一种厚大型钛合金熔模精密铸件的生产方法技术

一种厚大型钛合金熔模精密铸件的生产方法，包括制备蜡模步骤、两次沾浆步骤、在恒温恒湿车间制备模壳背层、脱蜡、高温烧结、浇注、清壳、去除浇注系统后制得钛合金熔模铸件步骤、去除钛合金熔模铸件的质量缺陷，获得钛合金熔模精密铸件的步骤。本发明专利技术采用全过程创新工艺设计理念，通过制定合理的生产工艺方案路线、模壳面层材料选择配比及酸洗工艺解决厚大型钛合金熔模精密铸件脱蜡面层回溶、内部加渣及表面裂纹的问题。同时，该发明专利技术能够有效降低生产成本、缩短生产周期，减少后续修整时间，提升铸件的表面质量。

Method for producing thick large titanium alloy investment casting

A method for producing large thickness titanium alloy precision casting, including the quality defects of preparation steps, two wax slurry dipping process, in the constant temperature and humidity workshop preparation mold shell back layer, dewaxing, sintering, casting, cleaning shell, removal of gating system is prepared after step, titanium alloy investment casting titanium removal alloy castings, for titanium alloy precision casting process. The invention adopts the design concept of the whole process of technology innovation, develop the reasonable production process route, mould surface layer material ratio and pickling process to solve large thick titanium alloy precision casting wax surface dissolution, and internal slag and surface crack problems. At the same time, the invention can effectively reduce the production cost, shorten the production cycle, reduce the subsequent dressing time and improve the surface quality of the casting.

