莊緒雷，安慶賀，史興利（鷹普航空零部件（無錫）有限公司，江蘇無錫 214191）

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水溶性陶瓷芯在航空鋁合金熔模鑄造中的應用

莊緒雷，安慶賀，史興利
（鷹普航空零部件（無錫）有限公司，江蘇無錫 214191）

摘要:介紹了水溶性陶瓷型芯在航空鋁合金熔模鑄造中的應用, 闡述了水溶性陶瓷芯在生產(chǎn)使用及工藝控制中存在的問題，通過對水溶性陶瓷芯生產(chǎn)澆鑄實驗證明：水溶性陶瓷芯可以適用于各種內(nèi)腔結(jié)構復雜，且表面質(zhì)量要求高的中、小鋁合金鑄件。

關鍵詞：水溶性陶瓷芯；鋁合金；熔模鑄造

水溶性陶瓷芯的使用主要用來解決鋁合金熔模鑄件中的復雜內(nèi)腔及細孔的成形問題。在鋁合金鑄件生產(chǎn)中．常收到來自國外航空客戶數(shù)量不等、形狀各異的細小復雜內(nèi)腔及表面質(zhì)量要求高的鋁合金鑄件。鋁合金熔模鑄件的內(nèi)腔很難清理，尤其是當內(nèi)腔細薄，形狀復雜時，幾乎無法脫芯。 采用水溶性陶瓷芯可以解決上述問題, 水溶性陶瓷芯是以食鹽為基料，具有陶瓷樣光潔表面，澆注后冷卻到室溫可在水中消溶的型芯 。澆注驗證，應用水溶性陶瓷芯，能獲得內(nèi)腔易清理、表面光潔，無氣孔等缺陷的熔模精密鋁合金鑄件。

1　水溶陶瓷芯成分及性能介紹

水溶陶瓷芯主要基體材料、耐火材料和增塑劑組成。其中基體材料是水溶陶瓷芯的關鍵，其要具備高溫穩(wěn)定性及良好的水溶性，一般采用鈉鹽或磷酸鹽; 耐火材料主要是保證水溶陶瓷芯的強度，電熔剛玉能夠很好的滿足其要求；增塑劑主要是為了增加陶瓷芯在濕態(tài)具有一定韌性，減少陶瓷芯的斷裂，通常采用石蠟。除了上述的配方之外，陶瓷芯在經(jīng)過燒制之后，還需要再表面涂一層防水層，保證陶瓷芯在脫蠟等環(huán)節(jié)能夠承受200 ℃水溫的侵蝕，保證鑄件表面良好。

我們公司應用的水溶陶瓷芯主要用于熔模鋁合金鑄造，包括普通重力澆注及低壓澆注。水溶芯的主要性能體現(xiàn)在中低溫時耐腐蝕性，保證在壓蠟、制殼、脫蠟這些過程中不吸水，可溶性鹽不析出；能夠耐一定的高溫，保證模殼中蠟能夠充分的焙燒；高溫時具備足夠的強度，承受低壓澆注的壓力；澆注后能夠方便清理。

2　水溶性陶瓷芯應用

隨著航空業(yè)務的不斷發(fā)展，我們公司在最近幾年陸續(xù)開發(fā)了多款復雜型腔的鋁合金鑄件。這些產(chǎn)品應用在航空發(fā)動機、航空液壓系統(tǒng)、飛機飛行控制系統(tǒng)等部位，水溶性陶瓷芯的成功開發(fā)，是這些產(chǎn)品成功的關鍵。

典型零件有：①端蓋（圖1），應用于航空發(fā)動機，材料是A356-T6；②法蘭（圖2），應用于飛機液壓系統(tǒng)，材料是AMS 4218；③蓋子（圖3），應用于航空發(fā)動機，材料是AMS4215。

圖1　水溶性陶瓷芯及鑄件

圖2　水溶性陶瓷芯及鑄件

圖3　水溶性陶瓷芯鑄件

3　對水溶性陶瓷芯要求及使用時出現(xiàn)過的問題

把水溶性陶瓷芯用于鋁合金熔模精密鑄造．需要滿足以下要求：

(1)具有較高的熔點，澆注鋁合金時不能熔化；（2）具有較好的化學穩(wěn)定性和良好的熱穩(wěn)定性，澆注時不分解，不與鋁合金發(fā)生化學冶金反應；（3）成形性好，成形后表面光潔，尺寸精度高，且有較高的強度，在鑄造過程中不至破裂；（4）具有與鋁合金相匹配的線膨脹特性；（5）原材料來源廣泛，價格便宜，無污染；（6）良好的潰散性，易于清除，不殘留在內(nèi)腔內(nèi)；（7）在制殼和脫蠟過程中，水溶性陶瓷型芯不被水溶蝕。

