1.本发明属于镁铝合金铸造技术领域，特别涉及一种复杂细长中空排气油路砂芯制造方法。
背景技术：2.当前航空发动机用镁、铝合金铸件不断向集成化、紧凑化发展，特别是原有各种外接软管、钢管等油道管路，都集成到铸件上铸造成型，集成复杂油路的铸造难度极大。复杂铸造油路的主要难点之一就是封闭油路砂芯发气无法排出，导致铸件油路壁出现气孔缺陷无法克服，对于镁合金铸件如果发气压力过大，无法排出还会引起燃烧问题。
3.解决油路壁气孔原有技术方案主要有两类。一类是采用差压或压力斧铸造，依靠气体压力将油路砂芯发出的气体压制在油路砂芯内，抑制气体在油路凝固前进入合金液中形成气孔缺陷，但该方案无法完全解决复杂气孔缺陷问题；另一类技术方案是在制备油路芯时，在模具中预埋排气铝管或排气绳，该方案对粗大、简单油路砂芯有一定的可操作性，在制芯过程，排气铝管、排气绳会产生偏移，裸露在油路砂芯表面，操作极其困难，油路砂芯制备合格率很低，铸造后的油路内表面会产生缺陷，并且排气效果也不高。而对于复杂细长油路砂芯，该技术方案没有可操作性，无法制备出具有排气功能的油路砂芯。
技术实现要素：4.发明目的：本发明针对镁、铝合金集成铸件的复杂细长油路气孔缺陷及由发气引起的镁合金燃烧问题，提供一种复杂细长中空排气油路砂芯制造方法，用于排除油路砂芯受热产生的气体，消除镁、铝合金铸件复杂细长油路气孔缺陷，以及由发气导致的镁合金燃烧问题。。
5.本发明的技术方案是：
6.一种复杂细长中空排气油路砂芯制造方法，包括以下步骤：
7.步骤一：设计所述油路砂芯三维模型；
8.步骤二：根据所述油路砂芯三维模型制备所述油路砂芯；
9.步骤三：清除所述油路砂芯排气通道内的残砂；
10.步骤四：通过排气通道端头或者油路砂芯表面开设的排砂导绳孔在所述油路砂芯排气通道内设置排气绳；
11.步骤五：在排砂导绳孔内设置封堵砂块，所述封堵砂块通过粘接胶垫与排砂导绳孔内侧壁粘接。
12.进一步，所述油路砂芯从下到上包括一体成型的砂型体、工艺支撑柱和油路砂芯体；
13.所述砂型体通过多根工艺支撑柱与油路砂芯体连接；所述油路砂芯体和工艺支撑柱内设有相互贯通的排气通道，所述工艺支撑柱内的排气通道位于工艺支撑柱中心，所述油路砂芯体内的排气通道沿油路砂芯体走向设置；
14.所述排气通道还通过设置在砂型体表面的排气出口与砂型体外部相通；
15.所述油路砂芯体上表面设有多个排砂导绳孔，所述排砂导绳孔与油路砂芯体内的排气通道贯通。
16.进一步，所述步骤二中，采用喷墨三维打印方法制备所述油路砂芯。
17.进一步，所述步骤三中，通过以下步骤清楚排气通道内残砂：
18.步骤1)将直径小于排气通道直径的软管依次从排砂导绳孔探入排气通道；
19.步骤2)将所述软管与干燥压缩空气管连接，前后移动软管，并逐渐将软管向排气通道深处探入，将未固化的残砂吹松散；
20.步骤3)断开软管与干燥压缩空气管的连接并改为与负压吸管连接，将排气通道内松散的残砂吸出；
21.步骤4)重复步骤3)，直至两个排砂导绳孔之间的排气通道贯通；
22.步骤5)待所有排气通道贯通后，再将软管与干燥压缩空气管连接，从一个排砂导绳孔向内吹气，在相邻的排砂导绳孔检测是否有气体流出，完成排砂导绳孔的贯通性检查。
