制备熔模铸造模具的方法技术

本发明专利技术公开了制备熔模铸造模具的各种实施方案。所述方法包括：用底漆层涂覆牺牲模型，所述底漆层包含第一耐火浆料和第一耐火灰墁；使所述底漆层至少部分地硬化；以及用中间层涂覆所述底漆层，所述中间层包含第二耐火浆料和第二耐火灰墁。所述方法还包括使所述中间层至少部分地硬化；用第一支撑层涂覆所述中间层，所述第一支撑层包含第一触变剂，所述第一触变剂包含第一聚合物乳液；用第二支撑层涂覆所述第一支撑层，所述第二支撑层包含第二触变剂，所述第二触变剂包含第二聚合物乳液；以及使所述第一支撑层和所述第二支撑层至少部分地硬化。

Method of Preparing Investment Casting Mould

The invention discloses various implementation schemes for preparing investment casting moulds. The method includes: coating sacrificial model with primer layer, which comprises first refractory slurry and first refractory ash bin; hardening the primer layer at least partially; and coating the primer layer with an intermediate layer, which comprises a second refractory slurry and a second refractory ash bin. The method also includes at least partial hardening of the middle layer; coating the middle layer with the first support layer; the first supporting layer comprises a first thixotropic agent; the first thixotropic agent comprises the first polymer emulsion; the first supporting layer is coated with the second supporting layer; the second supporting layer comprises second thixotropic agents; the second thixotropic agent comprises second polymer emulsion; The first support layer and the second support layer are hardened at least partially.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制备熔模铸造模具的方法
技术介绍
熔模铸造(有时称为“失蜡”工艺)是一种众所周知的制备具有错综复杂形状部件的方法。该工艺用于各种不同的大规模及小规模应用，从制造超级合金气体涡轮引擎部件到微小的定制正畸器具。熔模铸造工艺通常首先制备大小和形状类似于待制造装置的大小和形状的牺牲蜡模。该蜡模可通过模制(快速成型工艺)或任何其他方法进行制备。该模型随后经过脱壳工艺，其中模型按顺序浸入包含通常为陶瓷浆料的涂覆材料的罐中。在下一次浸渍之前，使各层涂覆材料干燥一定时间。另外，可在浸渍之间施加干燥的耐火颗粒剂或灰墁以改善壳体的结构完整性。该工艺重复多次以逐渐形成具有多个陶瓷层的壳体。这样在形成壳体后，通常使用闪速炉或蒸汽高压罐来加热模型，以熔化蜡并从模具中提取出模具。最终得到具有中空腔体的模具，并且该模具准确复制模型的形状。此时，可通过焙烧进一步提高模具的强度。随后可将熔融的金属合金注入模具腔以浇铸所需的部件。最后，在合金充分冷却后，可通过机械或化学方式碎裂模具，以使浇铸部件与模具分离。在常规的熔模铸造法中，成品壳体包含六层或更多层，其中的每一层可包括两个或更多个浆料或灰墁的子层。第一层(称为底漆层)被直接施加至蜡模。底漆层通常包括耐火浆料和耐火灰墁两者。下一层(称为中间层)被施加至底漆层上方，并且也包括耐火浆料和耐火灰墁。在施加底漆层和中间层后，通常施加三个或更多个支撑层以增加壳体的厚度。每个支撑层通常也包括耐火浆料和耐火灰墁。在许多情况下，随后将最终密封层施加到最终支撑层，以防止灰墁在进一步加工壳体期间从壳体脱落。
