和细粉两种（表 ) * ,） ，可根据型芯大小和复杂程度选择。其杂质含 量应严加限制，表 ) * - 为定向凝固铸造用陶瓷型芯的杂质含量限量。
表2/! 性 能 硅质陶瓷型芯的基本要求 用于钴基合金和不锈钢 #"2 ( )"’ $"$# ( $"$2 ’# ( ’)
*
用于真空浇注镍基合金 2"* ( !$"* $"$2 ( $"$; !< ( ’$ !";2 ( ’"$’ ’"*2 ( ’"#&
焙烧后强度 （3456 7*2’ / &2） 8 69: 线膨胀率 （室温 ( ;&$% ， 1） 孔隙率 （1） 体积密度（ 8 = 8 >+ ） 密度（ 8 = 8 >+*） 溶出性 反应性
表)*, 粒度 （筛号） 混合粉 细粉 表)*杂质元素 限量 制芯用石英玻璃粉料的粒度配比（质量分数， .） !-" / &"" 号 &’ — &"" / &0" 号 ’" — 1 &0" 号 &’ !""
定向凝固铸造用陶瓷型芯的杂质限量（质量分数， .） 25、 :;、 <+ "?"""! #+、 <=、 >= "?""-
第八章
熔模铸造新型型芯工艺
! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 陶瓷型芯经 !"##$ 烧成后，%&" ’( 仍保持原状。但由于随矿化剂带入的杂质使陶芯的烧 结温度下降，玻璃相含量增多，强度提高。而 %&" ’( 粉粒熔点高而坚硬，它们分散在基 体粉粒间有阻滞其相互滑移的作用，有利于提高高温抗变形能力，并使型芯烧成收缩减 小。需指出的是 %&" ’( ) *+’" 二元系的最低共熔温度为 !,-#$ ，此类型芯长期在 !,,#$ 以上工作，有可能形成液相，使型芯软化变形。但氧化铝系添加物容易获得，故在一般 情况下仍为较常用的添加剂。 氧化钙系矿化剂有 ./’ 和 %.*。%.* 组成的质量分数为 %&" ’(!0123 、 ./’ "(1"(3 、 *+’"4#1#23 ，熔点 !!2#$ 。 ./’ 和 %.* 的作用相近。对烧成后的硅质陶瓷型芯进行物 相鉴定，均发现 ./’ 与 *+’" 固相反应生成的 ./’ ・ ・ *+’" 。由于 ./’ *+’" 的熔点约 !,0#$ ， 故此类添加剂也不适用于极限工作温度超过 !,,#$ 的陶瓷型芯。 氧化 锆 矿 化 剂 的 作 用 与 氧 化 铝 类 似。但 56’" ) *+’" 二 元 系 的 最 低 共 熔 温 度 为 !40-$ ，故此类矿化剂的型芯极限工作温度可达 !4,#$ 左右。而且矿化剂加入量不宜过 多，否则矿化剂带入的杂质会使陶瓷型芯高温抗变形能力下降。 此外，特殊矿化剂，如 7" ’( 、 .6" ’( 等氧化物，在高温下能活化 *+ ) ’ 键的网络骨 架，从而显著提高石英玻璃析晶速率。加有此类矿化剂的陶瓷型芯在 !!## 8 !"##$ 下烧 成，析出的方石英量变化不大，但在 !0##$ 以上工作时会迅速大量析出方石英，能有 效地抑制石英玻璃的粘性流动，明显地改善型芯的抗变形能力。 各种矿化剂的用量、使用温度和用途见表 9 ) ,。矿化剂的成分和处理方法见表 9 ) 4。
第三篇
铸造模具制造工艺图集与产品造型加工技术
! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !
第八章
熔模铸造新型型芯工艺
第一节 概 述
一、熔模铸造型芯 一般情况下熔模铸造的内腔是与外形一道通过涂挂涂料、撒砂等工序形成的，不用 专制型芯。但当铸件内腔过于窄小或形状复杂，常规的涂挂涂料、撒砂等工序根本无法 实施，或内腔型壳无法干燥硬化时，就必须使用预制的型芯来形成铸件内腔。这些型芯 要等铸件铸成后再设法去除。例如航空发动机空心涡轮叶片，叶片的冷却通道迂回曲 折，形若迷宫，就必须采用陶瓷型芯。图 ! " # 是一些典型的陶瓷型芯。
第二节
一、硅质陶瓷型芯 () 型芯材料 （(）石英玻璃
陶瓷型芯
石英玻璃是硅质陶瓷型芯的基体材料。石英玻璃分透明的和不透明
的两种，前者密度为 *)*(+ , -#" ，后者介于 *)&* . *)&/+ , -#" 之间。石英玻璃是一种过冷 液体，比晶态石英内能高，稳定性差，有自发地向内能更低的晶态转变的趋势。但在常 温下由于它的粘度极大，内部质点很难重新排列。当加热到高温时，石英玻璃的粘度下 降，同时质点热运动动能增大，其内部质点就有可能重新排列，从非晶态转为晶态。一 般透明石英玻璃于 (*&&0 、不透明石英玻璃从 ((&&0 开始转变为方石英，此转变过程 称“析晶” ，同时体积增大。当冷却至 (/& . *1&0 时，方石英又由 !型转变为 "型，同 时体积缩小，见图 / 2 *。