鑄件清殼的方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鑄造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鑄件清殼的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在熔模鑄造工藝中，待澆筑金屬凝固后，通常需要進(jìn)行清殼處理，具體地，用鑄造的方法制作一個(gè)產(chǎn)品時(shí)，當(dāng)金屬凝固后其外層包裹著用耐火材料(如鋯沙、硅沙)和粘結(jié)劑(如硅溶膠)組成的型殼，為了得到金屬鑄件，需要把金屬鑄件外面的這層型殼去除，去掉金屬鑄件外面的型殼的過(guò)程稱為“清殼”；該過(guò)程中，對(duì)模型內(nèi)腔的表面包裹或鑲嵌的材料同樣視為型殼的一部分，具體為采用預(yù)先準(zhǔn)備好的與模型內(nèi)腔幾何形態(tài)完全吻合的，由耐火材料與粘結(jié)劑構(gòu)成的鑲嵌于模型內(nèi)腔的鑲嵌物，這個(gè)鑲嵌物稱之為“型芯”。“型芯”常常因工藝通路限制，清除困難，這甚至可以說(shuō)是鑄件向緊湊、復(fù)雜方向發(fā)展的瓶頸。
[0003]如圖1所示，失蠟鑄造或熔模鑄造過(guò)程依次包括制殼A、脫蠟B和澆注C，在制殼前先制作蠟?zāi)?，根據(jù)產(chǎn)品要求，蠟?zāi)＞哂袕?fù)雜型腔2和凹槽1，制殼時(shí)，包括制作外部型殼5和型芯4 (復(fù)雜型腔內(nèi)的型芯和凹槽內(nèi)的型芯)，制殼后進(jìn)行脫蠟，在脫蠟后形成的腔體中澆注金屬液，然后金屬鑄件6凝固成型。其中“型芯”之所以清除困難，是基于以下原因:由于金屬凝固時(shí)的收縮率的數(shù)量級(jí)為10_2，而型殼的收縮率的數(shù)量級(jí)為10_6至10 _7，因此造成上圖中的凹槽I中的型芯和復(fù)雜型腔中的型芯4在金屬凝固時(shí)被鎖緊，對(duì)于圖1中的凹槽內(nèi)的型芯可以通過(guò)現(xiàn)有的清殼方法去除型殼，而對(duì)于上圖中的復(fù)雜型腔中的型芯，由于工藝通路狹窄、深長(zhǎng)，用現(xiàn)有的清殼方法很難清除；同樣地，當(dāng)一個(gè)產(chǎn)品的表面上存在小孔或形狀復(fù)雜的內(nèi)腔時(shí)，型殼澆注之后，由于金屬凝固時(shí)的收縮應(yīng)力會(huì)把一部分型殼抱死，在這些地方型殼和鑄件之間很緊密，清殼困難，比如航空葉片，航空葉片常常采用空心葉片，這種葉片的內(nèi)腔與外表面之間有若干通道，葉片上有很多直徑為0.5,0.3毫米的小孔，所述通道有利于葉片內(nèi)部的溫度較低(1200°C)的空氣在葉片的外表面較低溫空氣保護(hù)層，與外部高溫環(huán)境(2000°C )隔離，就像人穿著隔熱服。從而鑄造空心葉片所采用的陶瓷型芯的形狀就是很薄的一塊材料上長(zhǎng)了很多小針(以后用于形成小孔)，這種結(jié)構(gòu)的鑄件在清殼時(shí)很難清除。
[0004]為了將鑄件表面的型殼材料清理干凈，目前還有將采用堿爆處理后的鑄件再放入苛性溶液中清洗，然而對(duì)于鋁合金鑄件，苛性溶液會(huì)腐蝕鋁合金。
[0005]因此，針對(duì)以上不足，本發(fā)明提供了一種鑄件清殼的方法及裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006](一 )要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0007]本發(fā)明的目的是提供一種鑄件清殼的方法及裝置以解決現(xiàn)有的清殼技術(shù)存在的清殼不徹底、對(duì)金屬鑄件有損傷及型芯清除困難的問(wèn)題。
[0008]( 二 )技術(shù)方案
[0009]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明一方面提供了一種鑄件清殼的方法，其包括以下步驟:
