本發(fā)明屬于鑄造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鉆頭的失蠟鑄造方法。
背景技術(shù)：
鉆頭是鉆孔常用的刀具，鉆頭的結(jié)構(gòu)通常是前端帶有切削刃，刀體開有排屑槽。在使用時(shí)主要是切削端承受切削力，通過排屑槽將碎屑排出。隨著科技的發(fā)展，工件對(duì)加工精度的要求越來越高，而現(xiàn)有的鉆頭采用一般的鑄造方法，常存在加工精度低、誤差大的問題，無法精準(zhǔn)地加工工件。中國專利申請(qǐng)(cn103752907a)公開了一種空心鉆鉆頭及其制備方法，采用機(jī)器加工、堆焊、調(diào)質(zhì)回火熱處理、真空鍍膜防銹處理的方法制備，雖然其具有防腐、易清潔、堅(jiān)固、不易變形、經(jīng)久耐用的優(yōu)點(diǎn)，但是明顯地采用這種制備方法無法控制鉆頭的加工誤差。
失臘鑄造法又稱熔模鑄造法，是指采用易熔材料制成熔模，在熔模表面包覆若干層耐火材料制成型殼，再將熔模熔化排出型殼，從而獲得鑄型，經(jīng)高溫焙燒后即可填砂澆注的鑄造方案。由于熔模廣泛采用蠟質(zhì)材料來制造，故常稱為“失蠟鑄造”。失臘鑄造法采用了尺寸精確、表面光滑的可熔性模，而獲得了幾乎無分型面的整體型殼，且無一般鑄造方法中的起模、下芯、和型等工序所帶來的尺寸誤差，因此制備出的鑄件尺寸較為精準(zhǔn)。但是由于失臘鑄造法在鑄造過程中型殼常存在強(qiáng)度差、澆注過程中產(chǎn)生變形等問題，也無法做到完全精準(zhǔn)，需要進(jìn)一步改進(jìn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提出了一種鉆頭的失蠟鑄造方法，制得的鉆頭誤差小，尺寸精準(zhǔn)，表面光潔。
本發(fā)明的目的可通過下列技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
一種鉆頭的失蠟鑄造方法，包括如下步驟：
s1：制備涂料，將制備涂料的原材料混合，在超聲振動(dòng)的同時(shí)機(jī)械攪拌8-15h，然后等離子處理3-5min，制成基礎(chǔ)涂料，基礎(chǔ)涂料加水稀釋制成一級(jí)涂料和二級(jí)涂料，一級(jí)涂料的粘度小于二級(jí)涂料的粘度；
s2：制殼，在預(yù)成型的可熔蠟型表面涂掛涂料、噴砂并干燥，然后進(jìn)行脫蠟，制成型殼坯體，所述涂掛涂料包括第一次涂掛和第二次涂掛，第一次涂掛時(shí)將s1中制得的一級(jí)涂料旋轉(zhuǎn)噴涂于可熔蠟型表面，第二次涂掛時(shí)將涂有一級(jí)涂料的可熔蠟型浸入s1中制得的二級(jí)涂料中后取出，所述涂掛涂料、噴砂并干燥的步驟重復(fù)進(jìn)行2-5次；
s3：焙燒，將s2中制得的型殼坯體放入焙燒爐中進(jìn)行焙燒，制得型殼；
s4：熔煉澆注，將制備鉆頭的合金熔煉成金屬液體，澆注在s3中制得的型殼中，冷卻后取出，即得鉆頭鑄件；
s5：后處理，對(duì)s4中制得的鉆頭鑄件進(jìn)行清理和熱處理。
