熔模铸造模具及其制造方法技术

本发明专利技术涉及熔模铸造模具及其制造方法。该方法包括：将耐火纤维、玻璃纤维和耐火填充剂混合以形成一种干燥混合物；将该干燥混合物与一种水性胶态氧化硅溶胶混合以形成耐火底涂层浆液；并且使用该耐火浆液来形成一种熔模铸造模具（１０，２０）。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及用于熔模铸造技术的改进方法和组合物。
技术介绍
通过失蜡铸造法进行的熔模铸造可以追溯到古埃及和中国。但是当前应用的工艺在二十世纪30年代是一种相对新颖的技术并且代表了一种迅速增长的业务和科学。熔模铸造技术通过将熔融金属浇注进形成在复制了所要求金属形状的一次性蜡模周围上的一次性陶瓷壳模具中，从而简化了复杂金属形状的制造。“精密熔模铸造”即PIC是在该
中的术语。传统的PIC工艺采用六个主要步骤(1)模型制备用热塑性材料例如蜡制成所要求的金属铸件的一次性阳模，所述材料会熔融、蒸发或完全燃烧，从而不会在去蜡的陶瓷壳模具中留下污染的残余物。通过将热塑性材料注入到设计用来形成具有该金属铸件所需要的形状、尺寸和表面光洁度的模型的分段金属阴模或“工具”中来制备出阳模。单个或多个模型可以通过将它们熔融到一次性腊“浇口系统”而装配起来，所述一次性腊“浇口系统”喂入熔融的金属来填充壳模具。(2)通过以下步骤构成壳模(a)将模型组件浸入到具有处于由碱稳定的胶态氧化硅水性溶液中的细小微粒状耐火颗粒的耐火浆液中，从而在该模型上形成由耐火材料形成的涂层；(b)使耐火涂层与粗糙干燥微粒状耐火颗粒或“灰泥”接触以形成灰泥涂层；并且(c)进行空气干燥以形成“生的”经空气干燥的不溶粘结涂层。这些工艺步骤可以反复进行以通过连续涂布形成具有所要求厚度的“生的”经空气干燥的壳模。(3)去蜡——通过蒸汽高压蒸煮、将该生壳模投入到被加热至1000°F-1900°F的闪蒸(flash)去蜡炉中，或者通过任意其它迅速加热并且液化该蜡的方法从“生”空气干燥壳模中将该一次性蜡模除去，从而过度的热量聚集不会使壳模裂开。(4)焙烧——将去蜡的壳模加热至大约1600°F-2000°F以除去挥发性残余物并且在该壳模中形成稳定的陶瓷粘接。(5)浇注——从炉子中将被加热的壳模取出并且放置在适当位置处以接收熔融金属。所述金属可以由燃气、间接电弧、或者感应加热而熔融。该熔融金属可以在空气中或在真空腔室中铸造。该熔融金属可以静态地或离心地浇注，并且可以从铸勺或直接熔融炉缸浇注。使熔融金属冷却以在该模具中形成固化的金属铸件。(6)取出铸件——使在其中具有固化的金属铸件的壳模分开，并且使这些金属铸件与陶瓷壳材料分开。可以通过用砂轮锯切或切割来使这些铸件与浇注道系统分开。可以通过滚筒抛光、喷砂或喷丸处理来使这些铸件光洁。熔模铸造壳模容易破碎并且易于断裂。在努力改善熔模铸造壳模的强度的过程中，曾经将少量切碎的耐火纤维和切碎的有机纤维加入到水性耐火浆液中。包含这些少量切碎耐火纤维的耐火浆液使得能够在预制坯上涂布更厚的涂层。但是，这些浆液需要相当多的聚合物以实现令人满意的生坯强度和浆液的流动性能。因此需要能够提供具有改进强度并且能够避免现有技术缺点的熔模铸造壳模的材料和方法。
技术实现思路
本专利技术涉及一种用于在一次性支撑构件上迅速形成陶瓷壳模的方法，并且涉及由此获得的陶瓷壳模。该方法包括形成一种包含耐火纤维、玻璃纤维和耐火填充剂的干燥混合物。然后使该干燥混合物与水性胶态氧化硅溶胶粘接剂混合以形成耐火浆液。然后可以将该耐火浆液用于制造陶瓷壳模。本专利技术涉及一种制造熔模铸造模具的方法。该方法包括以下步骤将耐火纤维、玻璃纤维和耐火填充剂混合以形成第一干燥混合物；将该第一干燥混合物与水性胶态氧化硅溶胶混合以形成耐火底涂层浆液；将耐火填充剂、玻璃纤维和耐火纤维混合以形成第二干燥混合物；将该第二干燥混合物与水性胶态氧化硅溶胶混合以形成可以与耐火底涂层浆液相同或不同的耐火巩固层浆液；将由底涂层浆液构成的涂层涂布到一次性模上以形成涂有底涂层的预制坯；将耐火材料构成的灰泥涂抹到涂有底涂层的预制坯上；使该抹有灰泥的涂有底层的预制坯干燥；将由耐火巩固层浆液形成的涂层涂布到抹有灰泥的涂有底涂层的预制坯上以形成涂有耐火巩固层的预制坯；将由耐火材料形成的灰泥抹到该涂有巩固层的预制坯上以形成抹有灰泥的涂有巩固层的预制坯；使该抹有灰泥的涂有耐火巩固层的预制坯干燥；从涂有耐火巩固层的预制坯中除去一次性模以形成生壳模；并且将该生壳模加热到足以形成陶瓷壳模的温度。