[发明专利]一种制备陶瓷型芯的注射成型方法

说明书

一种制备陶瓷型芯的注射成型方法，使用急冷急热模温机在注射机合模后对模具进行快速加热，首先把模具温度提高到一个设定值，然后开始给模腔注射陶瓷浆料，在注射机完成保压转入冷却后，开始注入冷水，模具温度很快下降到一个设定值后开模，再向模具吹入空气把冷水完全吹走，取出型芯生坯，完成整个注塑过程。与传统的陶瓷型芯注射成型相比，本发明在注射成型工艺中引入急冷急热技术，有助于改善浆料在模具中的充填性能，降低产品内应力，提高产品的表面光洁度和批次稳定性。

技术领域

本发明属于陶瓷注射成型领域，可用于制备硅基、铝基、锆基等陶瓷型芯的注射成型工艺。

背景技术

航空发动机是飞机的心脏。目前，先进航空发动机涡轮前进口的温度可达1757℃，这已接近金属材料的理论承温极限，因此，改进叶片的气冷结构，提高叶片的冷却效率已成为叶片设计制造者的必然选择。形成叶片复杂内冷通道的陶瓷型芯的不断发展是使叶片冷却效率不断提升的重要保证，陶瓷型芯的性能和质量直接影响着空心叶片的合格率、尺寸精度、铸造成本和使用性能等。陶瓷型芯的选择及制造技术在涡轮空心叶片及航空发动机的研发中起着举足轻重的作用。

现有的复杂结构的陶瓷型芯主要采用热压注工艺进行生产：将加热的陶瓷浆料经过压注机注射进模具型腔中，保压一段时间后打开模具，取出生坯。为了保证成型后的生坯有一定的强度，目前热压注成型工艺中使用的模温远低于陶瓷浆料温度。由于型腔温度低于浆料温度，而作为粘结剂主要成分的蜡类有机物对温度非常敏感，液固转变过程中有超过10%的体积变化，陶瓷型芯在充模过程中很容易产生较大的应力，导致材料变形、力学性能劣化；同时，模具温度较低极易在产品表面留下流纹、橘皮等表面缺陷，影响产品的外观。

并且传统的热压注模具模温虽然低于陶瓷浆料的温度，但仍然高于室温，这也会使从模具中取出的产品发生变形。为了减少变形，生坯从压注模具中取出后还需要放在矫形模具中进行矫形，这将延长产品的生产时间，降低生产效率。

中国专利授权公告号CN 102029695 B 公告了一种模具急冷急热高光成型工艺，属于注塑成型工艺领域。包括以下步骤：1、模具温度急速加热控制阶段，2、塑料注射阶段，3、模具温度急速降阶段，4、模具开模阶段。本发明解决了现有技术中注塑成型工艺不能实现模具的快速升温和快速降温，使得生产的产品存在结合线、流纹、凹痕等外观质量问题，提供了一种模具急冷急热高光成型工艺，藉由模具温度的快速切换来达到射出成型制程中不同阶段所适合的温度要求，能有效的减少塑料产品表面的接合线，对于含有玻璃纤维之产品表面不会有浮纤之情形产生，对有咬花面的产品咬花纹会较为清晰，对于高光面产品能提高产品表面的光泽。其技术方案采用急冷急热的技术，但其应用于塑料的注塑成型，塑料与陶瓷型芯的原料构成完成不同，塑料的注塑成型的工艺要求就是需要前期高温将塑料融化变成液体，而陶瓷型芯则不同，其前期根本无需进行高温加热进行融化，其注射时就为各种陶瓷原料混合搅拌成的料浆，塑料流体与陶瓷料浆的流变性能有着很大的不同，同时塑料成型机多位螺杆式，模具开模方向与注射成型方向一致，而型芯成型设备多为柱塞式，开模方向与注射成型方向垂直。塑料生产领域技术人员无法从该技术方案中想到将其应用于陶瓷注射中。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种方法简单，大大提高产品质量，减少产品的内应力，提高产品的表面质量，提高产品的批次稳定性，提高良率，提高产品的生产效率的制备陶瓷型芯的注射成型方法。

为实现本发明目的，提供了以下技术方案：一种制备陶瓷型芯的注射成型方法，通过热压注成型机进行注射成型，包括注射、保压、开模三个步骤，其特征在于在注射、保压阶段，迅速将模具温度加热到40-120℃，保持模具温度并将陶瓷浆料注满整个型腔；注射、保压完成后，迅速将模具的温度降低至0℃-40℃进行开模，取出模具中的产品。

作为优选，模具加热方式包括模具表面或模具内部加热。

作为优选，模具内部加热方式包括水温加热、蒸气式加热、电热式加热。