本發(fā)明采用失蠟鑄造的方法制備鉆頭，制得的鉆頭棱角清晰、尺寸精度高，表面粗糙度低，因此可減少機(jī)械加工工作量，減少工序，降低工作強(qiáng)度，應(yīng)用于尺寸要求比較精準(zhǔn)的工件加工，還可鑄造結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的鉆頭?？扇巯炐捅砻嫱繏焱苛鲜侵茪さ年P(guān)鍵，只有涂掛均勻、完整、沒有漏涂或涂料堆積才能獲得內(nèi)表面光潔、堅(jiān)實(shí)的型殼內(nèi)表面，并撒砂一定均勻，尤其是與可熔蠟型直接接觸的面層涂掛要求更高，目前的機(jī)械涂掛往往難以保證面層涂掛質(zhì)量，因此即使在全自制殼流水線中面層涂掛也多由人工控制手工涂掛，機(jī)械手只完成后2-5層，而手工涂掛的質(zhì)量取決于工人的技術(shù)水平和熟練程度，也難以保證涂掛質(zhì)量和一致性，并且手工涂掛工作效率較低。在涂掛涂料過程中往往容易產(chǎn)生氣泡，導(dǎo)致制得的型殼內(nèi)部表面不夠光潔，也會(huì)降低型殼的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，影響澆注質(zhì)量和鑄件質(zhì)量。本發(fā)明采用超聲振動(dòng)加機(jī)械攪拌的方式對(duì)涂料進(jìn)行混合，混勻程度最高，混合細(xì)膩、充分，并且可消除攪拌過程中產(chǎn)生的氣泡。當(dāng)超聲波作用于涂料時(shí)，會(huì)對(duì)涂料產(chǎn)生一定的正壓，壓碎涂料中形成的微小氣泡，產(chǎn)生能力極大的沖擊波，相當(dāng)于瞬間高達(dá)上1000個(gè)的大氣壓，有助于涂料的混勻，減少混勻時(shí)間。兩次涂掛的方式可以消除涂掛過程中產(chǎn)生的氣泡，提高涂掛質(zhì)量。先使用較低粘度的一級(jí)涂料以旋轉(zhuǎn)噴涂的方式進(jìn)行涂掛，再使用較高粘度的二級(jí)涂料以傳統(tǒng)浸入的方式進(jìn)行涂掛。較低粘度的涂料涂掛時(shí)氣泡容易破裂，再加上由于旋轉(zhuǎn)噴涂過程中存在一定的壓力，也加速了產(chǎn)生氣泡的破裂速度，提高了噴涂質(zhì)量。并且較低粘度的涂料可以防止涂料堆積，更容易涂布均勻，旋轉(zhuǎn)噴涂的方式也提高了噴涂的效率，由于已經(jīng)涂掛了一級(jí)涂料，二級(jí)涂料也更容易涂布。本發(fā)明兩次涂掛的方式避免了人工涂掛的不均一性，免除了人工涂掛的勞動(dòng)量，提高了工作效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。
作為優(yōu)選，步驟s1中所述第一次涂掛在0.05-0.20mpa的真空度下進(jìn)行。
本發(fā)明中的第一次涂掛在真空條件下進(jìn)行，能有效消除涂掛時(shí)產(chǎn)生的氣泡。在真空環(huán)境下，涂掛過程中產(chǎn)生的氣泡的內(nèi)部壓力大于外部壓力，從而發(fā)生破裂，達(dá)到消除氣泡的目的。但是真空度太低，氣泡無法完全消除，真空度太高，涂料重力變小，會(huì)造成涂料與可熔蠟型的接觸不牢，并且也提高了對(duì)設(shè)備和能耗的要求，加大了生產(chǎn)成本。綜合考慮，將真空度控制在上述范圍內(nèi)。本發(fā)明中的第一次涂掛在真空環(huán)境下以旋轉(zhuǎn)噴涂的方式進(jìn)行，涂料在從噴嘴里噴出到噴到可熔蠟型表面的過程中產(chǎn)生的氣泡都能及時(shí)消除，有效保證了噴涂質(zhì)量，進(jìn)而保證了制得的型殼和鉆頭鑄件表面的光潔度、力學(xué)性能。
作為優(yōu)選，步驟s1中所述旋轉(zhuǎn)噴涂時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度為50-120r/min，噴涂時(shí)間15-80s。