【技术实现步骤摘要】
一种厚大型钛合金熔模精密铸件的生产方法
本专利技术涉及钛合金熔模精密铸件
，具体涉及一种厚大型钛合金熔模精密铸件的生产方法。
技术介绍
熔模铸件是采用可熔性一次模料和依次成型使得铸件成形的铸造方法，采用该方法生产的铸件，表面粗糙性低，尺寸精确，亦称为熔模精密铸造。目前，钛合金熔模精密铸件在铸造过程中，面层材料浆液常采用醋酸锆溶液与氧化钇粉配比而成，此种面层浆液工艺配方粘结强度低，对于厚度尺寸超过25mm、长×宽尺寸超过300mm×300mm的厚大型钛合金铸件，其所用蜡模在脱蜡过程中容易造成面层回溶，导致铸件出现内部夹渣情况。除此之外，钛合金具有较强的活性，铸件壁厚较厚，浇注过程中钛合金溶液与模壳面层发生反应，铸件表面形成脆性氧化层。表面带有脆性氧化层的钛合金铸件在后续生产过程中表面极易产生反复裂纹，表面无法达到荧光要求，致使产品表面质量不合格。钛合金铸件现有的生产技术如下：射蜡、模壳制备、焙烧、浇注、浇注后的钛合金熔模精密铸件去除模壳，然后将铸件进行热等静压处理。对热等静压后的铸件进行内部质量无损检测，并对有缺陷的铸件进行补焊，将内部质量完好的铸件进行真空退火处理，退火后的铸件进行表面荧光，此时会发现铸件表面存在较多的裂纹，无法达到荧光要求，需对表面裂纹进行打磨、补焊，然后再次进行表面荧光检查，此时会发现表面裂纹增多，如此进行多次打磨、补焊、荧光反复工作以此来去除表面裂纹，但结果不理想，甚至会造成产品的报废。钛合金铸件市场对铸件无论是尺寸精度还是表面光洁度要求越来越高。熔模精密铸件的尺寸精度及表面光洁度均较石墨型铸件具有较大的改善。熔模精密铸造已然成为钛合金成型铸件的主要方法。钛合金熔模精密铸件在浇注过程中，由于钛液具有较强的活泼性，其容易与模壳起反应，使铸件表面形成氧化层。由于铸件表面氧化层的存在，使铸件在后续修整过程中表面极易形成裂纹，而且裂纹反复出现，无法正常保证产品的产出。
技术实现思路
本专利技术为了克服现有熔模铸件质量不高的缺陷，提供一种厚大型钛合金熔模精密铸件的生产方法。本专利技术为克服上述缺陷所采用的技术方案为：一种厚大型钛合金熔模精密铸件的生产方法，包括以下步骤：步骤一、采用射蜡机制备生产目标铸件所需的蜡模，然后对蜡模进行清洗，去除蜡模表面的油渍杂物；步骤二、按照m（氧化钇）：m（硅溶胶）=5：1的质量比，称取325目氧化钇粉与硅溶胶，室温下将二者混合形成浆液A，蜡模完全浸入浆液A进行沾浆，并对沾浆后的蜡模进行喷淋60-120目氧化钇砂，然后在恒温恒湿车间干燥24h；步骤三、按照m（氧化锆）：m（硅溶胶）=2：1的质量比，称取325目氧化锆粉与硅溶胶，室温下将二者混合形成浆液B，将步骤二处理后的蜡模完全浸入浆液B进行沾浆，并对沾浆后的蜡模进行60目莫来砂淋砂，然后在恒温恒湿车间干燥24h；步骤四、在恒温恒湿车间制备模壳背层，并将制备好的模壳在脱蜡釜中进行脱蜡，然后对脱蜡后的模壳进行高温烧结，并采用真空自耗电弧凝壳炉对烧结后的模壳进行浇注，清壳、去除浇注系统后制得钛合金熔模铸件；步骤五、去除步骤四制得的钛合金熔模铸件的质量缺陷，获得钛合金熔模精密铸件。其中，步骤二中，325目氧化钇粉与硅溶胶混合的操作为：以200r/min的转速搅拌30min，静置50-70min后形成浆液A。其中，步骤四中清壳的方法为：采用振壳机将模壳震碎；去除浇注系统的方法为：采用火焰切割或者机械打磨的方法将铸件的浇注系统进行去除。其中，步骤五去除钛合金熔模铸件质量缺陷的方法包括：（1）、采用喷砂机对钛合金熔模铸件进行表面喷砂处理，去除铸件表面黏砂；（2）、通过金相显微镜检测分析，测定铸件表面的氧化层厚度；并对步骤（1）喷砂处理后的铸件进行尺寸检验，检验铸件尺寸是否满足钼板尺寸要求；（3）、对铸件进行热等静压处理；（4）、对铸件进行酸洗，其酸洗厚度即步骤（2）所测定的铸件表面的氧化层厚度，然后采用80-100℃热水对酸洗后的铸件进行清洗；（5）、对步骤（4）处理后的铸件内部质量进行X射线检测，并对铸件内部有缺陷的部位进行钻孔、打磨、补焊，以消除其内部缺陷；（6）、对步骤（5）处理后的铸件内部质量X射线复测，如有缺陷，重复步骤（5）的操作，以确保铸件内部缺陷已被去除；（7）、对步骤（6）处理后的内部质量完好的铸件进行真空去应力退火处理；（8）、采用荧光检测方法对铸件表面质量进行检测，并对荧光检测后的铸件表面有裂纹的部位进行打磨、补焊，以去除铸件表面裂纹；（9）、对步骤（8）处理后的铸件表面质量进行荧光检测复测，如有缺陷，重复步骤（8）的操作，以确保表面裂纹已被去除。进一步地，步骤（3）对铸件进行热等静压处理方法为：在氩气保护的条件下，热等静压的压力为100MPa，温度为920±10℃，出炉温度＜300℃，保温2h。进一步地，步骤（4）采用硝酸及氢氟酸水溶液进行酸洗处理，其中，水：硝酸：氢氟酸浓度之比为6：3：2。进一步地，步骤（4）对铸件进行酸洗时，其铸件酸洗厚度的控制采用随铸件一起酸洗的尺寸规整的试块进行间接反映。进一步地，步骤（4）对铸件进行酸洗的方法为：铸件在酸洗过程中，时刻保持酸液的流动，同时每隔5min对铸件进行翻转，保证酸液废渣不残留在铸件表面；每隔5min测试试块的酸洗量，待酸洗量达到设定要求时结束酸洗。进一步地，步骤（7）对步骤（6）处理后的内部质量完好的铸件进行真空去应力退火处理，退火工艺为：700±10℃，加热2h，炉冷至100℃出炉。本专利技术中，步骤二至步骤四所采用的恒温恒湿车间的温度为23±2℃，湿度为25-40%。本专利技术中，步骤四对脱蜡后的模壳进行高温烧结，烧结温度为1050±10℃，烧结时间为2h。本专利技术提供了一种可以快速、高效、低成本的解决厚大型熔模精密铸件面层回溶、掉渣及表面裂纹的生产工艺方法。本专利技术工艺方法中，面层材料采用硅溶胶与氧化钇粉配成一定比例的浆液，提高面层材料的粘结强度以此来解决脱蜡时面层回溶及掉渣问题。除此之外，由于硅溶胶面层材料易与钛液反应，形成较厚的氧化层，针对此问题本工艺方法采用一定配比浓度的硝酸与氢氟酸溶液对铸件进行强酸洗，将熔模精密铸件表面氧化层酸洗掉，然后进行退火处理，对退火后铸件进行表面荧光检查铸件表面质量。采用上述方法可以达到减少脱蜡时面层回溶掉渣情况，同时采用强酸洗工艺可以去除表面裂纹，使铸件产品满足荧光要求，同时达到高效、低成本、缩短铸件生产周期的目的。本专利技术采用全过程创新工艺设计理念，通过制定合理的生产工艺方案路线、模壳面层材料选择配比及酸洗工艺解决厚大型钛合金熔模精密铸件脱蜡面层回溶、内部加渣及表面裂纹的问题。同时，该专利技术能够有效降低生产成本、缩短生产周期，减少后续修整时间，提升铸件的表面质量。本专利技术采用粘结效果较好且较为便宜的面层材料配比制备模壳面层与强酸洗工艺相结合的工艺方法，满足降低脱蜡时面层回溶、铸件加渣问题，同时又采用酸洗工艺去除表面氧化层，起到提升厚大件内部及表面质量的目的。铸件以此经过热等静压、酸洗、探伤补焊、去应力退火、表面缺陷处理、荧光检查，酸洗工艺路线的安排能够减少铸件在探伤补焊时减少表面裂纹，同时去应力退火又能够去除铸件酸洗过程中的吸氢问题。该种工艺路线及酸洗工艺能够有效地解决铸件表面反复出现裂纹的问题，能够达到使铸件表面一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种厚大型钛合金熔模精密铸件的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、采用射蜡机制备生产目标铸件所需的蜡模，然后对蜡模进行清洗，去除蜡模表面的油渍杂物；步骤二、按照m（氧化钇）：m（硅溶胶）=5：1的质量比，称取325目氧化钇粉与硅溶胶，室温下将二者混合形成浆液A，蜡模完全浸入浆液A进行沾浆，并对沾浆后的蜡模进行喷淋60‑120目氧化钇砂，然后在恒温恒湿车间干燥24h；步骤三、按照m（氧化锆）：m（硅溶胶）=2：1的质量比，称取325目氧化锆粉与硅溶胶，室温下将二者混合形成浆液B，将步骤二处理后的蜡模完全浸入浆液B进行沾浆，并对沾浆后的蜡模进行60目莫来砂淋砂，然后在恒温恒湿车间干燥24h；步骤四、在恒温恒湿车间制备模壳背层，并将制备好的模壳在脱蜡釜中进行脱蜡，然后对脱蜡后的模壳进行高温烧结，并采用真空自耗电弧凝壳炉对烧结后的模壳进行浇注，清壳、去除浇注系统后制得钛合金熔模铸件；步骤五、去除步骤四制得的钛合金熔模铸件的质量缺陷，获得钛合金熔模精密铸件。

