抑制精密铸造用光敏树脂熔模焙烧胀壳的方法技术

一种抑制精密铸造用光敏树脂熔模焙烧胀壳的方法，设计具有空腔结构的熔模，其中空腔与熔模外部通过排气口连通；将熔模置于真空环境下进行抽气处理后，通过粘结蜡封堵排气口，使熔模内部空腔的气压小于外部气压；在陶瓷型壳焙烧阶段，当熔模受热软化时利用外部气压差使熔模向内收缩，从而消除熔模对型壳壁的膨胀压应力。本发明专利技术利用熔模内部与外界压力差，使得在陶瓷型壳焙烧过程中熔模向内收缩，从而对型壳壁不会造成膨胀压应力，根本上解决了光敏树脂熔模在焙烧过程中的胀壳问题。树脂熔模在焙烧过程中的胀壳问题。树脂熔模在焙烧过程中的胀壳问题。

【技术实现步骤摘要】
抑制精密铸造用光敏树脂熔模焙烧胀壳的方法


[0001]本专利技术涉及的是一种熔模精密铸造领域的技术，具体是一种抑制精密铸造用光敏树脂熔模焙烧胀壳的方法。

技术介绍

[0002]随着三维打印技术的发展，基于光固化原理制备的三维打印光敏树脂熔模作为铸件精密铸造用的模样，应用越来越广泛。光固化三维打印光敏树脂熔模具有表面粗糙度低、尺寸精度高和抗变形能力强等优点，但是也存在热膨胀系数大的缺点，导致其在陶瓷型壳高温焙烧过程中，因发生膨胀而对型壳施加较大的压力，致使型壳发生胀裂，导致型壳报废。为了降低胀壳风险，研究者将光敏树脂熔模壁的内部进行了结构抽空处理，在降低光敏树脂用量的同时，希望光敏树脂熔模壁受热后能够向内部凹陷，以减少熔模受热对型壳产生的压力。但是，由于光敏树脂熔模镂空结构中的空气处于封闭状态，当受热时，空气会发生体积膨胀，因此即使采用内部镂空结构的光敏树脂熔模仍难以完全避免型壳焙烧过程中的胀壳问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提出一种抑制精密铸造用光敏树脂熔模焙烧胀壳的方法，利用熔模内部与外界压力差，使得在陶瓷型壳焙烧过程中熔模向内收缩，从而对型壳壁不会造成膨胀压应力，根本上解决了光敏树脂熔模在焙烧过程中的胀壳问题。
[0004]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0005]本专利技术涉及一种抑制精密铸造用光敏树脂熔模焙烧胀壳的方法，设计具有空腔结构的熔模，其中空腔与熔模外部通过排气口连通；将熔模置于真空环境下进行抽气处理后，通过粘结蜡封堵排气口，使熔模内部空腔的气压小于外部气压；在陶瓷型壳焙烧阶段，当熔模受热软化时利用外部气压差使熔模向内收缩，从而消除熔模对型壳壁的膨胀压应力。
[0006]所述的熔模，即精密铸造用光敏树脂熔模，优选采用光固化三维打印机打印成型，熔模壁的内部为镂空结构。
[0007]所述的光敏树脂材料包括但不限于为自由基型光敏树脂、阳离子型光敏树脂、混杂型光敏树脂中的一种或多种。一些实施方式中，所述光敏树脂材料在50
‑
180℃的热膨胀系数可为4.4
×
10
‑3～2.69
×
10
‑2。
[0008]所述的排气口，优选位于熔模的浇道、冒口和本体上，排气口的直径优选为1
‑
3mm。
[0009]所述的抽气处理，优选通过真空手套箱设置气压低于1kPa，即完成对模组的抽气处理。
[0010]所述的陶瓷型壳是指：采用常用的耐火材料配制的浆料在熔模表面涂挂，再撒砂、干燥，反复重复此工艺，直至达到所需厚度，本专利技术中对型壳材料不作特殊要求。
[0011]所述的陶瓷型壳为精密铸造领域常用的型壳，如莫来石
‑
硅溶胶型壳、电熔刚玉
‑
硅溶胶型壳、熔融石英
‑
硅溶胶型壳等。
[0012]所述的陶瓷型壳焙烧阶段是指：直接将包裹光敏树脂熔模的型壳置于焙烧炉中，在大气中于600
‑
800℃下进行焙烧1
‑
4h，焙烧过程有两种方式：1)事先将焙烧炉温度升高到最高的焙烧温度，然后将型壳迅速放入焙烧炉中，进行“闪烧”，快速地将树脂熔模烧除；2)将型壳在室温下放入焙烧炉中，然后通过“程序升温”，逐渐加热到所需的最高温度，保温1
‑
4h，使树脂熔模烧除。
[0013]所述方法具体包括：
[0014]1)按照图纸要求建立光敏树脂熔模的三维打印三维模型文件，然后通过光固化三维打印机进行光敏树脂熔模的三维打印，光敏树脂熔模的表面分散设置若干个排气口，使内部的镂空结构与大气通过排气口形成连通。