旋轉(zhuǎn)噴涂的速度過低，時(shí)間過短，噴涂的一級(jí)涂料太少太薄，影響型殼的表面光潔度，且不利于二級(jí)涂料的涂掛；速度過高，時(shí)間過長，噴涂的一級(jí)涂料過多，由于一級(jí)涂料粘度較低，一部分一級(jí)涂料難以涂掛在可熔蠟?zāi)Ｉ?，?huì)滴落下來，會(huì)造成涂料涂布厚薄不均，也造成時(shí)間和能耗的浪費(fèi)，因此將旋轉(zhuǎn)速度和噴涂時(shí)間控制在上述范圍內(nèi)。
作為優(yōu)選，步驟s1中所述一級(jí)涂料的粘度為3-5cp，二級(jí)涂料的粘度為7-10cp。
一級(jí)涂料的粘度過低，噴涂到可熔蠟型表面后容易滴落，且不利于二級(jí)涂料的涂掛，粘度過高，又容易造成局部涂料堆積；二級(jí)涂料的粘度過低，不容易涂掛在一級(jí)涂料的表面，粘度過高同樣會(huì)造成局部涂料堆積，因此將一級(jí)涂料和二級(jí)涂料的粘度控制在上述范圍內(nèi)。
作為優(yōu)選，步驟s1中所述基礎(chǔ)涂料包括如下重量份的組分：
耐火材料，60-90份
sio2溶膠，25-38份
碳納米管，0.3-0.8份
潤濕劑，1.3-1.8份
消泡劑，0.3-1.1份。
本發(fā)明合理配伍涂料中的各組分含量，有效提高了涂料的涂布性能及制得的型殼的品質(zhì)。耐火材料和sio2溶膠添加量的比例直接影響涂料及型殼的性能，本發(fā)明將耐火材料和sio2溶膠的添加量控制在上述范圍內(nèi)，二者比例恰當(dāng)，制得的型殼內(nèi)表面致密，型殼強(qiáng)度高，鑄件表面質(zhì)量好，精度高。
本發(fā)明在一級(jí)涂料和二級(jí)涂料的制備過程中添加了碳納米管，有效增加了一級(jí)涂料和二級(jí)涂料的涂掛性能，以及型殼的力學(xué)性能，制得的型殼散熱性能好，在澆注過程中變形小，從而提高澆注和鑄件質(zhì)量，在不影響使用質(zhì)量的情況下降低型殼的厚度和重量。碳納米管因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出密度小，強(qiáng)度、剛度、韌性優(yōu)異的特點(diǎn)，并且具有較強(qiáng)的抗化學(xué)腐蝕性和較好的散熱性能。本發(fā)明中將碳納米管添加到基礎(chǔ)涂料中，可以顯著改善使用該涂料制備的型殼的力學(xué)性能，提高其導(dǎo)熱性、耐磨性、強(qiáng)度和韌性，在此基礎(chǔ)上可以降低型殼的厚度和重量，并可延長型殼的使用壽命。
隨著碳納米管添加量的增加，型殼的抗拉強(qiáng)度逐漸升高，但是添加量過高時(shí)，型殼強(qiáng)度反而會(huì)降低，可能是由于碳納米管在sio2溶膠中不易分散，使焙燒好的型殼中碳納米管分布不均勻，交織成團(tuán)，與耐火材料基體的結(jié)合較差。同時(shí)團(tuán)聚的碳納米管之間有空隙，在受力時(shí)成為固有的裂紋源，在外加載荷的作用下，在型殼表面或內(nèi)部的裂紋尖端處產(chǎn)生應(yīng)力集中，如果外加負(fù)荷過大，型殼塑性變形不夠，吸收不了過多的能量，外加負(fù)荷的能量集中于裂紋的擴(kuò)展區(qū)，使裂紋迅速擴(kuò)展，型殼就會(huì)呈現(xiàn)脆性斷裂。
碳納米管的添加也會(huì)增加涂料的粘度，涂料粘度隨著碳納米管添加量的增加逐漸增加，當(dāng)碳納米管添加量過多時(shí)，涂料粘度增加太多，稀釋到合適粘度使用，涂料的粘結(jié)力和粘結(jié)強(qiáng)度不夠，會(huì)影響型殼強(qiáng)度。綜合考慮，將碳納米管的含量控制在上述范圍內(nèi)。