23.进一步，所述油路砂芯体壁厚不小于5mm；
24.所述排气通道直径根据油路砂芯体壁厚决定，取值范围为1.5mm～6.0mm。
25.进一步，所述步骤四中，通过以下方式在排气通道内设置排气绳：
26.将排气绳的一端用剪刀在两侧分别减掉一角，使排气绳一端形成一个尖角；
27.用耐火胶泥将尖角上下两片粘接在一起，待耐火胶泥干燥后，用镊子夹住尖角一端，从油路砂芯体的排气通道端头或者排砂导绳孔穿入，从排气通道的另一端或相邻排砂导绳孔穿出，并减掉多余长度的排气绳，且将耐火胶泥粘接段减掉。
28.进一步，所述步骤五中，所述封堵砂块内表面与排气绳之间设有耐火毡；所述封堵砂块外表面设有覆膜砂固化层；
29.所述耐火毡和覆膜砂固化层四周与排砂导绳孔内侧壁连接。
30.进一步，所述排砂导绳孔形状为长方凸台结构或圆形凸台结构，椭圆形凸台结构，弧形凸台结构；
31.所述封堵砂块为与排砂导绳孔形状相匹配的长方凸台结构或圆形凸台结构，椭圆形凸台结构，弧形凸台结构。
32.进一步，所述排砂导绳孔封堵步骤如下：
33.步骤a)：在排砂导绳孔内的排气绳上铺设一层耐火毡；
34.步骤b)：在封堵砂块四周及下部台阶段涂一层耐火胶泥后装入排砂导绳孔中，所述耐火胶泥干燥后形成粘接胶垫；
35.步骤c)：用小喷灯在封堵砂块上表面来回移动一次进行烘烤加热，然后在封堵砂块上表面涂覆一层覆膜砂固化层；
36.步骤d)：循环重复步骤c)直至排砂导绳孔封堵形状与油路砂芯体一致。
37.进一步，所述排气绳直径小于排气通道直径0.5mm～1mm。
38.本发明具有以下有益效果：
39.为了得到具有排气功能的复杂细长油路砂芯，提供一种复杂细长中空排气油路砂芯制造方法，设计了砂型体，油路砂芯体，工艺支撑柱的整体结构，便于排气通道的建立和连续；采用3d制芯方法，实现了中空排气通道的成型；试验研究了软管低压将未固化残砂吹
松散、负压吸出方法及参数，保证了排气通道残砂清除及油路砂芯管壁完好；排气绳为耐火材料编织而成的软管，耐温达900度以上，能阻挡合金液流入管内，又能让气体从编织间隙进入排气绳管内，在中空排气通道中穿入排气绳，解决了因高温合金液局部损坏油路砂芯薄壁，导致合金液钻入排气通道形成“铸丝”无法清理问题；排砂导绳孔结构及封堵方法，为清砂和穿排气绳提供了窗口，其封堵方法解决了渗漏问题，并能将粘接胶垫发气引入排气绳内。
40.通过本发明提出的方法，实现了复杂细长中空排气油路砂芯的工业化生产，解决了镁、铝合金铸件复杂细长油路气孔缺陷以及由发气导致的镁合金燃烧问题。
附图说明
41.图1为本发明油路砂芯剖视图；
42.图2为本发明油路砂芯俯视图；
43.图3为实施例中通过本技术所述方法制造的集成有复杂油路的附件机匣俯视图；
44.图4为实施例中通过本技术所述方法制造的集成有复杂油路的附件机匣a-a面剖视图；
45.图5为实施例中附件机匣排气通道及排气出口连接示意图；
46.图6为实施例中附件机匣排砂导绳孔示意图；
47.图7为实施例中附件机匣排砂导绳孔封堵示意图；
48.1-砂型体，2-工艺支撑柱，3-油路砂芯体，4-排气绳，5-粘接胶垫，6-耐火毡，7-封堵砂块，8-覆膜砂固化层，9-排气通道，10-排砂导绳孔，11-排气出口。
具体实施方式
