用于熔模铸造的脱蜡方法技术

提供用于控制陶瓷熔模铸造壳体组件的方法，因此壳体被浸没在具有相对低的沸点例如低于约230F的流体中。流体必须足够热以将热传递通过壳体组件以熔化蜡型，但足够低以限制因壳体中的水分产生的蒸汽。通过控制壳体在热流体浴中的浸没速率，可以极大地减少壳体开裂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2011年10月10日提交的美国技术申请第13/269，773号和2010年10月8日提交的美国临时申请第61/391，159号的优先权。通过引用，将这些申请的全部公开内容并入本文。领域本专利技术提供一种用于从熔模铸造壳体中除去蜡的改进的方法。本专利技术涉及采用特定的传热流体和倒置的定向凝固(inverted directional solidification)。腊被除去，并且对壳体几乎不产生或不产生压力。通过使用这种技术，可以消除强加于熔模铸造机上的在原位的一些限制条件以防止或减少壳体开裂。背景如Yang的美国专利第7，926，542B2号中所记录的，精密的熔模铸造通常涉及构建容纳在陶瓷壳模(shell mold)内的腊型组件(wax pattern assembly),所述专利的全部公开内容通过引用并入本文。从陶瓷壳模中除去蜡型组件，且随后在铸造过程的另外的步骤中，用熔融金属填充得到的壳模。从陶瓷壳模中除去蜡型组件可以通过热的使用来实现，热引起蜡的熔化且因此流出陶瓷壳模。必要的热可以通过将蜡型组件和陶瓷壳模放置在高压蒸汽加压釜内来得到。作为向组合给予热的可选择的方法，可以进行急骤燃烧。尽管能够加热且因此除去蜡，这样的过程可在陶瓷壳模中引起压力而产生开裂和其它缺陷。蜡型组件具有比其所处其中的陶瓷壳模 高的热膨胀系数。因此，加热这些组件可造成蜡的热膨胀比陶瓷壳模更大。蜡型组件的不按比例的热膨胀在陶瓷壳模上引起环型压力和压力，因此在脱蜡过程期间造成开裂，开裂可最终导致金属铸件断裂、金属裂缝或空间碎片。精密的熔模铸造部件有时包括定位在蜡型组件内部的陶瓷芯体，所述蜡型组件通常具有复杂的、不对称的形状。在陶瓷芯体和陶瓷壳模之间的蜡型的厚度在不同的位置处是不同的。通过加压釜的使用或通过急骤燃烧，蜡型组件的脱蜡造成整个蜡型表面同时受热。因此，陶瓷芯体在其上的不同位置处经历不同的压力。在脱蜡过程期间，陶瓷芯体上的压力差可使其移动或断裂。而且，在靠近倒杯(pour cup)的一部分蜡型组件和定位离倒杯最远的那些蜡型组件的部分之间获得压力差。倒杯的存在允许压力在蜡型组件的靠近倒杯的那些部分处减轻，同时将较大的压力给予远离倒杯的蜡型组件。这种压力差可造成陶瓷芯体脱离原位。为了减少由蜡型组件的热膨胀所引起的缺陷，陶瓷壳模可由额外的层制成，使得其强度较高且因此耐受由热膨胀的蜡所给予的压力。然而，如果采用较薄的陶瓷壳模，与之相比，较厚的陶瓷壳模的使用仍然还可造成铸造缺陷和废品。此外，较厚的陶瓷壳模的使用可使得某些部件难于铸造或不可能铸造，且由于需要额外的材料和时间，可增加铸造过程的成本。尽管前述方法中的每一种存在独特的不足，但它们都具有一个共通点。同时以相对均匀的方式将熔化蜡的能量应用到整个壳体上。应用能量的这种均匀性长久以来被认为是导致开裂的问题所在。用于克服由热的均匀应用所引起的开裂的方法是对于型(pattern)和浇口通常使用两种不同的蜡。浇口的蜡通常需要具有比型的蜡低10华氏度的熔点，以帮助减少来自内部蜡的压力的开裂。除了成本增加以外，两种不同的蜡在壳体组件中的使用还具有使蜡回收和再利用更加困难的缺点。为了解决关于由脱蜡所造成的压力的前述问题中的一些问题，Yang在其'542专利中提出以局部化的方式使用热油浴。更准确地，Yang描述了涉及用水润湿壳模，然后将饱和的壳体浸没在热油浴中的方法，其中热油高于水的沸点且优选地远高于水的沸点，例如在300° F-500° F之间。