熔模精密铸造型壳脱蜡的方法和装置及闪烧脱蜡炉

摘要

本发明涉及熔模精密铸造技术领域，特别涉及熔模精密铸造型壳脱蜡的方法和装置及闪烧脱蜡炉。该方法包括以下步骤：1）将模组型壳放入蒸汽脱蜡炉内进行1～1.5分钟蒸汽脱蜡，脱蜡压力为0.6MPa，脱蜡温度160±3℃；2）向闪烧脱蜡炉中输入阻燃气体，将闪烧脱蜡炉预热至850度，然后将经步骤1处理后的模组型壳快速装入闪烧脱蜡炉内进行10～30分钟的高温闪烧脱蜡，脱蜡温度为850±10℃，闪烧脱蜡炉采用的加热方式为电加热或天然气点火加热。采用本发明的方法可以使型壳在脱蜡过程中不仅不会出现因蜡料膨胀造成的裂纹，而且也不会出现因吸水、吸潮引起的面层氧化钇回溶。

说明书

技术领域

本发明涉及熔模精密铸造技术领域，特别涉及熔模精密铸造型壳脱蜡的方法和装置及闪烧脱蜡炉。 

背景技术

作为一项材料近净成形技术，熔模精密铸造在高精度、复杂结构铸造，特别是高熔炼温度、高化学活性金属的成形中起着不可替代的作用。熔模铸造工艺过程包括压制蜡模、组树、制型壳、脱蜡、焙烧、浇铸成铸件。 

 钛及钛合金具有密度小，强度高和耐腐蚀等优点，在航空和航天工业中有重要应用。目前大批量生产的壁厚≤3mm的各种航空、航天大、中、小型质量要求高的钛合金铸件均采用熔模精密铸造。 

钛合金熔模精密铸造中，面层型壳工艺是技术之一。其制壳工艺方案为面层由化学稳定性高的特种氧化物（如氧化钇、氧化锆）构成，其余型壳材料和制壳工艺与普通熔模精铸工艺相同。 

钛合金熔模精密铸造对型壳的脱蜡方法有两种：一种为三氯乙烯脱蜡法，该工艺虽然在脱蜡过程能保证型壳不被蜡料熔化前因膨胀引起开裂，但是三氯乙烯属于化学毒素品，对人体健康伤害很大而已逐渐被禁止使用；另一种为蒸汽脱蜡法，该工艺所使用的设备为蒸汽脱蜡炉，该工艺对钛合金熔模精密铸造的型壳造型材料要求很严，为了能够生产高精度的航空航天用钛合金铸件，国内采用的面层均为氧化钇陶瓷型壳，然而氧化钇具有较强的吸水性从而造成蒸汽过程面层会产生回溶现象。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种熔模精密铸造型壳脱蜡的方法，以使型壳在脱蜡过程中不仅不会出现因蜡料膨胀造成的裂纹，而且也不会出现因吸水、吸潮引起的面层氧化钇回溶。本发明的目的还在于提供一种专用于实施上述熔模精密铸造型壳脱蜡的方法的装置和一种用于上述装置中的闪烧脱蜡炉。 

为了实现上述目的，本发明的熔模精密铸造型壳脱蜡的方法采用如下技术方案：熔模精密铸造型壳脱蜡的方法，包括以下步骤：1）将模组型壳放入蒸汽脱蜡炉内进行1～1.5分钟蒸汽脱蜡，脱蜡压力为0.6MPa，脱蜡温度160±3℃；2）向闪烧脱蜡炉中输入阻燃气体，将闪烧脱蜡炉预热至850度，然后将经步骤1处理后的模组型壳快速装入闪烧脱蜡炉内进行10～30分钟的高温闪烧脱蜡，脱蜡温度为850±10℃，闪烧脱蜡炉采用的加热方式为电加热或天然气点火加热。 

熔模精密铸造型壳脱蜡的方法还包括脱蜡前的准备步骤：卸掉模组型壳工装，然后切割模组型壳的浇口杯、脱蜡口和冒口，然后采用压缩空气将模组型壳切割边缘清理干净。 

本发明的熔模精密铸造型壳脱蜡的方法的有益效果：本发明采用了先蒸汽脱蜡后闪烧脱蜡的“混合脱蜡法”，在蒸汽脱蜡过程中的脱蜡时间短且脱蜡温度低，模组型壳内的蜡料只是软化而未完全熔化，型壳不会因蜡料膨胀引起开裂，且型壳接触处的蜡料软化后与型壳之间具有一定的间隙，在随后的闪烧脱蜡过程中就不会出现因蜡模剧烈融化膨胀导致型壳出现裂纹，脱完蜡料的型壳表面被850度高温初步焙烧后，型壳表面无水分，因而不会引起型壳面层回溶。因此可见，采用本发明的方法可以使型壳在脱蜡过程中不仅不会出现因蜡料膨胀造成的裂纹，而且也不会出现因吸水、吸潮引起的面层氧化钇回溶。 

为了实现上述目的，本发明的熔模精密铸造型壳脱蜡的装置采用如下技术方案：熔模精密铸造型壳脱蜡的装置，包括蒸汽脱蜡炉，还包括闪烧脱蜡炉，所述闪烧脱蜡炉包括炉体，炉体内设有用于摆放模组型壳的脱蜡盘，炉体上设有用于点火加热炉体内腔的天然气管道或电加热炉体内腔的电加热器，炉体上还设有向炉体内输入阻燃气体的阻燃气体管道，脱蜡盘上设有用于与炉体外部连通的排蜡管。 

