專利名稱：一種失蠟鑄造簡(jiǎn)化工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種失蠟鑄造技術(shù)中的工藝方法，尤其是一種失蠟鑄造簡(jiǎn)化工藝方法。
背景技術(shù)：
失蠟鑄造工藝是由古代鑄造工藝發(fā)展而來(lái)的。距今5000多年前的新石器時(shí)代晚期，我國(guó)古代工匠就在青銅器的制造中廣泛采用了失蠟鑄造工藝。當(dāng)時(shí)的工匠根據(jù)蜂蠟的可塑性和熱揮發(fā)性的特點(diǎn)，首先將蜂蠟雕刻成需要形狀的蠟?zāi)?，再在蠟?zāi)Ｍ獍ね敛㈩A(yù)留一個(gè)小洞，晾干后焙燒，使蠟?zāi)饣瘬]發(fā)，同時(shí)黏土則成為陶瓷殼體，殼體內(nèi)壁留下了蠟?zāi)５年幠?。這時(shí)再將熔化的金屬沿小孔注入殼體，冷卻后打破殼體，即獲得所需的金屬鑄坯。現(xiàn)代失蠟鑄造技術(shù)的基本原理并無(wú)二致，只不過(guò)更加復(fù)雜精密，產(chǎn)品模型的設(shè)計(jì)多采用電腦完成，而不再是手工雕刻?，F(xiàn)代失蠟鑄造工藝因其不但可實(shí)現(xiàn)首飾的批量精密制造，而且能夠兼顧款式或品種的變化，因此在首飾制造業(yè)的生產(chǎn)方式中占據(jù)重要的地位。另外，失蠟鑄造技術(shù)也大量應(yīng)用于牙科材料及其他工業(yè)產(chǎn)品領(lǐng)域。目前，失蠟鑄造技術(shù)主要有兩種工藝方法，方法一是采用樹(shù)脂陽(yáng)模的工藝，圖1 為這種方法的工藝流程框圖，它包括依次進(jìn)行的步驟根據(jù)所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品樣板用快速成型機(jī)制作形狀尺寸與所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的款式造型一樣的樹(shù)脂模(陽(yáng)模)；以樹(shù)脂模代替?zhèn)鹘y(tǒng)的蠟?zāi)０匆欢ㄅ帕蟹绞椒N蠟樹(shù)；放入鋼制套筒(鋼鈴)中灌注石膏漿，石膏經(jīng)抽真空、自然硬化、按一定升溫時(shí)段烘干、焙燒后得到石膏模(陰模)；熔化金屬進(jìn)行澆鑄，金屬冷卻后將石膏模放入冷水炸洗，取出鑄件得到鑄坯半成品，再進(jìn)行后續(xù)的滾光、鑲嵌和表面處理等工序。這種工藝方法中，由于中空的石膏模是通過(guò)對(duì)石膏模進(jìn)行烘干、焙燒使得樹(shù)脂模分解揮發(fā)得到的，因此樹(shù)脂模只能使用一次，而制作樹(shù)脂模的成型材料和支撐材料的費(fèi)用較高，無(wú)疑造成很大的浪費(fèi)。另一方面，由于樹(shù)脂模材料熔點(diǎn)較高，在焙燒石膏模時(shí)未能完全分解揮發(fā)，往往會(huì)出現(xiàn)鑄件砂眼較多，表面的光潔度不夠等問(wèn)題，不利于后續(xù)工序的處理且會(huì)增加損耗， 而且如果讓樹(shù)脂膜的分解氣體直接排放還會(huì)引起環(huán)境污染問(wèn)題。方法二 是采用銀版翻模制作蠟?zāi)５墓に?，如圖2所示，包括的步驟有先按照前述樹(shù)脂陽(yáng)模工藝制得一個(gè)銀版陽(yáng)模；然后對(duì)銀版壓硅膠、硫化、開(kāi)膠模得到硅膠陰模；再由硅膠陰模注蠟后得到蠟?zāi)＃?jīng)種蠟樹(shù)、制石膏模、失蠟澆鑄后得到鑄坯半成品。與上一種方法相比，批量生產(chǎn)時(shí)，銀版和硅膠?？煞磸?fù)多次使用，但是增加了六道工序；開(kāi)膠模需手工操作，膠模的質(zhì)量與開(kāi)膠人員的技能密切相關(guān)，往往質(zhì)量波動(dòng)較大；而且由于在翻模過(guò)程當(dāng)中，經(jīng)過(guò)制銀版、制膠膜和注蠟?zāi)さ拳h(huán)節(jié)中的多次陽(yáng)模一陰模轉(zhuǎn)換，會(huì)產(chǎn)生一定的誤差和變形，尤其在一些細(xì)小部位更容易走樣，不利于后續(xù)工序的加工。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種失蠟鑄造簡(jiǎn)化工藝方法，該方法省去了翻模的五道工序，節(jié)約了成本。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種失蠟鑄造簡(jiǎn)化工藝方法，包括依次進(jìn)行的種蠟樹(shù)、 制石膏模、失蠟澆鑄的步驟，所述種蠟樹(shù)步驟之前包括以下步驟