[0010]S1、使帶有型殼的鑄件處于高壓蒸氣的環(huán)境中；
[0011]S2、經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，以使高壓蒸氣進(jìn)入型殼內(nèi)部；
[0012]S3、解除帶有型殼鑄件的高壓蒸氣環(huán)境，以使型殼的內(nèi)外壓差瞬時(shí)變大。
[0013]其中，經(jīng)過(guò)步驟S4之后，若清殼沒(méi)有達(dá)到預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)，則重復(fù)步驟S2-S4。
[0014]其中，在步驟SI前或者步驟S4后，對(duì)帶有型殼的鑄件采取振動(dòng)清殼、水力清殼、堿爆清殼、堿煮清殼、苛性溶液清殼和噴砂清殼中的一種或幾種進(jìn)行處理。
[0015]其中，所述型殼包括鑄件外面的外殼和鑄件包裹的型芯；所述型芯的材料為樹脂或陶瓷。
[0016]其中，步驟S4中，型殼的內(nèi)外壓差突然變大產(chǎn)生的爆炸力的壓強(qiáng)為80_280MPa。
[0017]其中，步驟S2中，所述高壓蒸氣的壓強(qiáng)為1.5-2.5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。
[0018]其中，所述高壓蒸氣為水蒸汽。
[0019]本發(fā)明另一方面提供了一種鑄件清殼的裝置，其包括包括高壓蒸氣容器及能夠瞬時(shí)泄壓的快速卸荷閥，高壓蒸氣容器上具有高壓蒸氣入口，快速卸荷閥設(shè)置在高壓蒸氣容器上。
[0020]其中，多個(gè)所述快速卸荷閥設(shè)置在高壓蒸氣容器上。
[0021]其中，還包括控制器，所述控制器與多個(gè)所述快速卸荷閥連接，所述控制器根據(jù)擬釋放的高壓蒸氣的流量控制多個(gè)所述快速卸荷閥全部或部分同步開閉。
[0022]其中，所述控制器根據(jù)設(shè)定的時(shí)間控制多個(gè)所述快速卸荷閥全部或部分同步開閉。
[0023]其中，還包括設(shè)置在所述高壓蒸氣容器內(nèi)的壓力傳感器，所述控制器與所述壓力傳感器連接，以根據(jù)傳來(lái)的高壓蒸氣壓力信息控制多個(gè)所述快速卸荷閥全部或部分同步開閉。
[0024](三)有益效果
[0025]本發(fā)明的上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明提供的鑄件清殼的方法及裝置中，使帶有型殼的鑄件處于高壓蒸氣的環(huán)境中，高壓蒸氣在壓力的作用下可以進(jìn)入極小的孔隙中，也即可以進(jìn)入結(jié)構(gòu)復(fù)雜鑄件的型殼內(nèi)部，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，型殼內(nèi)部的蒸氣含量積累至要求的數(shù)值，然后快速釋放密閉容器中的高壓蒸氣，以使型殼的內(nèi)外壓差突然變大，型殼中的高壓蒸氣以很高的速度逃離型殼而產(chǎn)生爆炸力，爆炸力的強(qiáng)度大于型殼的強(qiáng)度，從而將型殼炸松，整個(gè)過(guò)程利用高壓蒸氣在迅速釋放過(guò)程形成的爆炸力清殼，且高壓蒸氣可以進(jìn)入極小的孔隙中，從而本發(fā)明的方案特別適用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜鑄件的清殼，另外，本發(fā)明中的高壓蒸氣一般為對(duì)金屬鑄件不會(huì)產(chǎn)生腐蝕損傷的水蒸汽或其他氣體。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中失蠟鑄造或熔模鑄造過(guò)程的示意圖；
[0027]圖2是本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3是本發(fā)明實(shí)施例2的剖面示意圖；
[0029]圖4是圖3中M點(diǎn)的局部放大圖；