作為優(yōu)選，所述耐火材料為鋯英粉、莫來石、剛玉粉末、高嶺土或氧化鋁粉末中的一種或幾種。
作為優(yōu)選，所述耐火材料的目數(shù)為200-400目。
耐火材料和sio2溶膠添加量的比例直接影響涂料及型殼的性能，而耐火材料和sio2溶膠添加量的比例則大部分取決于耐火材料的粒度、粒度級(jí)配和sio2溶膠的粘度。將耐火材料的粒度控制在上述范圍內(nèi)，與sio2溶膠配合度好，制備的涂料粘度適宜，制得的型殼強(qiáng)度高，內(nèi)表面光滑。
作為優(yōu)選，所述sio2溶膠包括7-13重量份的一級(jí)sio2溶膠和18-25重量份的二級(jí)sio2溶膠，一級(jí)sio2溶膠的膠粒粒徑為8-12nm，二級(jí)sio2溶膠的膠粒粒徑為15-20nm。
sio2溶膠是一種以無定形sio2粒子為分散相、以水為分散介質(zhì)的堿化穩(wěn)定膠態(tài)分散體系，sio2粒子的含量和尺寸影響著所配制的涂料的性能。由于無定形的sio2粒子是以硅酸膠體的形式存在，起著較強(qiáng)烈的粘附作用，而且sio2粒子表面吸附有羥離子，羥離子同周圍的陽離子云組成吸附層和擴(kuò)散層(通常稱為“雙層”)，粒子荷有負(fù)電和“雙層”的存在是硅溶膠穩(wěn)定化的基礎(chǔ)。sio2溶膠的膠粒粒徑小，比表面積大，帶負(fù)電荷的質(zhì)點(diǎn)多，有利于膠體的分散和穩(wěn)定懸浮。故使用較小粒徑的sio2溶膠所配制的涂料有較好的懸浮性和涂掛性，這有利于潤濕和涂掛。但是較小粒徑的sio2溶膠粘度較低，在一定程度上又不利于涂掛，并且制備成本較高。因此本發(fā)明將8-12nm粒徑的sio2溶膠和15-20nm粒徑sio2溶膠復(fù)配使用，兩種sio2溶膠的重量份數(shù)在上述范圍內(nèi)時(shí)，可以得到涂掛性較好的涂料和濕強(qiáng)度較高的型殼。
作為優(yōu)選，步驟s3中所述焙燒的溫度為700-850℃，時(shí)間為1.5-3小時(shí)。
型殼焙燒的目的在于去除水分、殘余模料、鈉鹽及皂化物等揮發(fā)物，以降低型殼的發(fā)氣性和提高其透氣性，改善型殼物相組成以提高其高溫性能，便于熱殼澆注，以改善澆注金屬液的充填能力。焙燒溫度和時(shí)間是影響焙燒質(zhì)量的重要因素，焙燒溫度過低，時(shí)間過短，焙燒不完全，型殼的強(qiáng)度、韌性、透氣性等性能難以保證；焙燒時(shí)間過長，溫度過高，會(huì)影響型殼的力學(xué)性能和高溫性能，也造成能耗的浪費(fèi)。
作為優(yōu)選，步驟s4中所述合金為55號(hào)碳鋼。
55號(hào)碳鋼強(qiáng)度高，經(jīng)處理后有較高的表面硬度和強(qiáng)度，非常適合于制作鉆頭，但是55號(hào)碳鋼的切削加工性能一般，因此本發(fā)明采用的失蠟鑄造法可減少切削量，有利于鉆頭的制備。
作為優(yōu)選，步驟s5中所述清理包括碳弧氣泡切割、拋丸處理、電化學(xué)清砂、風(fēng)動(dòng)磨頭磨光。
碳弧氣泡切割用于切除澆冒口和工藝?yán)?，拋丸處理、電化學(xué)清砂用于清除鑄件表面和內(nèi)腔的粘砂和氧化皮，風(fēng)動(dòng)磨頭磨光用于清除鑄件表面毛刺鑄瘤，保證了鉆頭的使用性能。
作為優(yōu)選，步驟s5中所述熱處理包括正火或回火。
