[发明专利]壳模烧结方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及精密铸造工艺，特别涉及一种壳模烧结方法及该方法专用的装置。

背景技术

精密铸造是相对于传统铸造工艺而言的一种铸造方法，它能够获得相对准确的形状和较高的铸造精度。精密铸造的工艺过程为：首先，制作蜡模，该蜡模与所需铸造的产品大小形状相一致；然后，在所制作的蜡模表面形成陶壳；随后，对所述陶壳进行脱蜡处理(将其内部的蜡模熔化后去除)；之后，在高温下烧结陶壳；最后，向烧结后的陶壳内浇注金属材料，待金属材料冷却凝固后，破碎去除所述陶壳，得到的铸件即为所需的产品。

在上述工艺过程中，陶壳的制作至关重要，它的质量好坏决定了铸件的优劣。目前，陶壳制作通常采用的方法为：壳模法，具体地常采用水溶性硅溶胶制壳法，该方法在制作陶壳时，是使用耐火材料配制不同的浆料与砂，一层浆一层砂逐渐一层层的堆集在蜡模表面，制成所需要厚度的陶壳。然后，将制得的陶壳干燥、脱蜡并放入烧结机内于900～1400℃下高温烧结。由于烧结是壳模制作必不可少的一步环节，因此，烧结的好坏直接影响到壳模质量，以及最终铸件的质量。

现有技术通常采用平台型烧结炉或隧道型烧结炉进行壳模的烧结工作，烧结过程中直接升温至壳模烧结温度进行烧结操作。两者的区别在于：平台型烧结炉，根据是否配备通风烟囱又分为如图1-1所示的封闭式平台型烧结炉，其烧结过程为：首先将脱蜡后的壳模浇口杯向下倒扣于烧结炉内腔1的平台上，然后关闭封闭门3同时控制系统4控制加热装置2对烧结炉内腔1进行加热直至烧结炉内腔1的温度达到壳模烧结温度，控制系统4控制加热装置维持烧结炉内腔1的温度，对壳模进行烧结操作，全程烧结炉内腔1近似处于封闭状态；以及如图1-2所示的对流式平台型烧结炉，其烧结过程为：首先将脱蜡后的壳模浇口杯向下倒扣于烧结炉内腔1的平台上，然后关闭封闭门4同时控制系统5控制加热装置2对烧结炉内腔1进行加热直至烧结炉内腔1的温度达到壳模烧结温度，控制系统5控制加热装置维持烧结炉内腔1的温度，对壳模进行烧结操作，由于烧结炉内腔1连接有敞开的对流烟道3，因此烧结过程全程处于热对流状态。

现有隧道型烧结炉，如图2所示，其烧结过程为：脱蜡后的壳模，其浇口杯向下倒扣于一平板小车3上，将平板小车3推入烧结炉内腔1中，关闭封闭门4同时控制系统5启动加热装置2对烧结炉内腔1进行加热直至烧结炉内腔1的温度达到壳模烧结温度，控制系统5控制加热装置维持烧结炉内腔1的温度，对壳模进行烧结操作，由于烧结炉内腔1下方铺设有导轨，因此不能完全封闭，因导致烧结过程全程处于热对流状态。

现有烧结炉烧结壳模时需要浇口杯倒扣的目的在于防止壳模烧结过程中产生的陶渣掉落至壳模内，影响最终浇注制得的铸件质量。

使用现有烧结方法和装置存在以下问题：

1.使用平台型烧结炉烧结制得壳模，浇注钢水后制得的铸件上通常会带有沙孔。

2.使用封闭式平台型烧结炉烧结制得的壳模，铸件浇注钢水时往往会存在钢水向外喷溅的现象，使得浇注过程的危险系数大增；此外，制得的铸件往往会因为存在穿入性气孔而报废。

3.使用对流式平台型烧结炉和隧道型烧结炉，往往会在铸件脱模时发生脱碳现象以及在铸件上出现表面腐蚀现象。

4.如使用平台型烧结炉进行连续生产，则使用第2炉及之后烧结的壳模浇注钢水制得的铸件，通常会存在灰边——即毛边或凸水纹，或出现浅凹圆底的鸡爪纹——即凹水纹。

上述问题，均会导致铸件质量不稳定，从而导致铸件次品、废品率高，现行的解决方法通常是对次品进行进一步的精加工以达到需要的铸件精度，对废品进行循环再利用。现有解决方法虽然在一定程度弥补了铸件质量问题，但是，现行的解决方法严重降低了生产效率、提高了生产成本、并且难以生产处精度足够高的铸件。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的之一在于提供了一种壳模烧结方法，该方法包括以下步骤：

S1.制作壳模，壳模的制作过程中需要添加碳粉；

S2.将制得的壳模脱蜡后放入烧结装置中，保证烧结炉内有充足的氧含量，升温至壳模用蜡的燃烧温度，并维持烧结炉内温度直至壳模内的残留的蜡完全烧尽；

S3.降低烧结炉内氧含量，并升温至壳模的烧结温度；

S4.在低氧或无氧环境中维持烧结炉内温度为壳模的烧结温度，直至壳模烧结完毕。

进一步的，步骤S1所述壳模制作过程中需要添加碳粉，具体为：

A.如壳模为4层或5层壳模结构，则在壳模自内而外的第3层添加碳粉；

B.如壳模为6层或7层壳模结构，则在壳模自内而外的第3和第4层添加碳粉；