这又造成壳体中的水分转变成蒸汽，且蒸汽转移到壳体的其它部分，造成壳体的热区。沿着壳体的热区发生的加热通过壳壁转移到蜡型上，造成蜡型的熔化。在Yang方法下，产生的蒸汽从壳壁向内地运动，从而将蜡型冲出壳模的中心且冲出孔杯。蒸汽的使用作为排除蜡在壳壁上的积聚的方式存在。尽管Yang已经认识到对基于陶瓷壳体的局部加热的其它已知方法的改进，如下文还将详细描述的，Yang方法需要比本专利技术的方法显著多的能量转移才得到相似的结果。概述根据本专利技术所描述的方法非常不同于过去除蜡的方法。不是同时将能量均匀地应用到整个壳体上，而是能量被应用到围绕壳体的明确界定的小的水平带上。然后，带被逐步地沿壳体上移。由于不是加热全部的蜡，所以这种定向除蜡将较小的压力施加到陶瓷壳体上。仅同时加热一小部分的蜡且液体蜡仅仅流出而没有产生压力。 如果内部蜡的压力被显著降低，壳体开裂可以被减少，如果不能消除的话。此外，可以消除用于使压热(autoclave)或急骤燃烧脱蜡过程可接受地工作的限制条件。换而言之，工程师不再受到构造壳体的过去方式的限制，或受到使用用于脱蜡防裂的通常方法的限制。采用本文所公开的方法的一些益处包括减少或消除以下的需要:大量的浸泡和/或极端的壳体厚度。熔点不同的蜡。改进的蜡回收。用例如腊、金属线、陶瓷线(ceramic string)、陶瓷棒进行的壳体改善。脱腊通风孔(Dewaxvent)。修补壳体中的裂纹。归因于壳体裂纹和修补的铸造内含物。 此外，可以使用与目前所用的蜡完全不同的蜡。例如，具有高导热性的蜡对于蜡注入后的快速凝固时间是合适的，但它们未被使用，因为它们在当前所采用的脱蜡过程中表现差。采用当前所示的方法，这种限制被消除且熔模铸造工程师具有较大的自由度来针对应用选择更加有优势的蜡。从本文所提供的描述，另外的可应用的范围将变得明显。本概述中的描述和特定实例预期仅用于阐述的目的，且并非预期限制本公开内容的范围。附图本文所描述的附图是仅用于所选定的实施方式的阐述性目的且不是所有可能的实施，且并非预期限制本公开内容的范围。附图说明图1是使陶瓷壳模脱蜡的现有技术方法的示意性侧视图；且图2是根据本专利技术的陶瓷壳体脱蜡的过程和设备的示意性侧视图。相应的参考编号表示遍及图中的几个视图的相应部件。详述本专利技术涉及一种使陶瓷壳模脱蜡的改进的方法，以减少(如果不能消除的话)模具开裂。尽管认为根据本专利技术的方法，各种形状、尺寸和组成的壳模将是有用的，但是包括以下材料中的一种或多种的具有耐火材料组成的那些应是在可专利性上有益的:锆石、氧化锆、氧化钇、氧化铝、硅酸铝及熔融石英及其组合。通过非限制性实例，有用的壳体粘合剂包括胶态二氧化硅、硅酸乙酯、碳酸锆铵、乙酸锆、胶态氧化铝、胶态氧化锆、胶态氧化钇、钠和钾硅酸盐及氧化铝涂覆的胶态二氧化硅。为了完全显示根据本专利技术的教导的脱蜡方法的可行性，设计并构建了用于定向除蜡的样机。采用热油浴，比如由Yang教导的，来产生原始数据。油的温度和使壳体降入油中的速度是可变的。在这项工作中，还评估了保持蜡与油分离的方法。为壳体准备脱蜡测试件且用在本专利技术的样机设备中和标准的脱蜡过程中以进行比较。合适的测试件将需要在标准过程中开裂而在定向脱蜡过程中不开裂。因此，采用具有带不同的壳体厚度和壳体类型的不同样品的特定蜡型来构造脱蜡测试件。此外，认为壳体将在压热或急骤燃烧脱蜡中开裂，但在采用热油的定向熔化过程中不开裂。注意，锥体和浇口均被形成为具有锐利边缘，以有意地促进开裂。锥体中的蜡必须行进通过受限处以流出壳体。在Molalla, Oregon的IMDS Cencast处,腊被注入并组装。一些腊在Cencast处成为壳体且一些在 Boring本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·布兰斯科姆，
申请(专利权)人：邦特罗克工业公司，
类型：
国别省市：