正火可以細(xì)化組織，改善制得的鉆頭的性能，獲得接近平衡狀態(tài)的組織?；鼗鹗菍⒋慊鸷蟮蔫T件加熱到臨界溫度以下的某一溫度，保溫一定時(shí)間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝。因?yàn)榇慊鸷箬T件的硬度高、脆性大，直接使用常發(fā)生脆斷，通過回火可以消除或減少內(nèi)應(yīng)力、降低脆性，提高韌性；另一方面可以調(diào)整淬火后鑄件的力學(xué)性能和使用性能。經(jīng)過正火或回火處理后的55號(hào)碳鋼具有較高的強(qiáng)度、耐磨性，制成的鉆頭結(jié)實(shí)耐用。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明采用失蠟鑄造的方法制備鉆頭，制得的鉆頭棱角清晰、尺寸精度高，表面粗糙度低，可應(yīng)用于尺寸要求比較精準(zhǔn)的工件加工，還可減少機(jī)械加工工作量，減少工序，降低工作強(qiáng)度，鑄造結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的鉆頭。應(yīng)用超聲振動(dòng)加機(jī)械攪拌的方式對(duì)涂料進(jìn)行混勻，混勻程度高，混合細(xì)膩，等離子處理提高了涂料的膠黏性能。采用在真空環(huán)境下兩次涂掛的方式，達(dá)到了消除氣泡的目的，提高了涂掛效果的一致性和工作效率，免除了人工涂掛的勞動(dòng)量，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。合理配伍涂料各組分的含量，制得的型殼內(nèi)表面致密，型殼強(qiáng)度高，鉆頭表面質(zhì)量好，精度高。在涂料的制備過程中添加了碳納米管，有效增加了涂料的涂掛性能、型殼強(qiáng)度和散熱性能，以及鉆頭的澆注品質(zhì)。合理調(diào)整型殼的焙燒溫度和時(shí)間，并選用適當(dāng)?shù)暮笄謇矸绞剑ＷC了鉆頭的使用性能。
具體實(shí)施方式
以下是本發(fā)明的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。
下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明中鉆頭的失蠟鑄造方法作進(jìn)一步解釋。
實(shí)施例1
本發(fā)明中鉆頭的失蠟鑄造方法，包括如下步驟：
制備涂料：按重量份計(jì)，將20份鋯英粉、40份剛玉粉末、13份一級(jí)sio2溶膠、25份二級(jí)sio2溶膠、0.3份碳納米管、1.3份潤濕劑、0.3份消泡劑混合，在超聲振動(dòng)的同時(shí)機(jī)械攪拌11h，然后等離子處理4min，制成基礎(chǔ)涂料，基礎(chǔ)涂料加水稀釋制成粘度為3cp的一級(jí)涂料和粘度為10cp的二級(jí)涂料；
其中，鋯英粉、剛玉粉末的目數(shù)為200-400目。一級(jí)sio2溶膠的膠粒粒徑為8-12nm，二級(jí)sio2溶膠的膠粒粒徑為15-20nm。
制殼：在0.05mpa的真空度下將一級(jí)涂料旋轉(zhuǎn)噴涂于預(yù)成型的可熔蠟型表面進(jìn)行第一次涂掛，旋轉(zhuǎn)速度為50r/min，噴涂時(shí)間15s，然后立即將涂有一級(jí)涂料的可熔蠟型浸入二級(jí)涂料中進(jìn)行第二次涂掛，取出后噴砂并干燥，上述涂掛涂料、噴砂并干燥的步驟重復(fù)進(jìn)行2次，干燥后進(jìn)行脫蠟，制成型殼坯體；
