一种二氧化硅含量为90%以上的陶瓷型芯的脱除方法
技术领域
本发明涉及一种二氧化硅含量为90%以上的陶瓷型芯的脱除方法，属于熔模铸造金属成型技术领域。
背景技术
熔模精密铸造是生产高精度、低粗糙度、复杂形状铸件的有效方法，特别适合铸造昂贵金属和难加工金属，作为生产带陶芯人工关节、高温合金动导叶片和复杂结构件的一种主要方法，已成为先进制造技术的重要内容之一。
熔模铸造的内腔大多是与外形一起通过挂涂料、撒型砂等方法形成的。当铸件内腔过于窄小或形状比较复杂，或内腔无法干燥硬化时，必须借助预先制备的陶瓷型芯来形成铸件内腔。在精铸空心产品时，陶瓷型芯在很大程度上决定了产品的尺寸精度、合格率和铸造成本。因此，陶瓷型芯一定是化学成分稳定、耐高温、强度高，但是随之而来的问题是：这类的陶芯非常难以脱除，且结构越复杂，脱芯难度越大。这个问题制约了带型腔复杂产品的生产。
发明内容
为了提高脱芯的效率，降低成本，克服复杂型腔有陶芯残留的问题，本发明提供了一种针对二氧化硅含量为90%以上、三氧化二铝含量为10%以下的陶瓷型芯的脱除方法。在节约成本的前提下，缩短脱芯的时间，提高脱芯的效率。
本发明的技术方案如下：
一种陶瓷型芯的脱除方法，所述脱除方法包括以下步骤：
(1)将带有陶瓷型芯的零件固定在料框内，脱芯通道竖直向下放置;
(2)在脱芯釜内加入碱液，使零件浸没在碱液中，关闭釜盖，加热使温度上升至170℃-190℃;
(3)保温，同时在釜体内进行高低压切换，高压保持3-5min后切换为低压保持1-3min，高压为8-9bar，低压为3-5bar;
(4)釜体中的剩余液体进入回用槽，清洗槽内的冷却水进入釜体，对釜体进行冲洗冷却，釜体温度低于50℃时打开釜盖，卸载料框，清洗脱芯釜内壁、零件表面及内腔后烘干，若有残芯，回到步骤(1)再脱芯。
进一步地，步骤(1)开始前，先使用高压水枪清理料框底部的反应物，水枪压力为15-20bar，确保釜体内无白色物质。
进一步地，步骤(2)中所述碱液为质量浓度为20%-25%的NaOH溶液。
进一步地，第一次脱芯时，保温时间为9-10h。
进一步地，再脱芯时，保温时间为5-6h。
进一步地，所述陶瓷型芯的二氧化硅含量为90%以上，三氧化二铝含量为10%以下。
本发明有益的技术效果：
陶芯的主要成分是二氧化硅(酸性氧化物)，使用的脱芯溶液主要是浓度为20%-25%的氢氧化钠溶液。常温下二氧化硅与氢氧化钠就能产生反应，高温蒸煮更能加速反应。现脱芯使用的温度为170℃-190℃。二氧化硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠和水，脱芯结束后，釜体中的剩余液体进入回用槽(剩余液体包括：氢氧化钠、硅酸钠、水)，因为硅酸钠与氢氧化钠不产生反应，氢氧化钠与硅酸钠这两种物质中阳离子相同，区别在于阴离子不同，而硅酸根与氢氧根不会发生反应。二氧化硅与氢氧化钠发生化学反应产生的硅酸钠模数较小，分子结构较为稳定，易溶于水。所以不需要去定期清理或更换碱液槽中的槽液，只需添加即可。每次脱芯完成后，使用过的氢氧化钠冲入回用槽，回用槽中有一道溢流分栏，清液会溢流至隔壁槽体待下一次使用。
因此，本发明提供的针对二氧化硅含量为90%以上、三氧化二铝含量为10%以下的陶瓷型芯的脱除方法具有以下优点：
(1)节约了90%的物料成本，脱芯溶液可重复使用，只需定期补充消耗的液体;
(2)减少了危废的产生，降低了处理危废的成本，冲洗水也能循环利用，每隔100炉整体更换一次;
(3)在脱芯过程中还进行了高低压切换，巨大的压差使陶芯开裂，且溶液处于沸腾状态，又因脱芯通道竖直向下，极利于陶芯自然脱落;
(4)通过化学分解与物理剥离双管齐下的方式对陶芯进行处理，在节约成本的前提下，不仅节约了脱芯的时间与频次，同时也提高了脱芯的效率，与以往的脱芯工艺(如公开号为CN110328341A的专利申请中记载的脱芯工艺)成本相比，本发明的脱芯成本仅为以往脱芯工艺的10%左右，针对二氧化硅含量为90%以上、三氧化二铝含量为10%以下的陶瓷型芯，单次脱芯成功率达到97%。
附图说明
图1：本发明所用脱芯设备示意图。
具体实施方式
检测是否有残芯的手段从准确性高低来排序依次为：1、灌粉拍片检查，即往零件中灌入与零件材料相同的金属粉末，需完成填充零件内腔，最后用胶带封堵灌入口，拍片检查。2、内窥镜检查，即使用1mm直径的光导探头深入产品内腔进行检查，实时图像传回检查仪。3、强光手电检查，即使用3000LUX的手电观察产品内腔。
下面结合实施例，对本发明进行具体描述。