49.本部分是本发明的实施例，用于解释和说明本发明的技术方案。
50.图1为本发明复杂细长中空排气油路砂芯的结构示意图；图2为俯视图；
51.如图1和图2所示，复杂细长中空排气油路砂芯包括：砂型体，油路砂芯体，工艺支撑柱，排气绳，耐火毡，粘接胶垫，封堵砂块，覆膜砂固化层，其中油路砂芯体、工艺支撑柱中心设有排气通道，排气通道为圆形管道，制芯完成排气通道中充满未固化残砂需要清除，油路砂芯体上设有排砂导绳孔，排砂导绳孔的形状可以为长方凸台结构，圆形凸台结构，椭圆形凸台结构，弧形凸台结构，与凸台孔配合的封堵块砂块结构依次为长方凸台结构，圆形凸台结构，椭圆形凸台结构，弧形凸台结构。
52.所述砂型体与工艺支撑柱连接，工艺支撑柱与油路砂芯体连接，排气绳与油路砂芯体和支撑柱的排气通道内壁连接，排气绳与耐火毡连接，耐火毡与封堵砂块连接，封堵砂块与覆膜砂固化层连接，封堵砂块通过粘接胶垫与油路砂芯体的排砂导绳孔内壁连接，耐火毡及覆膜砂固化层与油路砂芯体的排砂导绳孔内壁连接。
53.所述排气绳与耐火毡连接，耐火毡与封堵砂块连接，封堵砂块与覆膜砂固化层连接，封堵砂块通过粘接胶垫与油路砂芯体的排砂导绳孔内壁连接，耐火毡及覆膜砂固化层与油路砂芯体的排砂导绳孔内壁连接。
54.一种复杂细长中空排气油路砂芯制造方法，具体实施步骤如下：
55.步骤一：复杂细长中空排气油路砂芯三维模型设计，包括砂型体，油路砂芯体，工
艺支撑柱，所述砂型体与工艺支撑柱连接，工艺支撑柱与油路砂芯体连接，其中油路砂芯体和工艺支撑柱设有相贯通的排气通道9，排气通道有排气出口11与砂型体外部相通，排气通道直径可以为1.5mm、2.5mm、3.5mm、4.5mm、6.0mm，油路砂芯体壁厚不小于5mm,可根据油路砂芯体的外径设定合适的排气通道的直径尺寸,油路砂芯体设有排砂导绳孔10。
56.步骤二：采用喷墨打印机，将设计完成的复杂细长中空排气油路砂芯三维模型制备成砂芯，制备完成砂芯的中空排气通道中充满未固化残砂待清除。
57.步骤三：油路砂芯体及工艺支撑柱排气通道中的残砂清除过程：
58.1)将直径小于排气通道0.5mm的软管依次从排砂导绳孔探入排气通道；
59.2)将软管与干燥压缩空气管连接，压力设置为0.1mpa～0.2mpa，前后移动软管，并逐渐向前探入，探入距离30mm～40mm，将未固化的残砂吹松散；
60.3)软管改为与负压吸管连接，将松散的残砂吸出；
61.4)重复步骤3)操作，直至两个排砂导绳孔间的排气通道贯通，待所有排气通道贯通后，再将软管与压缩气管连接，从一个排砂导绳孔吹气，在相邻的排砂导绳孔检查是否有气体流出，完成排砂导绳孔的贯通性检查。
62.步骤四：排气绳与油路砂芯体和支撑柱的排气通道内壁连接，即将排气绳穿入排气通道，防止合金液流入排气通道，排气绳直径为1.0mm、2.0mm、3.0mm、4.0mm、5.0mm，分别对应排气通道直径为1.5mm、2.5mm、3.5mm、4.5mm、6.0mm；根据排气通道直径选择不同的排气绳直径；具体操作如下：
63.将排气绳的一端用剪刀在两侧剪掉一角，使排气绳一端形成一个60度的尖角，再用耐火胶泥将尖角的上下两片粘接在一起，待耐火胶泥干后，用镊子夹住尖角一端，从油路砂芯的排气通道的端头或相邻排砂导绳孔穿入，排气绳穿入后，从排气通道的另一端或相邻排砂导绳孔穿出，并剪掉多余长度，耐火胶泥粘接段需剪掉。