在實際生產(chǎn)過程中，出現(xiàn)過如下問題：(1)水溶性陶瓷芯吸潮 ；(2)內(nèi)腔有麻點、毛刺 ；(3)水溶性陶瓷芯偏芯、斷芯 ；(4)鑄件內(nèi)腔尺寸超差。

4　針對水溶性陶瓷芯問題采取的措施

4.1針對水溶性陶瓷芯吸潮，加強保管措施

（1）水溶陶瓷芯成型后放入干燥皿；（2）控制壓蠟、修焊、組樹到制殼的時間；（3）模組清洗完后吹干。

4.2針對麻點、毛刺，脫蠟到焙燒澆注環(huán)節(jié)的控制

(1)脫蠟到澆注過程中的運輸要避免震蕩，保證陶瓷芯的完好；（2）脫蠟、焙燒、澆注，保持連貫性；（3）用電阻爐焙燒，避免陶瓷芯中鹽的溶解；（4）消除殘留模料不完全燃燒產(chǎn)物。

4.3針對水溶性陶瓷芯偏芯、斷芯采取的措施

增加自由端,減少水溶性陶瓷芯與模殼的膨脹量； 增加型芯撐,防止在壓蠟中錯位。

4.4鑄件內(nèi)腔尺寸超差的糾正措施

圖6　增加支撐蠟

(1)要求水溶性陶瓷芯的防水保護膜不僅能防止室溫水和沸水的滲透，而且不與水溶芯的基材發(fā)生化學反應。加強焙燒前對防水膜的保護，防止磕碰對水溶性陶瓷芯的損壞；

(2)水溶性陶瓷芯澆注后脫芯要迅速，防止鹽對鑄件內(nèi)腔的腐蝕。試驗證明：在室溫 ，相對濕度50%～70%存放一年，無腐蝕現(xiàn)象。所得鑄件內(nèi)腔表面光滑、無氣孔，符合技術要求。

5　結(jié)語

水溶性陶瓷芯在鋁合金熔模鑄造中的應用，獲得的鑄件尺寸精度和表面粗糙度均能滿足熔模航空鑄件的生產(chǎn)要求。為公司帶來了潛在經(jīng)濟效益，同時也提高了公司熔模鑄造的水平，為后期公司生產(chǎn)高精尖的產(chǎn)品做了一個良好的鋪墊，展望未來，水溶陶瓷芯在今后的應用上會有一個廣闊的前景！

參考文獻

[1] 時明心. 熔模鑄件陶瓷型芯的清除[J]. 中國鑄機,1993(4).

[2] 黃德東,薛祥軍,石永華,等. 水溶性樹脂+合脂油混合芯砂的應用[J]. 中國鑄造裝備與技術,2005(2).

[3] 孟爽芬,張建平,李虹. 水溶性陶瓷芯在鋁合金熔模鑄造中的應用[J]. 特種鑄造及有色合金,1993(4).

Application of water soluble ceramic core in investment casting of aluminum alloy for
aerospace industry

ZHUANG XuLei , AN QingHe，SHI XingLi
(IMPRO AEROSPACE COMPONENTS (Wuxi) ，Wuxi 214191，jiangsu，China)

Abstract：Introduce application of water soluble ceramic core in investment casting of aluminum alloy for aerospace industry; Elaborate problems of water soluble ceramic core usage during production and process control; Draw conclusion through casting trial runs that water soluble ceramic core can be applied to a variety of aluminum alloy casting, small or medium sized, requiring for complex cavity structure and high surface quality.

Keywords:Water Soluble Ceramic Core; Aluminum Alloy;Investment Casting

作者簡介：莊緒雷（1974—），男，總工程師，主要從事鑄造工藝及設計的研究及技術管理.

收稿日期:2015- 08- 10

DOI：10.3969/j.issn.1 006-9 658.2016.01 .01 8

中圖分類號：TG249.9；

文獻標識碼：A；

文章編號:1 006-9 658（2016）01 -0052- 02

稿件編號:1508- 1028