一种轻合金铸件用高强韧易脱除复合陶瓷型芯的制备工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种轻合金铸件用高强韧易脱除复合陶瓷型芯的制备工艺，具体步骤为：首先混制复合氧化钙基陶瓷型芯粉料，所述粉料由氧化钙、氧化镁及植物纤维组成，粉料混制完毕后，添加聚乙烯醇增塑剂与酒精溶剂，制备坯料并进行造粒，干燥后采用压力进行成型，对成型后的型芯进行修整，采用树脂对型芯表面进行强化，干燥后制得复合氧化钙基陶瓷型芯。该方法不经历传统烧结过程，直接用精密铸造过程，可以保证型芯的工艺性能及使用性能要求，从而满足内腔多孔结构铝、镁等轻合金铸件的制备需求。

【技术实现步骤摘要】
一种轻合金铸件用高强韧易脱除复合陶瓷型芯的制备工艺
本专利技术属于精密铸造
，特别涉及铸造铝、镁轻合金用陶瓷型芯的制备工艺。
技术介绍
铝合金、镁合金等轻合金广泛应用于制备形状复杂、承力较小的结构铸件，如中介机匣、附件机匣以及驱动变速系统外壳等。这类结构件通常具有复杂的多孔内腔结构。由于其内腔薄厚不均，尺寸差别大，精度要求高，采用普通铸造方法制备难度较大，成品率很低。目前，工业上广泛采用可溶解盐类型芯形成这些复杂多孔内腔结构。由于盐类型芯强度较低且脆性较大，在模壳脱蜡过程或浇注过程中，较脆的盐芯在受热应力下容易形成裂纹或裂缝，导致浇注时合金液渗入到内腔盐芯中的裂纹或裂缝处，形成金属毛刺或隔断金属片，这些缺陷无法或难以修复，最终铸件只能报废。若采用树脂砂芯则容易形成气孔、飞翅等多种缺陷。而采用常规的氧化铝基或二氧化硅陶瓷型芯形成铸件内腔结构时，由于铸件合金的限制，陶瓷型芯难以脱除。因此，如何制备一种适用于精密铸造工艺的高强韧性易脱除型芯仍然是目前铝镁等轻合金铸件生产中急需解决的问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种轻合金铸件用高强韧易脱除复合陶瓷型芯的制备工艺，以满足内腔多孔结构铝、镁轻合金铸件的制备需求。本专利技术技术方案如下：一种轻合金铸件用高强韧易脱除复合陶瓷型芯的制备工艺，其特征在于：首先混制复合氧化钙基陶瓷型芯粉料，所述粉料由氧化钙、氧化镁及植物纤维组成；粉料混制完毕后，添加增塑剂，所述增塑剂由聚乙烯醇与酒精溶剂组成；制备坯料并进行造粒，干燥后采用压力进行成型；对成型后的型芯进行修整，采用树脂对型芯表面进行强化，干燥后制得复合氧化钙基陶瓷型芯。作为优选的技术方案：所述陶瓷粉料中的氧化钙与氧化镁粉的粒度分别为80-100目与400-600目，两者质量比为(70-90％)：(10-30％)；所述植物纤维为工业用木纤维、麻类纤维、竹纤维等，直径控制在20-200μm，长度为2-10mm。所述陶瓷粉料与植物纤维的质量比为(95-99％)：(1-5％)。陶瓷粉料及植物纤维之和与聚乙烯醇的质量比为(82-88％)：(12-18％)。增塑剂中，聚乙烯醇与酒精溶剂质量比为(10-30％)：(70-90％)。型芯采用压力成型，成型压强为100-180MPa，保压时间10-30秒。所述型芯经修整后需在其表面涂覆一层树脂进行防水处理，防水层由树脂、固化剂及丙酮组成，三者质量比为(10-25％)：(5-10％)：(65-85％)，将以上材料配制成防水层溶液后搅拌均匀，将型芯浸入到防水层溶液中浸泡10-30分钟，取出，在空气中室温条件下干燥4-8小时。按照本专利技术所述工艺制备得到的轻合金铸件用高强韧易脱除复合陶瓷型芯其抗弯强度大于20MPa，冲击韧性大于0.1KJ/m2。本专利技术还提供了采用所述复合陶瓷型芯制备轻合金铸件的方法，其特征在于：将所述复合陶瓷型芯放入铸件模具中进行蜡模成型，然后采用精密铸造工艺制备铸件模壳，模壳干燥后进行脱蜡处理；模壳在使用前进行焙烧，焙烧温度850-1050℃，时间4-6小时，烧结后模壳(型芯)需24小时内使用；铸件浇注完成后，采用水冲击方法可以很容易的脱除型芯，水冲击压力控制在5-50个大气压。其中：蜡模采用注射方式成型，注射压力3-5个大气压，注射时间10-60秒，保压时间10-60秒；脱蜡采用蒸气脱蜡，蒸气压力6-8个大气压，时间5-15秒。本专利技术利用氧化钙的良好脱除性、纤维的增韧及树脂防水等特性，利用压力成型方式即可制备高强韧易脱除陶瓷型芯，不经历传统烧结过程，直接用精密铸造过程，保证型芯的工艺性能及使用性能要求。附图说明图1蜡模照片(含型芯)。具体实施方式实施例1首先混制复合氧化钙基陶瓷型芯粉料，粉料由氧化钙粉料、氧化镁及植物纤维组成，陶瓷粉料中的氧化钙与氧化镁粉的粒度分别为80目与400目，两者质量比为70％：30％；植物纤维为工业用木纤维，直径控制在20-50μm，长度为2-4mm；陶瓷粉料与纤维的质量比为95％:5％；粉料混制完毕后，添加增塑剂(聚乙烯醇与酒精溶剂质量比为10％:90％)。陶瓷粉料及纤维之和与聚乙烯醇的质量比为85％：15％；制备坯料并进行造粒，干燥后成型，型芯成型压力为100MPa，保压时间10秒，所得陶瓷型芯抗弯强度35MPa，冲击韧性0.12KJ/m2；对型芯进行修整，型芯修整后在型芯表面涂覆一层树脂进行防水处理。防水层由树脂、固化剂及丙酮组成，三者质量比为20％：10％：70％，防水层溶液配制好后搅拌均匀，然后将型芯浸入到防水层溶液中浸泡10分钟，取出，在空气中室温条件下干燥4小时。将复合陶瓷型芯放入铸件模具中进行蜡模成型，蜡模采用注射方式成型，注射压力3个大气压，注射时间10秒，保压时间60秒，制备蜡模(含型芯)见图1；铸件模壳采用精密铸造工艺制备，模壳干燥后进行脱蜡处理，脱蜡采用蒸气脱蜡，蒸气压力6个大气压，时间5秒；模壳在使用前进行焙烧，焙烧温度850℃，时间4小时，烧结后模壳24小时内使用。合金采用ZL114A铝合金，铸件浇注完成后，采用水冲击方法脱除型芯，水冲击压力控制在20个大气压。实施例2首先混制复合氧化钙基陶瓷型芯粉料，粉料由氧化钙粉料、氧化镁粉及植物纤维组成，陶瓷粉料中的氧化钙与氧化镁粉的粒度分别为100目与400目，两者质量比为90％：10％；植物纤维为工业用麻类纤维，直径控制在20-50μm，长度为2-5mm；陶瓷粉料与纤维的质量比为98％：2％；粉料混制完毕后，添加增塑剂(聚乙烯醇与酒精溶剂质量比为20％:80％)。陶瓷粉料及纤维之和与聚乙烯醇的质量比为86％：14％；制备坯料并进行造粒，干燥后成型，成型压力为120MPa，保压时间30秒，所得陶瓷型芯抗弯强度38MPa，冲击韧性0.11KJ/m2；对型芯进行修整，然后在型芯表面涂覆一层树脂进行防水处理。防水层由树脂、固化剂及丙酮组成，三者质量比为24％：8％：68％，防水层溶液配制好后搅拌均匀，然后将型芯浸入到防水层溶液中浸泡30分钟，取出，在空气中室温条件下干燥8小时，制备得到陶瓷型芯；将复合陶瓷型芯放入铸件模具中进行蜡模成型，蜡模采用注射方式成型，注射压力5个大气压，注射时间10秒，保压时间10秒；铸件模壳采用精密铸造工艺制备，模壳干燥后进行脱蜡处理，脱蜡采用蒸气脱蜡，蒸气压力6个大气压，时间15秒；模壳在使用前进行焙烧，焙烧温度1050℃，时间4小时，烧结后模壳24小时内使用。合金采用ZM3镁合金，铸件浇注完成后，采用水冲击方法脱除型芯，水冲击压力控制在25个大气压。实施例3首先混制复合氧化钙基陶瓷型芯粉料，粉料由氧化钙粉料、氧化镁粉及植物纤维组成，陶瓷粉料中的氧化钙与氧化镁粉的粒度分别为100目与600目，两者质量比为75％：25％；植物纤维为工业用竹纤维，直径控制在40-80μm，长度为2-6mm；陶瓷粉料与纤维的质量比为96％：4％；粉料混制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轻合金铸件用高强韧易脱除复合陶瓷型芯的制备工艺，其特征在于：首先混制复合氧化钙基陶瓷型芯粉料，所述粉料由氧化钙、氧化镁及植物纤维组成；粉料混制完毕后，添加增塑剂，增塑剂由聚乙烯醇与酒精溶剂组成；制备坯料并进行造粒，干燥后采用压力进行成型；对成型后的型芯进行修整，采用树脂对型芯表面进行强化，干燥后制得复合氧化钙基陶瓷型芯。/n