(1)、通過(guò)快速成型設(shè)備直接成型樹(shù)脂陰模，所述樹(shù)脂陰模包括模腔，所述模腔與所述失蠟鑄造簡(jiǎn)化工藝所要制備產(chǎn)品的形狀一致；
O)、注蠟?zāi)⑹炄诨⒈?，在注蠟機(jī)中將石蠟注滿樹(shù)脂陰模，經(jīng)冷卻、修整得到蠟?zāi)?。作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述樹(shù)脂陰模包括上模和下模，所述上模包括上模板、定位凸塊、上模腔以及與所述上模腔連通的上模澆道，所述下模包括下模板、與所述定位凸塊吻合的定位凹槽、與所述上模腔相應(yīng)的下模腔以及與所述上模澆道相應(yīng)的下模澆道，所述上模與下模合在一起時(shí)所述上模腔與下模腔合在一起形成所述模腔。作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述定位凸塊和定位凹槽的橫截面形狀為圓形。作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述上模澆道包括開(kāi)口在所述上模板側(cè)面的上模水口位、與所述上模水口位及上模腔的一個(gè)位置連通的上模主流道、以及在所述上模主流道和上模腔的另一位置之間連通的上模次流道，所述下模澆道包括與所述上模水口位相應(yīng)的下模水口位、與所述上模主流道相應(yīng)的下模主流道、與所述上模次流道相應(yīng)的下模次流道。作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述快速成型設(shè)備包括光敏樹(shù)脂三維打印快速成型機(jī)。優(yōu)選的，所述所要制備的產(chǎn)品為首飾、牙科材料或者其他工業(yè)產(chǎn)品。作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述種蠟樹(shù)步驟為在圓形底盤上將制作好的蠟?zāi)０凑找欢ǖ捻樞颉⒂煤赶炂餮貓A周方向依次分層地焊接在一根蠟棒上得到蠟樹(shù)。再進(jìn)一步，所述制石膏模步驟為將蠟樹(shù)連底盤一起套上不銹鋼筒(鋼鈴)，將拌好的石膏漿沿鋼鈴的內(nèi)壁緩緩注入，直至石膏漿沒(méi)過(guò)蠟樹(shù)0. 5 2cm，再抽真空1 5分鐘，自然放置6 12小時(shí)凝固得到石膏模。更進(jìn)一步，所述失蠟澆鑄步驟為使石膏模水口向下將鋼鈴放入電爐中在350 700°C烘焙6 20小時(shí)脫蠟、干燥、保溫，在澆鑄機(jī)中熔化已配好的金并保持熔融狀態(tài)，將鋼鈴迅速?gòu)碾姞t中取出放入澆鑄機(jī)完成澆鑄，待金屬冷卻后將含有鑄件的石膏模放入冷水中炸洗，取出鑄件后浸酸、清洗得到鑄坯半成品。本發(fā)明有益的技術(shù)效果本發(fā)明失蠟鑄造簡(jiǎn)化工藝方法，通過(guò)快速成型設(shè)備按照產(chǎn)品的不同款式、樣式直接成型陰模板而得到的樹(shù)脂材料模具，而不是象方法一那樣制作產(chǎn)品陽(yáng)模，可代替方法二中的硅膠陰模應(yīng)用于注蠟?zāi)５牟襟E，這種樹(shù)脂陰模可以反復(fù)多次使用，克服了方法一中因樹(shù)脂陽(yáng)模是一次性使用引起成本增高、失蠟澆鑄時(shí)因樹(shù)脂模揮發(fā)不完全而引起鑄件砂眼或光潔度不高的缺陷及環(huán)境污染的問(wèn)題；比較方法二，省去了五道用于翻模的工序，節(jié)約了成本，而且避免了在多次陽(yáng)模-陰模轉(zhuǎn)換中造成的尺寸及造型偏離最初設(shè)計(jì)的問(wèn)題；并且通過(guò)快速成型設(shè)備直接成型樹(shù)脂陰模，更換產(chǎn)品款式就非常靈活、 快捷。