64.步骤五：排气绳与耐火毡连接，耐火毡与封堵砂块连接，封堵砂块与覆膜砂固化层连接，封堵砂块通过粘接胶垫与油路砂芯体的排砂导绳孔内壁连接，耐火毡及覆膜砂固化层与油路砂芯体的排砂导绳孔内壁连接，即排砂导绳孔的封堵，具体操作如下：
65.1)在排砂导绳孔中的排气绳上铺一层耐火毡；
66.2)将封堵砂块四周及下部台阶段涂一层耐火胶泥后，装入排砂导绳孔中，耐火胶泥干后，形成粘接胶垫；
67.3)用小喷灯在封堵砂块上表面来回移动一次，烘烤加热上表面，然后在上表面涂覆一层覆膜砂，再烘烤一次，再涂覆覆膜砂，循环进行该操作至排砂导绳孔封堵形状与油路砂芯体一致。
68.实施例1
69.某型机附件机匣为镁合金铸件，集成了复杂油路，在铸件研制前期，油路气孔缺陷及燃烧问题无法解决，采用了本发明提出的方法，解决了上述问题，完成了铸件研制任务。具体操作如下：
70.步骤一：复杂细长中空排气油路砂芯的整体设计，如图3所示，包括1个砂型体，18个复杂油路砂芯体，59个工艺支撑柱，所述砂型体与工艺支撑柱连接，工艺支撑柱与油路砂芯体连接，其中油路砂芯体设有中空排气通道，部分工艺支撑柱设有中空排气通道，中空排气通道直径采用2.5mm和6mm两种，砂芯体共设置了26个排砂导绳孔，排砂导绳孔采用了长
方凸台结构、圆形凸台结构、弧形凸台结构。由于该铸件油路复杂众多，因此将众多油路砂芯体集成设计在同一个砂型体上，图3和图4所示为复杂细长中空排气油路砂芯案例的整体结构示意图及剖视图；图5为案例的工艺支撑柱、排气通道示意图，图6为排砂导绳孔示意图。
71.步骤二：采用喷墨打印机，将设计完成的复杂细长中空排气油路整体砂芯三维模型制备成整体砂芯，制备完成砂芯的中空排气通道充满未固化残砂待清除。
72.步骤三：油路砂芯体及工艺支撑柱排气通道中的残砂清除工艺：
73.1)将直径为2mm和5mm的软管与相应直径的排气通道对应，依次从排砂导绳孔探入排气通道；
74.2)将软管与干燥压缩空气管连接，对于直径2.5mm的排气通道，压力设置为0.15mpa，前后移动软管，并逐渐向前探入，探入距离30mm，将未固化的残砂吹松散；对于直径5mm的排气通道，压力设置为0.2mpa，前后移动软管，并逐渐向前探入，探入距离40mm，将未固化的残砂吹松散
75.3)软管改为与负压吸管连接，将松散的残砂吸出；
76.4)重复第“3)”项操作，直至两个排砂导绳孔间的排气通道贯通，待所有排气通道贯通后，再将软管与干燥压缩空气管连接，从一个排砂导绳孔吹气，在相邻的排砂导绳孔检查是否有气体流出，完成排砂导绳孔的贯通性检查。
77.步骤四：排气绳与油路砂芯体和支撑柱的排气通道内壁连接，即将排气绳穿入排气通道，防止合金液流入排气通道，具体操作如下：
78.对于直径为2.5mm的排气通道，选用直径为2mm的排气绳，对于直径为6mm的排气通道，选用直径为5mm的排气绳，将排气绳的一端用剪刀在两侧剪掉一角，使排气绳一端形成一个60度的尖角，再用耐火胶泥将尖角的上下两片粘接在一起，待耐火胶泥干后，用镊子夹住尖角一端，从油路砂芯的排通道的端头或相邻排砂导绳孔穿入，排气绳穿入后，需从排通道的另一端或相邻排砂导绳孔穿出，并剪掉多余长度，耐火胶泥粘接段需剪掉。