【技术特征摘要】
1.一种轻合金铸件用高强韧易脱除复合陶瓷型芯的制备工艺，其特征在于：首先混制复合氧化钙基陶瓷型芯粉料，所述粉料由氧化钙、氧化镁及植物纤维组成；粉料混制完毕后，添加增塑剂，增塑剂由聚乙烯醇与酒精溶剂组成；制备坯料并进行造粒，干燥后采用压力进行成型；对成型后的型芯进行修整，采用树脂对型芯表面进行强化，干燥后制得复合氧化钙基陶瓷型芯。


2.按照权利要求1所述轻合金铸件用高强韧易脱除复合陶瓷型芯的制备工艺，其特征在于：所述陶瓷粉料中的氧化钙与氧化镁粉的粒度分别为80-100目与400-600目，两者质量比为70-90％：10-30％；所述植物纤维为工业用木纤维、麻类纤维、竹纤维，直径控制在20-200μm，长度为2-10mm。


3.按照权利要求1或2所述轻合金铸件用高强韧易脱除复合陶瓷型芯的制备工艺，其特征在于：所述陶瓷粉料与植物纤维的质量比为95-99％：1-5％。


4.按照权利要求1或2所述轻合金铸件用高强韧易脱除复合陶瓷型芯的制备工艺，其特征在于：陶瓷粉料及植物纤维之和与聚乙烯醇质量比为82-88％：12-18％；增塑剂中，聚乙烯醇与酒精溶剂质量比为10-30％：70-90％。


5.按照权利要求1所述轻合金铸件用高强韧易脱除复合陶瓷型芯的制备工艺，其特征在于：型芯采用压力成型，成型压强为100-180MPa，保压时间10-30...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘蓬波，刘亦硕，隋玉华，
申请(专利权)人：东营诚扬精密机械有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37