圖1為現(xiàn)有的使用一次性樹(shù)脂陽(yáng)模的失蠟鑄造工藝流程框圖； 圖2為現(xiàn)有的包括銀模翻版工藝的失蠟鑄造工藝流程框圖3為現(xiàn)有技術(shù)中采用的一種戒指的樹(shù)脂陽(yáng)模示意圖； 圖4為本發(fā)明的樹(shù)脂陰模的上模板結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明的樹(shù)脂陰模的下模板結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為本發(fā)明的樹(shù)脂陰模合模狀態(tài)示意圖； 圖7為本發(fā)明的失蠟鑄造工藝流程框圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖作詳細(xì)說(shuō)明。以制備戒指產(chǎn)品為例，參看圖3，示出了現(xiàn)有技術(shù)的方法一用快速成型機(jī)成型的樹(shù)脂材料戒指陽(yáng)模10，其形狀、構(gòu)造、尺寸與要制備的戒指實(shí)物一致。在圖1所示的失蠟鑄造工藝方法一中用于代替蠟?zāi)７N蠟樹(shù)以灌石膏模。同樣以制備戒指產(chǎn)品為例，參看圖4、圖5、圖6，示出了用于失蠟鑄造工藝中制作蠟?zāi)５臉?shù)脂材料戒指陰模20，包括上模20a和下模20b，上模20a包括上模板21a、定位凸塊 22a、上模腔23a以及與上模腔23a連通的上模澆道2 ；下模20b包括下模板21b、與定位凸塊2 吻合的定位凹槽22b、與上模腔23a相應(yīng)的下模腔23b以及與上模澆道2 相應(yīng)的下模澆道Mb ；上模20a與下模20b合在一起時(shí)上模腔23a與下模腔2 合在一起形成與失蠟鑄造工藝所要制備產(chǎn)品(戒指)的形狀一致的模腔23、上模澆道2 和下模澆道24b合在一起形成澆道對(duì)、定位凸塊2 和定位凹槽22b吻合在一起形成定位腳22。上模澆道2 包括開(kāi)口在上模板21a側(cè)面的上模水口位Mia、與上模水口位Mla及上模腔23a的一個(gè)位置連通的上模主流道對(duì)加、以及在上模主流道對(duì)加和上模腔23a的另一位置之間連通的上模次流道243a，下模澆道24b包括與上模水口位Mla相應(yīng)的下模水口位Mlb、與上模主流道對(duì)加相應(yīng)的下模主流道M2b、與上模次流道相應(yīng)的下模次流道對(duì)北。上模20a與下模20b合在一起時(shí)，上模水口位Mla和下模水口位Mlb合在一起形成水口位M1，上模主流道對(duì)加和下模主流道M2b合在一起形成主流道M2，上模次流道和下模次流道 243b合在一起形成次流道M3。主流道M2、次流道243分別與模腔23連通的兩個(gè)位置可以根據(jù)需要制備產(chǎn)品的形狀、尺寸確定，主要是保證制作蠟?zāi)r(shí)，蠟液能充分填充模腔23。上模20a和下模20b是通過(guò)光敏樹(shù)脂三維打印快速成型機(jī)直接制作的，光敏樹(shù)脂包括丙烯酸系或者環(huán)氧樹(shù)脂系聚合物材料，三維打印快速成型機(jī)可以采用例如以色列產(chǎn)的 Objet Eden 250機(jī)，光敏樹(shù)脂選用該公司的Fullcure 720、VeroBlue或者VeroWhite成型材料。模具制作時(shí)，先在電腦上按照設(shè)計(jì)好的首飾款式造型繪制首飾模型(此例為戒指)，按照首飾模型的實(shí)際尺寸繪制兩塊有四腳定位的模具原版，然后繪制并擺布好“水口”、“走水線”和“水口棒”，把首飾模型、“水口棒”、“走水線”和“水口 ”聯(lián)集起來(lái)，再用這個(gè)聯(lián)集分別去修輯兩塊模具原版，分別在兩塊模具原版上獲得模腔、主流道、次流道和水口位，這樣即繪制成上模三維模型和下模三維模型，輸出到Objet Eden 250三維打印機(jī)噴印、同時(shí)光固化，即得到圖4、5所示的形狀和構(gòu)造分別與上模三維模型、下模三維模型一致的上模20a和下模20b，把上模20a和下模20b拼合起來(lái)，如圖6所示，就是一個(gè)完整的樹(shù)脂材料戒指陰模 20。與圖2所示現(xiàn)有技術(shù)失蠟鑄造工藝方法二中的膠模相比，上述方法制作的樹(shù)脂模其各部分的形狀、尺寸、位置的改變顯得非常容易、方便。比如膠模的定位腳，因?yàn)槭侨肚懈畛鰜?lái)的，其截面形狀都是三角形，本發(fā)明樹(shù)脂模制作時(shí)則可以成型任意形狀的定位腳，因此可以制作成截面形狀為圓形的定位腳，采用圓柱形定位腳上、下模合模更加容易。同理，
