[发明专利]低应力脱蜡系统及方法

说明书

本申请主张在2008年5月30日提出申请及标题为“低应力脱蜡系统及方法”的美国专利申请第61/130,497号的权利。为了所有目的，美国专利申请第61/130,497号是全部被参照包含于此。本申请也主张在2008年9月29日提出申请及标题为“低应力脱蜡系统及方法”的美国专利申请第12/286,255号的权利。为了所有目的，美国专利申请第12/286,255号是全部被参照包含于此。

技术领域

本发明大致关于一种用于从一陶瓷壳模(ceramic shell mold)移除蜡的系统及方法。特别是，本发明涉及一种用于移除蜡的系统及方法，其中所述陶瓷壳模是以水浸透然后接着通过使用一热油池(hot oil bath)加热以使局部加热传至所述蜡，以将其低应力移除。

背景技术

精密包模铸造(precision investment casting)经常涉及一蜡模组件的架构，其是被包含于一陶瓷壳模内。所述蜡模组件从所述陶瓷壳模被移除，接着在所述铸造程序的下一步骤中所述造成的壳模随后被熔化的金属所填满。从所述陶瓷壳模移除所述蜡模组件可通过使用热能来达成，其使所述蜡熔化然后排出所述陶瓷壳模外。所需的热能可能通过将所述蜡模组件及陶瓷壳模放置在一高压蒸汽加热器(steam autoclave)之内而获得。闪火(flash firing)可能被执行，以作为传送热能至所述组合物的一个替代方案。虽然能够加热并因此移除所述蜡，但此处理程序可能将应力(stress)引入所述陶瓷壳模内，并导致破裂及其他缺陷。所述蜡模组件在相较于它被放置的陶瓷壳模有一较高的热膨胀率(rate of thermal expansion)。加热这些组件因此导致在所述蜡的热膨胀相较于在所述陶瓷壳模为大。在脱蜡的程序期间，所述蜡模组件不成比例的热膨胀引起一箍状压力及应力(hoop type pressure and stress)于所述陶瓷壳模上，因此导致破裂，这样最终造成金属铸件铸漏(run-outs)、模裂形成(finning)或尺寸废料(dimensional scrap)。

精密包模铸造零件有时包含陶瓷模芯(ceramic core)位于所述蜡模组件的内部，其经常具有一复杂的、不对称的外型。介于所述陶瓷模芯与所述陶瓷壳模之间的蜡模的厚度在不同的位置是不同的。通过使用一高压蒸汽加热器或藉由闪火进行的蜡模组件的脱蜡将导致所述整个蜡模表面在同一时间被加热。所述陶瓷模芯因此在不同的位置上承受不同的压力。在脱蜡程序期间，所述陶瓷模芯的压力差可能导致它移动或破裂。另外，介于所述蜡模组件接近所述灌注杯(pour cup)的部份与那些离所述灌注杯最远位置之间将发生压力差。所述灌注杯的存在允许那些所述蜡模组件接近所述灌注杯的部份的压力被减轻，同时一较大的压力被传到远离所述灌注杯的蜡模组件。这压力差可导致所述陶瓷模芯被移动。

为了减少由所述蜡模组件的热膨胀所造成的缺陷，所述陶瓷壳模可使用附加层来制作，以使它的强度提高并且因此可抵抗由所述热膨胀的蜡所传送的应力。然而，使用较厚的陶瓷壳模相较于使用较薄的陶瓷壳模仍然可能导致更多的铸件缺陷及废料。并且，使用较厚的陶瓷壳模可能使某些零件成为困难的或不可能被铸造，以及增加所述铸造程序的成本，例如需要额外的材料及时间。

前述问题的解决方案已被提出，其试图局部加热所述蜡模组件。一个这样的方法涉及引入一蒸汽及界面活性剂(surfactant)的混合物至所述蜡模组件的一局部区域。一局部温度的升高能达成从所述陶瓷模熔化及排出所述蜡。接续使用的蒸汽及界面活性剂混合物造成以一渐进的方法从所述陶瓷模中将所述蜡熔化及排出。所述界面活性剂的存在造成液态蜡材料部份的熔化在所述陶瓷模的内表面之内，如此形成一阻碍使蒸汽凝结液免于浸泡穿透所述陶瓷模的厚度，或负面影响所述陶瓷模存在的粘结剂。虽然能够实施脱蜡程序，但现有的方法是耗时的及高成本的且遭受到其他低效率的情形。因此，在此技术中仍存有变化及改进的空间。

附图说明

本发明的一个引导所属技术领域的一般技能者且包含其最佳的模式的充份及可行的揭露，将在其余的说明书中参考附图提出更特别的说明，其中：

图1是根据一示范实施例的一脱腊程序的一侧视示意图。

图2是图1的圆圈2-2的一细部示意图。

图3是根据另一示范实施例的一脱腊程序的一侧视示意图。

图4是图3的圆圈4-4的一细部示意图。

图5a是根据一示范实施例的一陶瓷壳模在一部份浸入一热油池内之后的一侧视图。