[发明专利]使用耐火模具的方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及一种使用耐火模具(refractorymold，难熔模具)的方法，更具体地，涉及一种使用通风的耐火模具的方法。

背景技术

熔模铸造工艺通常使用耐火模具，其通过在熔消图案材料(例如蜡、塑料等)周围累积连续多层的用无机粘结剂粘结的陶瓷颗粒而构成。完成的耐火模具通常在非永久性(可熔消且可去除)图案周围形成为壳模。将耐火壳模制造成足够厚且坚固，以承受：1)蒸汽压力罐(steamautoclave)或闪火图案消除(flashfirepatternelimination)的应力，2)通过燃烧炉的行程，3)在熔融金属的铸造过程中承受热压力和金属静压力，以及4)这些处理步骤之间包含的物理处理。构造此强度的壳模通常需要至少5层耐火浆料以及产生通常4mm至10mm厚的模壁的耐火灰泥(stucco)，从而需要大量耐火材料。这些层还需要长时间来使粘结剂干燥和变硬，从而导致处理过程缓慢，在处理过程库存方面需要相当大的工作量。

粘结的耐火壳模通常装载为一批或装载如连续炉内，通过气体或油的燃烧来加热并加热至1600°F到2000°F。通过对壳模外表面的辐射和传导来加热耐火壳模。通常，烤炉所产生的热量的小于5％由耐火模具吸收，并且，烤炉所产生的热量的大于95％通过经过烤炉排放系统排出而浪费掉。

将加热的耐火模具从烤炉移除，并将熔融金属或合金铸造在这些耐火模具中。铸造时升高的模具温度是铸造高熔化温度合金(例如铁合金)用于防止浇铸不满、夹气、热撕裂和收缩缺陷所需的。

熔模铸造的趋势是，将耐火壳模制造得尽可能薄，以降低如上所述的模具的成本。薄壳模的使用已要求使用支撑介质来防止模具故障，如授予Chandley等人的美国专利5,069,271中所描述的。’271专利公开了制造得尽可能薄的粘结陶瓷壳模的使用，例如小于0.12英寸的厚度。在将未粘结的支撑颗粒介质从预热炉去除之后，将该介质在薄热耐火壳模周围压紧。该未粘结的支撑介质用来抵抗铸造过程中施加至壳模的应力，以防止模具故障。

然而，在从模具预热炉移除之后并用支撑介质包围壳体之后，薄壳模比更厚的模具更快速地冷却。此快速冷却在铸造时导致更低的模具温度。低模具温度会使得具体地在薄铸件中产生缺陷，例如浇铸不满、收缩、夹气和热撕裂。

授予Redemske的US6,889,745教导了一种热学上有效的用于加热粘结的耐火模具的透气壁的方法，其中，模壁限定模腔，将熔融金属或合金浇铸在模腔中。通过将热量从在模腔内流动的热气转移至模壁，来加热模壁。使热气从模具外部的热气源流过模腔和透气模壁到达模具外部的低压区域，以控制模壁的内表面的温度。不管’745专利中描述的模具加热工艺的有用性如何，都已经观察到不均匀的图案消除和不均匀的模具加热，其中，模具顶部加热得比底部快，这会导致在顶部处外壳破裂并在导致在底部处图案消除不完全。这可通过以更慢的速度加热薄壳耐火模具以促进温度均匀性来解决，但是会导致非常长的烧尽(burn-out)周期；长达7小时。另外，当粘结剂从模壁燃尽时由于初始低透气性的原因，图案消除会是有问题的，这是由于以(由差透气性控制的)低燃烧速度启动和操作燃烧器时有困难，导致燃烧器多次重新启动以产生可靠的火焰。另外，对于如上所述的具有相对较高的通过模具的透气性的薄壳耐火模具，’745专利中描述的模具加热方法是有用的，但是，对于具有相对较低的透气性或没有透气性的厚壳耐火模具，这是无用的。

因此，希望的是提供耐火模具和制造并使用模具的方法，该方法能够在模具中保持均匀的模具温度且对于所有类型的耐火模具都是有用的，不管模壁的厚度透气性如何。

发明内容

在一个典型实施例中，公开了一种使用粘结耐火模具的方法。该方法包括，在包括能热移除材料的非永久性图案上形成耐火模具，该耐火模具包括：模壁，该模壁包括耐火材料并限定浇口、浇道和模腔，该浇道具有通向浇口的浇道入口以及通向模腔的浇道出口；延伸贯穿模壁的排气口；以及覆盖排气口的透气耐火材料，非永久性图案具有浇口部分，该浇口部分具有与浇口入口流体连通并朝着浇口出口延伸的浇口通道。该方法还包括，用热气加热耐火模具，以去除能热移除材料，其中，通过排气口将热气的一部分从耐火模具排放。

当结合附图时，从本发明的以下详细描述中，本发明的以上特征和优点以及其他特征和优点将变得显而易见。

附图说明