技术实现思路
一般来讲，本公开提供了可用于制备熔模铸造模具的浆料组分的各种实施方案以及制备此类模具的方法。此类方法可包括用第一支撑层和第二支撑层涂覆牺牲模型，该第一支撑层和第二支撑层可在一个或多个实施方案中填充牺牲模型的精细细部诸如角落、裂隙和裂缝，以提供具有所需规格的熔模铸造模具。在一个方面，本公开提供了一种制备熔模铸造的方法。该方法包括：用包含第一耐火浆料和第一耐火灰墁的底漆层涂覆牺牲模型；使该底漆层至少部分地硬化；以及用中间层涂覆该底漆层,该中间层包含第二耐火浆料和第二耐火灰墁。该方法还包括至少部分地硬化该中间层；用第一支撑层涂覆中间层，该第一支撑层包含第一触变剂，该第一触变剂包含第一聚合物乳液；用第二支撑层涂覆该第一支撑层，该第二支撑层包含第二触变剂，该第二触变剂包含第二聚合物乳液；以及使该第一支撑层和该第二支撑层至少部分地硬化。附图说明图1为多层熔模铸造模具的一个实施方案的示意性剖视图。图2为图1的熔模铸造模具的插入部分的放大片段剖视图。图3为多层熔模铸造模具的另一个实施方案的示意性剖视图。图4为多层熔模铸造模具的另一个实施方案的示意性剖视图。图5为示出作为剪切速率的函数的浆料剪切应力的实验数据的曲线图。定义如本文所用：“耐火材料”是指耐火陶瓷材料；“浆料”是指固体颗粒与液体的流体混合物；“灰墁”是指粒径通常不大于美国标准筛30目筛网的固体颗粒；“触变”是指剪切致稀特性，其中凝胶或液体在摇动、搅拌或以其他方式受应力时变得粘度降低；“蜡”是指能够在较低温度下熔化以产生低粘度液体的聚合物质；和“锆石”是指硅酸锆，化学式为ZrSiO4。如本文和所附权利要求中所用，除非上下文另外明确指出，否则单数形式“一种/个”和“该”包括复数对象。因此，例如，提及“一个/一种”或“该/所述”部件可包括本领域技术人员已知部件或其等价物中的一个或多个。另外，术语“和/或”意指所列元素中的一个或全部或者所列元素中的任何两个或更多个的组合。值得注意的是，术语“包括”及其变型在出现在所附说明书中时不具有限制性含义。此外，“一个”、“一种”、“该”、“至少一个”及“一个或多个”在本文中可互换使用。贯穿本说明书的对“一个实施例”、“某些实施例”、“一个或多个实施例”或“实施例”的引用，意味着结合实施例描述的具体特征、结构、材料或特性包括在本专利技术的至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书的多处出现的短语，如“在一个或多个实施例中”、“在某些实施例中”、“在一个实施例中”或“在实施例中”，不是必须指本专利技术的相同实施例。此外，特定特征、结构、材料或特性可在一个或多个实施方案中以任何合适的方式组合。具体实施方式一般来讲，本公开提供了可用于制备熔模铸造模具的浆料组分的各种实施方案以及制备此类模具的方法。此类方法可包括用第一支撑层和第二支撑层涂覆牺牲模型，该第一支撑层和第二支撑层可在一个或多个实施方案中填充牺牲模型的精细细部(诸如、角落、裂隙和裂缝)，以提供具有所需规格的熔模铸造模具。具有更大粘度或较高固体百分比的支撑层可不流入的牺牲模型更精细细部中，从而形成不包括此类精细细部的熔模铸造模具。另一方面，需要选择支撑层的化学和材料特性，由此使得成品熔模铸造模具具有所需的强度和耐久性。利用可能不具有足够粘度的支撑层可形成熔模铸造模具，其的确具有此类强度和耐久性。使用具有不同特性(例如，粘度)的两个或更多个支撑层可提供模具，其包括精细细部并且表现出所需强度和耐久性。在一个或多个实施方案中，牺牲模型可涂覆有第一支撑层，并且第一支撑层可涂覆有第二支撑层(在此类层之间施加或不施加灰墁)，其中第一支撑层和第二支撑层具有不同的化学和/或材料特性，例如，不同的粘度。在一个或多个实施方案中，第一支撑层可具有第一粘度的材料，第一粘度小于第二支撑层的材料的第二粘度，由此使得第一支撑层可填充牺牲模型的精细细部，该精细细部可能未填充有具有更大粘度的支撑层。因为第二支撑层的第二粘度大于第一支撑层的第一粘度，所以第二支撑层可置换牺牲模型的较大特征部中的第一支撑层，同时将第一支撑层保留在较小的特征部内，同时提供坚固且耐用的层。所示出的模型及相关联的铸口为示例性的，未按比例绘制，并且可根据实际应用不同而在尺寸和形状方面有很大不同。还应当理解，本文所述的耐火材料、溶剂和粘结剂为示例性的，可根据本领域的技术人员的知识进行替代或改性。