本发明所用脱芯设备示意图见图1。
实施例1
先使用高压水枪清理料框底部的反应物，水枪压力为20bar，确保釜体内无白色物质，同时脱芯前对脱芯溶液进行化学分析，确保所使用的氢氧化钠浓度控制在20%。装炉前需把零件固定在料框内且脱芯通道必须向下放置。
上述三个条件均准备充分后，往脱芯釜内加入氢氧化钠溶液，关闭釜盖，开始加热温度上升至170℃，保温后在釜体内进行高低压切换，高压保持4min后切换为低压保持2min，高压为10bar，低压为4bar。单次脱芯保温时间为10h。保温结束后，剩余液体先回回用槽，然后清洗槽内的冷却水进入釜体，对釜体进行冲洗冷却，釜体温度低于50℃时，釜体内的溶液重回清洗槽。冷却水重回清洗槽后可打开釜盖。用悬臂吊卸载料筐。在料筐被卸载之后，立即用高压清洗机对脱芯釜内壁进行彻底的清洗。使用高压水枪对零件表面及内腔进行冲洗，冲洗结束后，进行超声波清洗，单件至少5min，随后烘干。烘干完成后，使用强光手电对每一处脱芯通道进行残芯检查如有残芯，进行脱芯返工。需再次执行上述操作，再脱芯保温时间为5h。
如需检测复杂型腔的产品是否有残芯可使用灌粉拍片检查，即往零件中灌入与零件材料相同的金属粉末，需完成填充零件内腔，最后用胶带封堵灌入口。或使用内窥镜检查，即使用1mm直径的光导探头深入产品内腔进行检查，实时图像传回检查仪。
实施例2
先使用高压水枪清理料框底部的反应物，水枪压力为15bar，确保釜体内无白色物质，同时脱芯前对脱芯溶液进行化学分析，确保所使用的氢氧化钠浓度控制在25%。装炉前需把零件固定在料框内且脱芯通道必须向下放置。
上述三个条件均准备充分后，往脱芯釜内加入氢氧化钠溶液，关闭釜盖，开始加热温度上升至180℃，保温后在釜体内进行高低压切换，高压保持5min后切换为低压保持3min，高压为9bar，低压为3bar。单次脱芯保温时间为9h。保温结束后，剩余液体先回回用槽，然后清洗槽内的冷却水进入釜体，对釜体进行冲洗冷却，釜体温度低于50℃时，釜体内的溶液重回清洗槽。冷却水重回清洗槽后可打开釜盖。用悬臂吊卸载料筐。在料筐被卸载之后，立即用高压清洗机对脱芯釜内壁进行彻底的清洗。使用高压水枪对零件表面及内腔进行冲洗，冲洗结束后，进行超声波清洗，单件至少5min，随后烘干。烘干完成后，使用强光手电对每一处脱芯通道进行残芯检查如有残芯，进行脱芯返工。需再次执行上述操作，再脱芯保温时间为5h。
如需检测复杂型腔的产品是否有残芯可使用灌粉拍片检查，即往零件中灌入与零件材料相同的金属粉末，需完成填充零件内腔，最后用胶带封堵灌入口。或使用内窥镜检查，即使用1mm直径的光导探头深入产品内腔进行检查，实时图像传回检查仪。
实施例3
先使用高压水枪清理料框底部的反应物，水枪压力为18bar，确保釜体内无白色物质，同时脱芯前对脱芯溶液进行化学分析，确保所使用的氢氧化钠浓度控制在22%。装炉前需把零件固定在料框内且脱芯通道必须向下放置。
上述三个条件均准备充分后，往脱芯釜内加入氢氧化钠溶液，关闭釜盖，开始加热温度上升至170℃，保温后在釜体内进行高低压切换，高压保持3min后切换为低压保持1min，高压为11bar，低压为5bar。单次脱芯保温时间为10h。保温结束后，剩余液体先回回用槽，然后清洗槽内的冷却水进入釜体，对釜体进行冲洗冷却，釜体温度低于50℃时，釜体内的溶液重回清洗槽。冷却水重回清洗槽后可打开釜盖。用悬臂吊卸载料筐。在料筐被卸载之后，立即用高压清洗机对脱芯釜内壁进行彻底的清洗。使用高压水枪对零件表面及内腔进行冲洗，冲洗结束后，进行超声波清洗，单件至少5min，随后烘干。烘干完成后，使用强光手电对每一处脱芯通道进行残芯检查如有残芯，进行脱芯返工。需再次执行上述操作，再脱芯保温时间为5h。
如需检测复杂型腔的产品是否有残芯可使用灌粉拍片检查，即往零件中灌入与零件材料相同的金属粉末，需完成填充零件内腔，最后用胶带封堵灌入口。或使用内窥镜检查，即使用1mm直径的光导探头深入产品内腔进行检查，实时图像传回检查仪。
本发明提供的陶瓷型芯的脱除方法(如实施例1-3)不仅节约了90%的物料成本，脱芯溶液可重复使用，只需定期补充消耗的液体。同时又减少了危废的产生，降低了处理危废的成本。冲洗水也能循环利用，每隔100炉整体更换一次。与以往的脱芯工艺(如公开号为CN110328341A的专利申请中记载的脱芯工艺)成本做对比，本发明的脱芯成本仅为以往脱芯工艺的10%，单次脱芯成功率达97%。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