炉体上还设有烟囱。 

为了实现上述目的，本发明的闪烧脱蜡炉采用如下技术方案：闪烧脱蜡炉，包括炉体，炉体内设有用于摆放模组型壳的脱蜡盘，炉体上设有用于点火加热炉体内腔的天然气管道或电加热炉体内腔的电加热器，炉体上还设有用于向炉体内输入阻燃气体的阻燃气体管道，脱蜡盘上设有用于与炉体外部连通的排蜡管。 

炉体上还设有烟囱。 

本发明的熔模精密铸造型壳脱蜡的装置的有益效果：该装置包括蒸汽脱蜡炉和闪烧脱蜡炉，在使用时，可以先采用蒸汽脱蜡炉对模组型壳进行短时间和低温度的蒸汽脱蜡，使蜡料软化而与型壳之间产生间隙，然后再采用闪烧脱蜡炉对模组型壳进行高温脱蜡，通过阻燃气体管道向炉体内输入阻燃气体，可阻止蜡料燃烧，使蜡料融化且不会导致型壳出现裂纹，型壳表面没有水分，因而型壳面层不会出现回溶。 

进一步的，闪烧脱蜡炉的炉体上设有烟囱，便于及时将炉体内的烟尘排出炉体，避免了在脱蜡完成后在型壳表面产生烟尘。 

附图说明

图1是本发明的熔模精密铸造型壳脱蜡的装置的实施例1中蒸汽脱蜡炉的结构示意图； 

图2是本发明的熔模精密铸造型壳脱蜡的装置的实施例1中闪烧脱蜡炉的结构示意图。

具体实施方式

熔模精密铸造型壳脱蜡的装置包括蒸汽脱蜡炉和闪烧脱蜡炉。 

如图1所示：蒸汽脱蜡炉包括壳体1，壳体1内设有支撑盘2，壳体1上设有排水管3和排蜡管4。支撑盘2用于摆放模组型壳5，排水管3用于在蒸汽脱蜡炉工作完成后进行卸压排水。该蒸汽脱蜡炉的具体结构和工作原理为现有技术，在此不再详述。 

如图2所示：闪烧脱蜡炉包括炉体11，炉体11内设有用于摆放模组型壳5的脱蜡盘12，脱蜡盘12呈U形结构，炉体11上设有用于点火加热炉体内腔的天然气管道13，炉体11上还设有阻燃气体管道14，脱蜡盘12上设有用于与炉体外部连通的排蜡管15。排蜡管15可以及时将融化后的蜡料排至炉体11外。阻燃气体管道14用于向炉体11内输入阻燃气体以阻止蜡料着火燃烧，阻燃气体为氩气或二氧化碳。在采用闪烧脱蜡炉对模组型壳加热时，蜡料能快速软化且不会发生燃烧。为了将炉体内的烟尘及时排出，炉体上还设有烟囱16。在其它实施例中，还可以省去烟囱。在本实施例中，天然气管道13有两个，两个天然气管道13对称设于炉体上部的左右两侧，排蜡管15位于脱蜡盘12下部的正中央，阻燃气体管道14位于炉体的下部且与脱蜡盘12连通，烟囱16位于炉体的顶部。 

在本发明的熔模精密铸造型壳脱蜡的装置的其它实施例中，闪烧脱蜡炉中的天然气管道还可以替换为电加热器，电加热器可用于电加热炉体内腔。 

本发明的熔模精密铸造型壳脱蜡的方法的一种实施例是使用上述的熔模精密铸造型壳脱蜡的装置的实施例进行的，该方法包括以下步骤： 

a） 脱蜡前的准备步骤：卸掉模组型壳工装，然后切割模组型壳的浇口杯、脱蜡口和冒口，然后采用压缩空气将模组型壳切割边缘清理干净；

b）加热脱蜡步骤：1）将模组型壳放入蒸汽脱蜡炉内进行1～1.5分钟蒸汽脱蜡，脱蜡压力为0.6MPa，脱蜡温度160±3℃；2）向闪烧脱蜡炉中输入阻燃气体，将闪烧脱蜡炉预热至850度，然后将经步骤1处理后的模组型壳快速装入闪烧脱蜡炉内进行10～30分钟的高温闪烧脱蜡（脱蜡的具体时间根据模组型壳零件大小和结构而定），脱蜡温度为850±10℃，闪烧脱蜡炉采用的加热方式为天然气点火加热。

该方法的有益效果为：1、蒸汽脱蜡1～1.5分钟，模组型壳内的蜡料只是接触型壳位置软化而未完全熔化，型壳不会因蜡料膨胀引起开裂；2、经蒸汽脱蜡1～1.5分钟的模组放入850℃的闪烧脱蜡炉时由于与型壳接触处的蜡料已经被蒸汽脱蜡软化且与型壳有一定的间隙，所以在闪烧脱蜡过程中也不会出现因蜡模剧烈熔化膨胀影响型壳出现裂纹；3、脱完蜡料的型壳表面被850℃高温初步焙烧，表面无水分，也不会引起型壳面层回溶。 

采用本发明的方法进行脱蜡时，模组型壳在脱蜡过程中因未与水分接触不会产生型壳面层回溶；模组型壳在脱蜡后型壳的常温强度、高温强度均能达到工艺要求；可以避免模组型壳因单一的蒸汽脱蜡或闪烧脱蜡过程中蜡料熔化膨胀引起的型壳裂纹。 

在本发明的熔模精密铸造型壳脱蜡的方法的其它实施例中，闪烧脱蜡炉采用的加热方式还可以为电加热。 

在本发明的熔模精密铸造型壳脱蜡的方法的其它实施例中，还可以不包括脱蜡前的准备步骤。 

本发明的闪烧脱蜡炉的实施例，该闪烧脱蜡炉的结构与上述的熔模精密铸造型壳脱蜡的装置的实施例中的闪烧脱蜡炉的结构相同，因而此部分内容，不再重复赘述。