5澆道的位置、尺寸、形狀的改變也更容易。參看圖7，示出了優(yōu)選實(shí)施例的失蠟鑄造簡(jiǎn)化工藝方法的工藝流程，包括以下步驟
(1)、通過(guò)快速成型設(shè)備直接成型樹(shù)脂陰模，樹(shù)脂陰模包括模腔，模腔與失蠟鑄造簡(jiǎn)化工藝所要制備產(chǎn)品的形狀一致；制作時(shí)，按照設(shè)計(jì)的產(chǎn)品樣式繪制上、下模的三維模型，輸出到光敏樹(shù)脂三維打印快速成型機(jī)噴印、同時(shí)光固化，得到包括上模和下模的樹(shù)脂陰模；
O)、注蠟?zāi)⑹炄诨⒈卦?(T70°C間，在注蠟機(jī)中將石蠟注滿樹(shù)脂陰模，經(jīng)冷卻、修整得到蠟?zāi)＃?br> (3)、種蠟樹(shù)在圓形底盤上將制作好的蠟?zāi)０凑找欢ǖ捻樞?、用焊蠟器沿圓周方向依次分層地焊接在一根蠟棒上得到蠟樹(shù)；
G)、制石膏模將蠟樹(shù)連底盤一起套上不銹鋼筒(鋼鈴)，將拌好的石膏漿沿鋼鈴的內(nèi)壁緩緩注入，直至石膏漿沒(méi)過(guò)蠟樹(shù)0. 5 2cm，再抽真空1 5分鐘，自然放置6 12小時(shí)凝固得到石膏模；
(5)、失蠟澆鑄使石膏模水口向下將鋼鈴放入電爐中在350 700°C烘焙6 20小時(shí)脫蠟、干燥、保溫，在澆鑄機(jī)中熔化已配好的金并保持熔融狀態(tài)，將鋼鈴迅速?gòu)碾姞t中取出放入澆鑄機(jī)完成澆鑄，待金屬冷卻后將含有鑄件的石膏模放入冷水中炸洗，取出鑄件后浸酸、清洗得到鑄坯半成品。本發(fā)明的這種工藝，與如圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)的方法一比起來(lái)，因本方法采用快速成型設(shè)備直接成型陰模，這種樹(shù)脂陰模先用來(lái)制作蠟?zāi)Ｔ儆孟災(zāi)７N蠟樹(shù)，可以反復(fù)多次使用，因此克服了方法一的樹(shù)脂陽(yáng)模只能一次性使用而樹(shù)脂成型材料昂貴引起成本增高的問(wèn)題；也克服了失蠟澆鑄步驟因樹(shù)脂模揮發(fā)不完全而引起鑄件砂眼或光潔度不高的缺陷的問(wèn)題；還克服了環(huán)境污染的問(wèn)題；而這種方法只是增加了一個(gè)簡(jiǎn)單易行的注蠟?zāi)５牟襟E， 因此優(yōu)越性非常明顯。本發(fā)明的這種工藝，與如圖2所示的現(xiàn)有技術(shù)的方法二比起來(lái)，因本方法采用快速成型設(shè)備直接成型陰模，這種樹(shù)脂陰模代替膠模用來(lái)制作蠟?zāi)＃铱梢苑磸?fù)多次使用，省去了五道用于翻模的工序，大大地節(jié)約了成本，而且避免了在多次陽(yáng)模-陰模轉(zhuǎn)換中造成的尺寸及造型偏離最初設(shè)計(jì)的問(wèn)題；并且這種樹(shù)脂陰模是由快速成型設(shè)備成型的，只需設(shè)計(jì)好模板圖形，成型非常便捷又有利于保證模具質(zhì)量，更換產(chǎn)品款式就顯得非常靈活、快捷。因此相比于現(xiàn)有技術(shù)的方法二，本發(fā)明方法的優(yōu)越性同樣非常明顯。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種失蠟鑄造簡(jiǎn)化工藝方法，包括依次進(jìn)行的種蠟樹(shù)、制石膏模、失蠟澆鑄的步驟， 其特征在于所述種蠟樹(shù)步驟之前包括以下步驟(1)、通過(guò)快速成型設(shè)備直接成型樹(shù)脂陰模，所述樹(shù)脂陰模包括模腔，所述模腔與所述失蠟鑄造簡(jiǎn)化工藝所要制備產(chǎn)品的形狀一致；O)、注蠟?zāi)⑹炄诨⒈兀谧⑾灆C(jī)中將石蠟注滿樹(shù)脂陰模，經(jīng)冷卻、修整得到蠟?zāi)！?