尽管本文所述的组分及相关方法能够使本领域的技术人员制备和使用具有某些有利特性的熔模铸造模具，但应当认识到，这些组分和方法还可结合本文未示出的添加剂或增强剂。例如，浆料组分还可包括气态或溶剂型胶凝剂、经化学处理的耐火材料以及彼此相互作用的浆料粘结剂体系。形成前述壳体层需要大量时间。所需的大量时间不仅涉及用于施加各个组分浆料和/或灰墁层的浸渍处理，还涉及涂覆每个主要层之后的干燥步骤。制造过程的大量步骤也提高了意外引起缺陷或导致壳体损坏的总体风险。图1为熔模铸造模具100的一个实施方案的示意性剖视图。示出的模具100包封牺牲模型102的相当大部分，牺牲模型具有树状结构，该树状结构具有位于中心的树干103和从树干103向外延伸的多个分枝105。模型102为示例性的并且可以采取任何合适的形状并具有任何合适的尺寸。模型102可包含任何合适的材料或材料的组合。在一个或多个实施方案中，模型102包含蜡、聚合物树脂或随后能够熔化、蒸发、燃烧或溶解的其他合适的模型材料，以在残留物极少的情况下留下适形于模型102的外部轮廓的腔体。如图所示，模具100包括一系列通过将模型102浸入耐火浆料的容器而形成的连续层。在每次浸渍后抽出模型102后，允许排出过量的浆料/灰墁。任选地，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备熔模铸造模具的方法，包括：用底漆层涂覆牺牲模型，所述底漆层包含第一耐火浆料和第一耐火灰墁；使所述底漆层至少部分地硬化；用中间层涂覆所述底漆层，所述中间层包含第二耐火浆料和第二耐火灰墁；使所述中间层至少部分地硬化；用第一支撑层涂覆所述中间层，所述第一支撑层包含第一触变剂，所述第一触变剂包含第一聚合物乳液；用第二支撑层涂覆所述第一支撑层，所述第二支撑层包含第二触变剂，所述第二触变剂包含第二聚合物乳液；以及使所述第一支撑层和所述第二支撑层至少部分地硬化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.10 US 62/406,1421.一种制备熔模铸造模具的方法，包括：用底漆层涂覆牺牲模型，所述底漆层包含第一耐火浆料和第一耐火灰墁；使所述底漆层至少部分地硬化；用中间层涂覆所述底漆层，所述中间层包含第二耐火浆料和第二耐火灰墁；使所述中间层至少部分地硬化；用第一支撑层涂覆所述中间层，所述第一支撑层包含第一触变剂，所述第一触变剂包含第一聚合物乳液；用第二支撑层涂覆所述第一支撑层，所述第二支撑层包含第二触变剂，所述第二触变剂包含第二聚合物乳液；以及使所述第一支撑层和所述第二支撑层至少部分地硬化。2.根据权利要求1所述的方法，其中使所述第一支撑层和所述第二支撑层至少部分地硬化包括：在用所述第二支撑层涂覆所述第一支撑层之前，使所述第一支撑层至少部分地硬化；以及使所述第二支撑层至少部分地硬化。3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，还包括用密封层涂覆所述第二支撑层。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述密封层包含熔融二氧化硅、铝硅酸盐、锆石或氧化铝中的至少一种。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述第一支撑层还包含耐火灰墁，所述耐火灰墁包含熔融二氧化硅、铝硅酸盐、锆石或氧化铝中的至少一种。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述第二支撑层还包含耐火灰墁，所述耐火灰墁包含熔融二氧化硅、铝硅酸盐、锆石或氧化铝中的至少一种。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述第一支撑层的所述第一触变剂的所述聚合物乳液包含水性乳液。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述第二支撑层的所述第二触变剂的所述聚合物乳液包含水性乳液。9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述第一支撑层的所述第一触变剂的所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托佛·A·怀特豪斯，小威廉·S·斯奈德，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US