耐火纤维可以是陶瓷纤维，并且耐火填充剂可以包含陶瓷颗粒。陶瓷纤维其含量可以为所述干燥混合物的大约1wt.％到大约10wt.％，玻璃纤维其含量可以为该干燥混合物的大约0.5wt.％到大约10wt.％，并且耐火填充剂其含量可以为干燥混合物的约80wt.％到大约98.5wt.％。该干燥混合物还可以包括聚合纤维。在该干燥混合物包含有聚合纤维的情况中，陶瓷纤维其含量可以为干燥混合物的大约1wt.％-10wt.％，玻璃纤维其含量可以为干燥混合物的大约0.5wt.％-10wt.％，并且耐火填充剂其含量可以为干燥混合物的大约80wt.％-98.5wt.％，并且该聚合纤维其含量可以为该干燥混合物的大约0.3wt.％-4wt.％。本专利技术的工艺在制造陶瓷壳模方面具有许多优于现有技术的优点。例如，形成由纤维和耐火填充剂构成的干燥混合物使得容易将耐火填充剂和纤维添加到胶态氧化硅溶胶粘接剂中，而无须在使用之前连续混合或重新混合氧化硅溶胶和纤维预混合物。另一个优点在于，这些纤维无须在添加耐火填充剂之前预先分散在液态粘合剂中或者与聚合物混合。还有一个优点在于，无须添加聚合物粘合剂添加物来实现提高生坯强度。其它优点还有，本专利技术避免了在高剪切混合条件下出现的纤维凝聚的现有技术问题，并且能够在每次浸泡时形成更厚的涂层。附图说明图1为所期望的金属铸件的一次性阳模1；图2为在除去模型1之前生壳10的立体图；图3为经去蜡的干燥生陶瓷壳20的立体图。具体实施例方式在本专利技术的第一方面中，制备出由耐火填充剂、耐火纤维和玻璃纤维构成的干燥混合物。将该混合物与胶态氧化硅溶胶粘接剂混合以制备出耐火浆液。将所得到的耐火浆液用来制备熔模铸造壳模。在另一个方面中，形成由耐火纤维和玻璃纤维构成的干燥混合物。使该干燥混合物与包含有水性氧化硅溶胶和耐火填充剂的混合物混合。将所得到的耐火浆液用来制作熔模铸造壳模。在本专利技术的另一个方面中，制备出由耐火填充剂和玻璃纤维构成的优选具有聚合物纤维的干燥混合物。将该干燥混合物与胶态氧化硅溶胶和耐火填充剂组合以形成一种耐火浆液，该浆液也可以用来制作熔模铸造壳模。在本专利技术的另一个方面中，在与胶态氧化硅溶胶混合以形成浆液的干燥混合物中包含有谷壳灰。该浆液也可以用来制作熔模铸造壳模。干燥混合物在干燥混合物中可以采用的耐火填充剂包括许多材料。可用的耐火填充剂的示例包括但不限于颗粒物例如熔凝硅石、氧化铝和铝矽酸盐例如多铝红柱石、蓝晶石和孔雀石以及它们的混合物。可以用在这些干燥混合物中的耐火纤维通常具有但不限于大约20∶1的长宽比。可用的耐火纤维的示例包括但不限于由位于Quebec，Canada的Orleans Resource公司制造的Wallastonite Orleans One纤维、由在Willsboro，NY中的NYCO Minerals Co.制造的NIAD G纤维、金属纤维、芳族聚酰胺纤维、碳纤维以及切碎的或磨碎的陶瓷纤维，例如铝矽酸盐如多铝红柱石、氧化物例如氧化铝和氧化锆、氮化物例如氮化硅、碳以及碳化物如碳化硅以及它们的混合物。切碎的和磨碎的陶瓷纤维在市场上可以从各种来本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造熔模铸造模具的方法，该方法包括以下步骤：　　　　将耐火纤维、玻璃纤维和耐火填充剂混合以形成第一干燥混合物；　　　　将耐火纤维、玻璃纤维和耐火填充剂混合以形成第二干燥混合物，该干燥混合物可以与第一干燥混合物相同或不同；　　　　将所述第一干燥混合物与水性胶态氧化硅溶胶混合以形成耐火底涂层浆液；　　　　将所述第二干燥混合物与水性胶态氧化硅溶胶混合以形成耐火巩固层浆液，该浆液可以与所述耐火底涂层浆液相同或不同；　　　　将由底涂层浆液构成的涂层施加到由热塑性材料构成的一次性模型上以形成涂了底涂层的预制坯；　　　　将由耐火材料构成的灰泥施加到涂有底涂层的预制坯上；　　　　干燥所述抹有灰泥的涂有底涂层的预制坯；　　　　将由耐火巩固层浆液构成的涂层施加到抹有灰泥的涂有底涂层的预制坯上以形成涂有耐火巩固层的预制坯；　　　　将由耐火材料构成的灰泥施加到涂有巩固层的预制坯上以形成抹有灰泥的涂有巩固层的预制坯；　　　　干燥所述抹有灰泥的涂有巩固层的预制坯；　　　　从涂有耐火巩固层的预制坯中除去一次性模具以形成生壳模；并且　　　　将该生壳模加热至足以形成烧制陶瓷壳模的温度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2000-11-10 60/247,935;US 2001-11-8 10/005,8811.