[0030]圖中，1:凹槽；2:復(fù)雜型腔；3:蠟?zāi)＃?:型芯；5:外部型殼；6:鑄件；7:高壓蒸氣釜；8:快速卸荷閥；9:高壓蒸氣進(jìn)氣口 ；10:鑄件進(jìn)出口 ；11:高壓蒸氣發(fā)生器；12:承載臺(tái)；201:快速卸荷閥入口 ；202:快速卸荷閥出口 ；203:壓力調(diào)節(jié)鎖緊螺母；204:壓力調(diào)節(jié)螺母。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
[0032]實(shí)施例1
[0033]本發(fā)明提供的熔模鑄造工藝中鑄件清殼的方法包括以下步驟:
[0034]S1、使帶有型殼的鑄件處于高壓蒸氣的環(huán)境中，具體地將帶有型殼的鑄件放入通有高壓蒸氣的密閉容器中；
[0035]S2、經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，以使高壓蒸氣進(jìn)入型殼內(nèi)部；
[0036]S3、解除帶有型殼鑄件的高壓蒸氣環(huán)境，以使型殼的內(nèi)外壓差瞬時(shí)變大。
[0037]上述實(shí)施例中，待澆注金屬凝固后，帶有型殼的鑄件在密閉容器中，由于型殼自身存在很小的孔隙，并且型殼干燥培燒后，粘結(jié)劑燒結(jié)完會(huì)留下孔洞，在密閉容器內(nèi)通入高壓蒸氣的作用下，高壓蒸氣在壓力作用下進(jìn)入型殼內(nèi)部并且含量增加，快速釋放密閉容器中的高壓蒸氣，從而造成型殼的內(nèi)外壓差突然變大，型殼中的高壓蒸氣以很高的速度逃離型殼而產(chǎn)生爆炸力將型殼炸松，高壓蒸氣釋放后，將鑄件從所述密閉容器中取出，若清殼沒(méi)有達(dá)到預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)，則重復(fù)步驟S2-S4，最終達(dá)到將型殼炸松的效果，該預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)為型殼被炸松，型殼脫離鑄件的表面，和鑄件的表面之間產(chǎn)生空隙。另外，所述高壓蒸氣一般為對(duì)金屬鑄件不會(huì)產(chǎn)生腐蝕損傷的水蒸汽或其他氣體。
[0038]上述實(shí)施例中的型殼由耐火材料(如鋯沙、硅沙)和粘結(jié)劑(如硅溶膠)組成。型殼自身存在很小的孔隙，并且型殼干燥培燒后，粘結(jié)劑燒結(jié)完會(huì)留下孔洞，型殼在水蒸汽或水環(huán)境中，這些細(xì)小的空隙中可以滲入水分。
[0039]在步驟SI前或者步驟S4后，對(duì)帶有型殼的鑄件采取振動(dòng)清殼、水力清殼、堿爆清殼、堿煮清殼、苛性溶液清殼和噴砂清殼中的一種或幾種進(jìn)行處理，使型殼完全脫離鑄件的表面，完成鑄件的清殼工序。
[0040]進(jìn)一步地，所述型殼包括鑄件外面的外殼和鑄件包裹的型芯；型芯一般包括熔模鑄造和失蠟鑄造中的型芯以及沙箱中的型芯，該型芯可以在待成型產(chǎn)品的內(nèi)腔中，也可以鑲嵌在待成型產(chǎn)品的表面的凹槽中。包含型芯的型殼，由于收縮率不同，鑄件金屬凝固時(shí)產(chǎn)生的收縮應(yīng)力會(huì)把一部分型殼或型芯抱死，在這些地方型殼或型芯和鑄件之間很緊密，清殼困難。將上述包含型芯的型殼，放入高壓蒸氣環(huán)境中，蒸氣在壓力的作用下可以進(jìn)入型殼和型芯的組織內(nèi)部，將高壓蒸氣的環(huán)境瞬時(shí)解除時(shí)，型殼和型芯的組織內(nèi)部和外部環(huán)境兩者之間的壓差瞬時(shí)增大，這時(shí)已經(jīng)進(jìn)入型殼和型芯內(nèi)部的高壓蒸氣會(huì)快速地突破型殼和型芯的內(nèi)部結(jié)構(gòu)組織形成破壞，將型殼和型芯炸松，使型殼和型芯脫離鑄件的表面，和鑄件的表面之間產(chǎn)生空隙。
[0041]一般地，所述型芯的材料為樹脂或陶瓷，陶瓷型芯主要在極其細(xì)小、極其狹窄的空間里使用。陶瓷型芯的材料組織之間存在縫隙，因此將帶有陶瓷型芯的鑄件放入高壓蒸氣的環(huán)境中后，高壓蒸氣同樣可以進(jìn)入陶瓷