焙燒：將型殼坯體放入焙燒爐中在700℃下焙燒1.5小時(shí)，制得型殼；
熔煉澆注：將制備鉆頭的合金熔煉成金屬液體，澆注在型殼中，冷卻后取出，即得鉆頭鑄件；
后處理：對(duì)鉆頭鑄件進(jìn)行碳弧氣泡切割清理、拋丸處理、電化學(xué)清砂、風(fēng)動(dòng)磨頭磨光和正火熱處理。
實(shí)施例2
本發(fā)明中鉆頭的失蠟鑄造方法，包括如下步驟：
制備涂料：按重量份計(jì)，將30份鋯英粉、35份莫來石、11份一級(jí)sio2溶膠、24份二級(jí)sio2溶膠、0.4份碳納米管、1.4份潤濕劑、0.4份消泡劑混合，在超聲振動(dòng)的同時(shí)機(jī)械攪拌12h，然后等離子處理4min，制成基礎(chǔ)涂料，基礎(chǔ)涂料加水稀釋制成粘度為3.5cp的一級(jí)涂料和粘度為9cp的二級(jí)涂料；
其中，鋯英粉、莫來石的目數(shù)為200-300目。一級(jí)sio2溶膠的膠粒粒徑為8-10nm，二級(jí)sio2溶膠的膠粒粒徑為15-18nm。
制殼：在0.08mpa的真空度下將一級(jí)涂料旋轉(zhuǎn)噴涂于預(yù)成型的可熔蠟型表面進(jìn)行第一次涂掛，旋轉(zhuǎn)速度為60r/min，噴涂時(shí)間30s，然后立即將涂有一級(jí)涂料的可熔蠟型浸入二級(jí)涂料中進(jìn)行第二次涂掛，取出后噴砂并干燥，上述涂掛涂料、噴砂并干燥的步驟重復(fù)進(jìn)行3次，干燥后進(jìn)行脫蠟，制成型殼坯體；
焙燒：將型殼坯體放入焙燒爐中在720℃下焙燒2.0小時(shí)，制得型殼；
熔煉澆注：將制備鉆頭的合金熔煉成金屬液體，澆注在型殼中，冷卻后取出，即得鉆頭鑄件；
后處理：對(duì)鉆頭鑄件進(jìn)行碳弧氣泡切割清理、拋丸處理、電化學(xué)清砂、風(fēng)動(dòng)磨頭磨光和回火熱處理。
實(shí)施例3
本發(fā)明中鉆頭的失蠟鑄造方法，包括如下步驟：
制備涂料：按重量份計(jì)，將20份鋯英粉、20份剛玉粉末、30份氧化鋁粉末、12份一級(jí)sio2溶膠、20份二級(jí)sio2溶膠、0.5份碳納米管、1.5份潤濕劑、0.5份消泡劑混合，在超聲振動(dòng)的同時(shí)機(jī)械攪拌14h，然后等離子處理4.5min，制成基礎(chǔ)涂料，基礎(chǔ)涂料加水稀釋制成粘度為4cp的一級(jí)涂料和粘度為8.5cp的二級(jí)涂料；
其中，鋯英粉、剛玉粉末、氧化鋁粉末的目數(shù)為250-350目。一級(jí)sio2溶膠的膠粒粒徑為10-12nm，二級(jí)sio2溶膠的膠粒粒徑為18-20nm。
制殼：在0.10mpa的真空度下將一級(jí)涂料旋轉(zhuǎn)噴涂于預(yù)成型的可熔蠟型表面進(jìn)行第一次涂掛，旋轉(zhuǎn)速度為80r/min，噴涂時(shí)間50s，然后立即將涂有一級(jí)涂料的可熔蠟型浸入二級(jí)涂料中進(jìn)行第二次涂掛，取出后噴砂并干燥，上述涂掛涂料、噴砂并干燥的步驟重復(fù)進(jìn)行3次，干燥后進(jìn)行脫蠟，制成型殼坯體；
焙燒：將型殼坯體放入焙燒爐中在750℃下焙燒2.2小時(shí)，制得型殼；
熔煉澆注：將制備鉆頭的合金熔煉成金屬液體，澆注在型殼中，冷卻后取出，即得鉆頭鑄件；
后處理：對(duì)鉆頭鑄件進(jìn)行碳弧氣泡切割清理、拋丸處理、電化學(xué)清砂、風(fēng)動(dòng)磨頭磨光和正火熱處理。
實(shí)施例4
本發(fā)明中鉆頭的失蠟鑄造方法，包括如下步驟：