一种制造熔模铸造模具的方法，该方法包括以下步骤将耐火纤维、玻璃纤维和耐火填充剂混合以形成第一干燥混合物；将耐火纤维、玻璃纤维和耐火填充剂混合以形成第二干燥混合物，该干燥混合物可以与第一干燥混合物相同或不同；将所述第一干燥混合物与水性胶态氧化硅溶胶混合以形成耐火底涂层浆液；将所述第二干燥混合物与水性胶态氧化硅溶胶混合以形成耐火巩固层浆液，该浆液可以与所述耐火底涂层浆液相同或不同；将由底涂层浆液构成的涂层施加到由热塑性材料构成的一次性模型上以形成涂了底涂层的预制坯；将由耐火材料构成的灰泥施加到涂有底涂层的预制坯上；干燥所述抹有灰泥的涂有底涂层的预制坯；将由耐火巩固层浆液构成的涂层施加到抹有灰泥的涂有底涂层的预制坯上以形成涂有耐火巩固层的预制坯；将由耐火材料构成的灰泥施加到涂有巩固层的预制坯上以形成抹有灰泥的涂有巩固层的预制坯；干燥所述抹有灰泥的涂有巩固层的预制坯；从涂有耐火巩固层的预制坯中除去一次性模具以形成生壳模；并且将该生壳模加热至足以形成烧制陶瓷壳模的温度。2.如权利要求1所述的方法，其中所述耐火纤维是一种陶瓷纤维，并且所述耐火填充剂包含有其粒径大约为325目到25目的陶瓷颗粒。3.如权利要求2所述的方法，其中所述陶瓷纤维为该干燥混合物重量的大约1wt.％到10wt.％；所述玻璃纤维为该干燥混合物重量的大约0.5wt.％到10wt.％；并且所述耐火填充剂为该干燥混合物重量的大约80wt.％到98.5wt.％。4.如权利要求1所述的方法，其中所述干燥混合物还包含有一种聚合纤维。5.如权利要求4所述的方法，其中所述陶瓷纤维为该干燥混合物重量的大约1wt.％到10wt.％；所述玻璃纤维为该干燥混合物重量的大约0.5wt.％到10wt.％；所述耐火填充剂为该干燥混合物重量的大约80wt.％到98.5wt.％；并且所述聚合纤维为该干燥混合物重量的大约0.3wt.％-4wt.％。6.如权利要求5所述的方法，其中所述玻璃纤维选自E玻璃纤维和S玻璃纤维，并且所述聚合纤维选自烯烃、尼龙类纤维和芳族聚酰胺纤维。7.如权利要求2所述的方法，其中所述耐火填充剂还包含有谷壳灰。8.一种制造熔模铸造模具的方法，该方法包括以下步骤将Wallastonite耐火纤维、玻璃纤维和熔凝硅石耐火填充剂混合以形成干燥混合物；将该干燥混合物与固体含量为45％、PH值为9.5并且可滴定Na2O含量为0.2％的水性胶态氧化硅溶胶混合以形成耐火底涂层浆液；将该干燥混合物与所述水性胶态氧化硅溶胶混合以形成耐火巩固层浆液；将由底涂层浆液构成的涂层施加到由热塑性材料构成的一次性模型上以形成涂有底涂层的预制坯；将由耐火材料构成的灰泥施加到涂有底涂层的预制坯上；干燥所述抹有灰泥的具有底涂层的预制坯；将由耐火巩固层浆液构成的涂层施加到抹有灰泥的涂了底涂层的预制坯上以形成涂有耐火巩固层的预制坯；将由耐火材料构成的灰泥施加到涂有巩固层的预制坯上以形成抹有灰泥的涂有巩固层的预制坯；干燥所述抹有灰泥的涂有巩固层的预制坯；从涂有耐火巩固层的预制坯中除去一次性模具以形成生壳模；并且将该生壳模加热至足以形成陶瓷壳模的温度。9.如权利要求8所述的方法，其中所述混合物包含100克Wallastonite耐火纤维、20克玻璃纤维和包括1430克熔凝硅石的耐火填充剂。10.如权利要求9所述的方法，其中将所述干燥混合物与10...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰范德米尔，
申请(专利权)人：邦特罗克工业公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]