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的失蠟鑄造簡(jiǎn)化工藝方法，其特征在于所述樹(shù)脂陰模包括上模和下模，所述上模包括上模板、定位凸塊、上模腔以及與所述上模腔連通的上模澆道，所述下模包括下模板、與所述定位凸塊吻合的定位凹槽、與所述上模腔相應(yīng)的下模腔以及與所述上模澆道相應(yīng)的下模澆道，所述上模與下模合在一起時(shí)所述上模腔與下模腔合在一起形成所述模腔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的失蠟鑄造簡(jiǎn)化工藝方法，其特征在于所述定位凸塊和定位凹槽的橫截面形狀為圓形。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的失蠟鑄造簡(jiǎn)化工藝方法，其特征在于所述上模澆道包括開(kāi)口在所述上模板側(cè)面的上模水口位、與所述上模水口位及上模腔的一個(gè)位置連通的上模主流道、以及在所述上模主流道和上模腔的另一位置之間連通的上模次流道，所述下模澆道包括與所述上模水口位相應(yīng)的下模水口位、與所述上模主流道相應(yīng)的下模主流道、與所述上模次流道相應(yīng)的下模次流道。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的失蠟鑄造簡(jiǎn)化工藝方法，其特征在于所述快速成型設(shè)備包括光敏樹(shù)脂三維打印快速成型機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的失蠟鑄造簡(jiǎn)化工藝方法，其特征在于所述所要制備的產(chǎn)品為首飾、牙科材料或者其他工業(yè)產(chǎn)品。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的失蠟鑄造簡(jiǎn)化工藝方法，其特征在于所述種蠟樹(shù)步驟為在圓形底盤上將制作好的蠟?zāi)０凑找欢ǖ捻樞颉⒂煤赶炂餮貓A周方向依次分層地焊接在一根蠟棒上得到蠟樹(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的失蠟鑄造簡(jiǎn)化工藝方法，其特征在于所述制石膏模步驟為 將蠟樹(shù)連底盤一起套上鋼鈴，將拌好的石膏漿沿鋼鈴的內(nèi)壁緩緩注入，直至石膏漿沒(méi)過(guò)蠟樹(shù)0. 5 2cm，再抽真空1 5分鐘，自然放置6 12小時(shí)凝固得到石膏模。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的失蠟鑄造簡(jiǎn)化工藝方法，其特征在于所述失蠟澆鑄步驟為 使石膏模水口向下將鋼鈴放入電爐中在350 700°C烘焙6 20小時(shí)脫蠟、干燥、保溫， 在澆鑄機(jī)中熔化已配好的金并保持熔融狀態(tài)，將鋼鈴迅速?gòu)碾姞t中取出放入澆鑄機(jī)完成澆鑄，待金屬冷卻后將含有鑄件的石膏模放入冷水中炸洗，取出鑄件后浸酸、清洗得到鑄坯半成品。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種失蠟鑄造簡(jiǎn)化工藝方法，包括依次進(jìn)行的種蠟樹(shù)、制石膏模、失蠟澆鑄的步驟，所述種蠟樹(shù)步驟之前包括以下步驟(1)通過(guò)快速成型設(shè)備直接成型樹(shù)脂陰模，樹(shù)脂陰模包括模腔，模腔與失蠟鑄造簡(jiǎn)化工藝所要制備產(chǎn)品的形狀一致；(2)注蠟?zāi)⑹炄诨⒈兀谧⑾灆C(jī)中將石蠟注滿樹(shù)脂陰模，經(jīng)冷卻、修整得到蠟?zāi)?。本發(fā)明方法省去了用于翻模的數(shù)道工序，節(jié)約了成本，而且避免了在多次陽(yáng)模-陰模轉(zhuǎn)換中造成的尺寸及造型偏離最初設(shè)計(jì)的問(wèn)題；并且通過(guò)快速成型設(shè)備直接成型樹(shù)脂陰模，更換產(chǎn)品款式就非常靈活、快捷。
文檔編號(hào)B22C9/04GK102248125SQ201110173219
公開(kāi)日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月25日
發(fā)明者陳明 申請(qǐng)人:深圳技師學(xué)院