制備涂料：按重量份計(jì)，將20份剛玉粉末、25份高嶺土、30份氧化鋁粉末、9份一級(jí)sio2溶膠、21份二級(jí)sio2溶膠、0.6份碳納米管、1.6份潤濕劑、0.8份消泡劑混合，在超聲振動(dòng)的同時(shí)機(jī)械攪拌15h，然后等離子處理5min，制成基礎(chǔ)涂料，基礎(chǔ)涂料加水稀釋制成粘度為4cp的一級(jí)涂料和粘度為8cp的二級(jí)涂料；
其中，剛玉粉末、高嶺土、氧化鋁粉末的目數(shù)為300-400目。一級(jí)sio2溶膠的膠粒粒徑為9-11nm，二級(jí)sio2溶膠的膠粒粒徑為16-18nm。
制殼：在0.15mpa的真空度下將一級(jí)涂料旋轉(zhuǎn)噴涂于預(yù)成型的可熔蠟型表面進(jìn)行第一次涂掛，旋轉(zhuǎn)速度為100r/min，噴涂時(shí)間60s，然后立即將涂有一級(jí)涂料的可熔蠟型浸入二級(jí)涂料中進(jìn)行第二次涂掛，取出后噴砂并干燥，上述涂掛涂料、噴砂并干燥的步驟重復(fù)進(jìn)行4次，干燥后進(jìn)行脫蠟，制成型殼坯體；
焙燒：將型殼坯體放入焙燒爐中在800℃下焙燒2.5小時(shí)，制得型殼；
熔煉澆注：將制備鉆頭的合金熔煉成金屬液體，澆注在型殼中，冷卻后取出，即得鉆頭鑄件；
后處理：對(duì)鉆頭鑄件進(jìn)行碳弧氣泡切割清理、拋丸處理、電化學(xué)清砂、風(fēng)動(dòng)磨頭磨光和回火熱處理。
實(shí)施例5
本發(fā)明中鉆頭的失蠟鑄造方法，包括如下步驟：
制備涂料：按重量份計(jì)，將20份鋯英粉、30份高嶺土、30份氧化鋁粉末、10份一級(jí)sio2溶膠、18份二級(jí)sio2溶膠、0.7份碳納米管、1.7份潤濕劑、1.0份消泡劑混合，在超聲振動(dòng)的同時(shí)機(jī)械攪拌8h，然后等離子處理3min，制成基礎(chǔ)涂料，基礎(chǔ)涂料加水稀釋制成粘度為4.5cp的一級(jí)涂料和粘度為7.5cp的二級(jí)涂料；
其中，鋯英粉、高嶺土、氧化鋁粉末的目數(shù)為350-400目。sio2溶膠包括，一級(jí)sio2溶膠的膠粒粒徑為9-12nm，二級(jí)sio2溶膠的膠粒粒徑為16-19nm。
制殼：在0.18mpa的真空度下將一級(jí)涂料旋轉(zhuǎn)噴涂于預(yù)成型的可熔蠟型表面進(jìn)行第一次涂掛，旋轉(zhuǎn)速度為110r/min，噴涂時(shí)間70s，然后立即將涂有一級(jí)涂料的可熔蠟型浸入二級(jí)涂料中進(jìn)行第二次涂掛，取出后噴砂并干燥，上述涂掛涂料、噴砂并干燥的步驟重復(fù)進(jìn)行4次，干燥后進(jìn)行脫蠟，制成型殼坯體；
焙燒：將型殼坯體放入焙燒爐中在820℃下焙燒2.8小時(shí)，制得型殼；
熔煉澆注：將制備鉆頭的合金熔煉成金屬液體，澆注在型殼中，冷卻后取出，即得鉆頭鑄件；
后處理：對(duì)鉆頭鑄件進(jìn)行碳弧氣泡切割清理、拋丸處理、電化學(xué)清砂、風(fēng)動(dòng)磨頭磨光和正火熱處理。
實(shí)施例6
本發(fā)明中鉆頭的失蠟鑄造方法，包括如下步驟：
制備涂料：按重量份計(jì)，將20份鋯英粉、30份莫來石、40份氧化鋁粉末、7份一級(jí)sio2溶膠、18份二級(jí)sio2溶膠、0.8份碳納米管、1.8份潤濕劑、1.1份消泡劑混合，在超聲振動(dòng)的同時(shí)機(jī)械攪拌10h，然后等離子處理3.5min，制成基礎(chǔ)涂料，基礎(chǔ)涂料加水稀釋制成粘度為5cp的一級(jí)涂料和粘度為7cp的二級(jí)涂料；