79.步骤五：排气绳与耐火毡连接，耐火毡与封堵砂块连接，封堵砂块与覆膜砂固化层连接，封堵砂块通过粘接胶垫与油路砂芯体的排砂导绳孔内壁连接，耐火毡及覆膜砂固化层与油路砂芯体的排砂导绳孔内壁连接，即排砂导绳孔的封堵，图7为排砂导绳孔封堵示意图，具体操作如下：
80.1)在排砂导绳孔中的排气绳上铺一层耐火毡；
81.2)将封堵砂块四周及下部台阶段涂一层耐火胶泥后，装入排砂导绳空中，耐火胶泥干燥后，形成粘接胶垫；
82.3)用小喷灯在封堵砂块上表面来回移动一次，烘烤加热上表面，然后在上表面涂覆一层覆膜砂，再烘烤一次，再涂覆覆膜砂，循环进行该操作至排砂导绳孔封堵形状与油路砂芯体一致。
83.本发明设计了包括砂型体、油路砂芯体和工艺支撑柱的整体结构，便于排气通道的建立和连续；采用喷墨三维打印，实现了中空排气通道的成型；试验研究了软管低压将未固化残砂吹松散、负压吸出方法及参数，保证了排气通道残砂清除及油路砂芯管壁完好；排气绳为耐火材料编织而成的软管，耐温达900度以上，能阻挡合金液流入管内，又能让气体从编织间隙进入排气绳管内，在中空排气通道中穿入排气绳，解决了因高温合金液局部损
坏油路砂芯薄壁，导致合金液钻入排气通道形成“铸丝”无法清理问题；排砂导绳孔结构及封堵方法，为清砂和穿排气绳提供了窗口，其封堵方法解决了渗漏问题，并能将粘接胶垫发气引入排气绳内。
84.通过本发明提出的方法，实现了复杂细长中空排气油路砂芯的工业化生产，解决了镁、铝合金铸件复杂细长油路气孔缺陷以及由发气导致的镁合金燃烧问题。
技术特征：1.一种复杂细长中空排气油路砂芯制造方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤一：设计所述油路砂芯三维模型；步骤二：根据所述油路砂芯三维模型制备所述油路砂芯；步骤三：清除所述油路砂芯排气通道内的残砂；步骤四：通过排气通道端头或者油路砂芯表面开设的排砂导绳孔在所述油路砂芯排气通道内设置排气绳；步骤五：在排砂导绳孔内设置封堵砂块，所述封堵砂块通过粘接胶垫与排砂导绳孔内侧壁粘接。2.根据权利要求1所述的复杂细长中空排气油路砂芯制造方法，其特征在于：所述油路砂芯从下到上包括一体成型的砂型体、工艺支撑柱和油路砂芯体；所述砂型体通过多根工艺支撑柱与油路砂芯体连接；所述油路砂芯体和工艺支撑柱内设有相互贯通的排气通道，所述工艺支撑柱内的排气通道位于工艺支撑柱中心，所述油路砂芯体内的排气通道沿油路砂芯体走向设置；所述排气通道还通过设置在砂型体表面的排气出口与砂型体外部相通；所述油路砂芯体上表面设有多个排砂导绳孔，所述排砂导绳孔与油路砂芯体内的排气通道贯通。3.根据权利要求1所述的复杂细长中空排气油路砂芯制造方法，其特征在于：所述步骤二中，采用喷墨三维打印方法制备所述油路砂芯。4.