[0015]2)将光敏树脂熔模进行组树，再将光敏树脂熔模置于真空手套箱中，然后开启真空泵，将手套箱中的空气抽出，即完成对模组的抽气处理，之后，在真空手套箱中，将粘结蜡封堵于小孔表面，然后用刮刀将小孔上的粘结蜡抹平。所有的小孔封堵完毕后，将熔模从手套箱中取出。
[0016]3)采用光敏树脂熔模模组进行型壳的制备。
[0017]4)直接将型壳置于焙烧炉中进行焙烧。
[0018]5)将自然冷却的型壳取出，然后进行渗透测试，以检验型壳是否开裂。
[0019]6)将型壳用清水灌注清洗，再置于烘箱中烘干。
[0020]7)将型壳从烘箱中取出，包裹保温棉之后，即可用于铸件的浇注。
附图说明
[0021]图1为本专利技术的工艺流程图；
[0022]图2为实施例精密铸造用三维打印光敏树脂熔模的镂空结构示意图；
[0023]图3为实施例抽气处理后的三维打印光敏树脂熔模照片；
[0024]图4为实施例经不同焙烧工艺获得的陶瓷型壳以及铸件实物照片。
具体实施方式
实施例1
[0025]本实施例包括以下步骤：
[0026]1)选择一种叶轮铸件作为验证件，按照图纸要求建立叶轮精密铸造用光敏树脂熔模的三维打印三维模型文件，然后通过光固化三维打印机进行光敏树脂熔模的三维打印，光敏树脂熔模的表面分散设置若干个排气口，使内部的镂空结构与大气通过排气口形成连通。
[0027]2)将光敏树脂熔模进行组树，再将光敏树脂熔模置于真空手套箱中，然后开启真空泵，将手套箱中的空气抽出，当手套箱中的气压低于1kPa之后，即关闭手套箱的阀门，完成对模组的抽气处理。之后，在真空手套箱中，将粘结蜡封堵直径1mm的排气口，然后用刮刀将小排气口上的粘结蜡抹平。所有的排气口封堵完毕后，将熔模从手套箱中取出。
[0028]3)采用光敏树脂熔模模组进行型壳的制备，所采用的型壳面层材料为锆英粉、锆英砂，粘结剂为硅溶胶，背层材料为烧结莫来石粉、烧结莫来石砂，粘结剂为硅溶胶，型壳厚度为8
‑
10mm。
[0029]4)直接将型壳置于800℃的环境中进行焙烧1h。
[0030]5)将自然冷却的型壳取出，然后进行甲基蓝溶液的渗透测试，以检验型壳是否开裂。
[0031]所述的渗透测试，是采用甲基蓝水溶液进行型壳的灌注，静置3
‑
5min后，观察型壳外表面是否有蓝色液体渗出，如没有渗出，则证明型壳未开裂。
[0032]6)将型壳用自来水灌注清洗，将型壳内部的灰分随自来水排出，然后再置于烘箱中烘干。
[0033]所述的清水灌注清洗冲洗是指：将自来水倒入型壳中，然后轻摇型壳，再将自来水从型壳中倒出，次数为1
‑
2次。
[0034]所述的烘干是指在烘箱中于150
‑
200℃进行烘干，时间为不低于2h。
[0035]7)将型壳从烘箱中取出，包裹保温棉之后，即可用于铸件的浇注。
[0036]经过具体实际实验，在实验室(温度25℃，湿度40％)中，利用抽过真空的光敏树脂模型，通过多次沾浆淋砂(共7层)，得到完整的陶瓷型壳。其中：
①
型壳面层砂为80
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抑制精密铸造用光敏树脂熔模焙烧胀壳的方法，其特征在于，设计具有空腔结构的熔模，其中空腔与熔模外部通过排气口连通；将熔模置于真空环境下进行抽气处理后，通过粘结蜡封堵排气口，使熔模内部空腔的气压小于外部气压；在陶瓷型壳焙烧阶段，当熔模受热软化时利用外部气压差使熔模向内收缩，从而消除熔模对型壳壁的膨胀压应力。2.根据权利要求1所述的抑制精密铸造用光敏树脂熔模焙烧胀壳的方法，其特征是，所述的熔模，即精密铸造用光敏树脂熔模，熔模壁的内部为镂空结构；所述的光敏树脂材料包括自由基型光敏树脂、阳离子型光敏树脂、混杂型光敏树脂中的一种或多种，在50
‑
180℃的热膨胀系数为4.4
×
10
‑3～2.69
×
10
‑2。3.根据权利要求1所述的抑制精密铸造用光敏树脂熔模焙烧胀壳的方法，其特征是，所述的排气口，位于熔模的浇道、冒口和本体上，排气口的直径为1
‑
3mm。4.根据权利要求1所述的抑制精密铸造用光敏树脂熔模焙烧胀壳的方法，其特征是，所述的抽气处理，通过真空手套箱设置气压低于1kPa，即完成对模组的抽气处...

【专利技术属性】
技术研发人员：马劲松，于清晓，李治辉，来俊华，李飞，
申请(专利权)人：上海联泰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：