其中，鋯英粉、莫來石、氧化鋁粉末的目數(shù)為250-400目。一級(jí)sio2溶膠的膠粒粒徑為8-11nm，二級(jí)sio2溶膠的膠粒粒徑為16-20nm。
制殼：在0.20mpa的真空度下將一級(jí)涂料旋轉(zhuǎn)噴涂于預(yù)成型的可熔蠟型表面進(jìn)行第一次涂掛，旋轉(zhuǎn)速度為120r/min，噴涂時(shí)間80s，然后立即將涂有一級(jí)涂料的可熔蠟型浸入二級(jí)涂料中進(jìn)行第二次涂掛，取出后噴砂并干燥，上述涂掛涂料、噴砂并干燥的步驟重復(fù)進(jìn)行5次，干燥后進(jìn)行脫蠟，制成型殼坯體；
焙燒：將型殼坯體放入焙燒爐中在850℃下焙燒3小時(shí)，制得型殼；
熔煉澆注：將制備鉆頭的合金熔煉成金屬液體，澆注在型殼中，冷卻后取出，即得鉆頭鑄件；
后處理：對(duì)鉆頭鑄件進(jìn)行碳弧氣泡切割清理、拋丸處理、電化學(xué)清砂、風(fēng)動(dòng)磨頭磨光和回火熱處理。
對(duì)比例1
制殼時(shí)只進(jìn)行一次涂掛，即僅將可熔蠟型浸入二級(jí)涂料中進(jìn)行涂掛，取出后噴砂并干燥，其他均與實(shí)施例1相同。
對(duì)比例2
制殼的第一次涂掛采用在常壓下，并且將可熔蠟型浸入一級(jí)涂料中進(jìn)行涂掛的方式進(jìn)行，其他均與實(shí)施例1相同。
對(duì)比例3
涂料的制備過程中未添加碳納米管，其他均與實(shí)施例1相同。
將本發(fā)明實(shí)施例1-6中制得的型殼的力學(xué)性能與對(duì)比例1-3中制得的型殼的力學(xué)性能進(jìn)行比較，比較結(jié)果如表1所示。
表1：實(shí)施例1-6中制得的型殼與對(duì)比例1-3中制得的型殼的力學(xué)性能的比較
綜上所述，本發(fā)明采用失蠟鑄造的方法制備鉆頭，制得的鉆頭棱角清晰、尺寸精度高，尺寸精度可達(dá)到0.003cm/cm，表面粗糙度低，可達(dá)ra1.00μm，因此可大量減少金屬切削加工工作量或?qū)崿F(xiàn)無余量鑄造，不但可大量節(jié)省機(jī)床設(shè)備和加工工時(shí)，大幅度節(jié)約金屬原材料，而且可鑄造出結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜、誤差小、難以用其他方法加工的鉆頭，制備的鉆頭可應(yīng)用于尺寸要求比較精準(zhǔn)的工件加工。還可進(jìn)行批量生產(chǎn)，保證了鑄件的一致性。而且避免了機(jī)械加工后殘留刀紋的應(yīng)力集中。應(yīng)用超聲振動(dòng)加機(jī)械攪拌的方式對(duì)涂料進(jìn)行混勻，混勻程度高，混合細(xì)膩，等離子處理提高了涂料的膠黏性。采用在真空條件下兩次涂掛的方法，達(dá)到消除氣泡的目的，提高了涂掛效果的一致性和工作效率，免除了人工涂掛的勞動(dòng)量，降低了勞動(dòng)成本。合理配伍涂料各組分的含量，制得的型殼內(nèi)表面致密，型殼強(qiáng)度高，鉆頭表面質(zhì)量好，精度高。在涂料的制備過程中添加了碳納米管，有效增加涂料的涂掛性能、型殼強(qiáng)度和散熱性能，可減小型殼的壁厚，提高鉆頭的澆注質(zhì)量。合理調(diào)整型殼的焙燒溫度和時(shí)間，并選用適當(dāng)?shù)暮笄謇矸绞剑ＷC了鉆頭的使用性能。
本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。