根据权利要求2所述的复杂细长中空排气油路砂芯制造方法，其特征在于：所述步骤三中，通过以下步骤清楚排气通道内残砂：步骤1)将直径小于排气通道直径的软管依次从排砂导绳孔探入排气通道；步骤2)将所述软管与干燥压缩空气管连接，前后移动软管，并逐渐将软管向排气通道深处探入，将未固化的残砂吹松散；步骤3)断开软管与干燥压缩空气管的连接并改为与负压吸管连接，将排气通道内松散的残砂吸出；步骤4)重复步骤3)，直至两个排砂导绳孔之间的排气通道贯通；步骤5)待所有排气通道贯通后，再将软管与干燥压缩空气管连接，从一个排砂导绳孔向内吹气，在相邻的排砂导绳孔检测是否有气体流出，完成排砂导绳孔的贯通性检查。5.根据权利要求2所述的复杂细长中空排气油路砂芯制造方法，其特征在于：所述油路砂芯体壁厚不小于5mm；所述排气通道直径根据油路砂芯体壁厚决定，取值范围为1.5mm～6.0mm。6.根据权利要求2所述的复杂细长中空排气油路砂芯制造方法，其特征在于：所述步骤四中，通过以下方式在排气通道内设置排气绳：将排气绳的一端用剪刀在两侧分别减掉一角，使排气绳一端形成一个尖角；用耐火胶泥将尖角上下两片粘接在一起，待耐火胶泥干燥后，用镊子夹住尖角一端，从油路砂芯体的排气通道端头或者排砂导绳孔穿入，从排气通道的另一端或相邻排砂导绳孔穿出，并减掉多余长度的排气绳，且将耐火胶泥粘接段减掉。7.根据权利要求2所述的复杂细长中空排气油路砂芯制造方法，其特征在于：所述步骤五中，所述封堵砂块内表面与排气绳之间设有耐火毡；所述封堵砂块外表面设有覆膜砂固
化层；所述耐火毡和覆膜砂固化层四周与排砂导绳孔内侧壁连接。8.根据权利要求7所述的复杂细长中空排气油路砂芯制造方法，其特征在于：所述排砂导绳孔形状为长方凸台结构或圆形凸台结构，椭圆形凸台结构，弧形凸台结构；所述封堵砂块为与排砂导绳孔形状相匹配的长方凸台结构或圆形凸台结构，椭圆形凸台结构，弧形凸台结构。9.根据权利要求8所述的复杂细长中空排气油路砂芯制造方法，其特征在于：所述排砂导绳孔封堵步骤如下：步骤a)：在排砂导绳孔内的排气绳上铺设一层耐火毡；步骤b)：在封堵砂块四周及下部台阶段涂一层耐火胶泥后装入排砂导绳孔中，所述耐火胶泥干燥后形成粘接胶垫；步骤c)：用小喷灯在封堵砂块上表面来回移动一次进行烘烤加热，然后在封堵砂块上表面涂覆一层覆膜砂固化层；步骤d)：循环重复步骤c)直至排砂导绳孔封堵形状与油路砂芯体一致。10.根据权利要求5所述的复杂细长中空排气油路砂芯制造方法，其特征在于：所述排气绳直径小于排气通道直径0.5mm～1mm。
技术总结本发明属于镁铝合金铸造技术领域，公开了一种复杂细长中空排气油路砂芯制造方法，包括以下步骤：步骤一：设计所述油路砂芯三维模型；步骤二：根据所述油路砂芯三维模型制备所述油路砂芯；步骤三：清除所述油路砂芯排气通道内的残砂；步骤四：通过排气通道端头或者油路砂芯表面开设的排砂导绳孔在所述油路砂芯排气通道内设置排气绳；步骤五：在排砂导绳孔内设置封堵砂块，所述封堵砂块通过粘接胶垫与排砂导绳孔内侧壁粘接。通过本发明提出的方法，实现了复杂细长中空排气油路砂芯的工业化生产，解决了镁、铝合金铸件复杂细长油路气孔缺陷以及由发气导致的镁合金燃烧问题。及由发气导致的镁合金燃烧问题。及由发气导致的镁合金燃烧问题。
技术研发人员：张守伟 蔡增辉 王志伟 王学民 王红木 梁镇强 付海丰 刘立民 佟鑫 陈彦宏
受保护的技术使用者：中国航发哈尔滨东安发动机有限公司
技术研发日：2022.06.20
技术公布日：2022/11/1