【技术特征摘要】
1.一种厚大型钛合金熔模精密铸件的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、采用射蜡机制备生产目标铸件所需的蜡模，然后对蜡模进行清洗，去除蜡模表面的油渍杂物；步骤二、按照m（氧化钇）：m（硅溶胶）=5：1的质量比，称取325目氧化钇粉与硅溶胶，室温下将二者混合形成浆液A，蜡模完全浸入浆液A进行沾浆，并对沾浆后的蜡模进行喷淋60-120目氧化钇砂，然后在恒温恒湿车间干燥24h；步骤三、按照m（氧化锆）：m（硅溶胶）=2：1的质量比，称取325目氧化锆粉与硅溶胶，室温下将二者混合形成浆液B，将步骤二处理后的蜡模完全浸入浆液B进行沾浆，并对沾浆后的蜡模进行60目莫来砂淋砂，然后在恒温恒湿车间干燥24h；步骤四、在恒温恒湿车间制备模壳背层，并将制备好的模壳在脱蜡釜中进行脱蜡，然后对脱蜡后的模壳进行高温烧结，并采用真空自耗电弧凝壳炉对烧结后的模壳进行浇注，清壳、去除浇注系统后制得钛合金熔模铸件；步骤五、去除步骤四制得的钛合金熔模铸件的质量缺陷，获得钛合金熔模精密铸件。2.根据权利要求1所述的一种厚大型钛合金熔模精密铸件的生产方法，其特征在于：步骤二中，325目氧化钇粉与硅溶胶混合的操作为：以200r/min的转速搅拌30min，静置50-70min后形成浆液A。3.根据权利要求1所述的一种厚大型钛合金熔模精密铸件的生产方法，其特征在于：步骤四中清壳的方法为：采用振壳机将模壳震碎；去除浇注系统的方法为：采用火焰切割或者机械打磨的方法将铸件的浇注系统进行去除。4.根据权利要求1所述的一种厚大型钛合金熔模精密铸件的生产方法，其特征在于：步骤五去除钛合金熔模铸件质量缺陷的方法包括：（1）、采用喷砂机对钛合金熔模铸件进行表面喷砂处理，去除铸件表面黏砂；（2）、通过金相显微镜检测分析，测定铸件表面的氧化层厚度；并对步骤（1）喷砂处理后的铸件进行尺寸检验，检验铸件尺寸是否满足钼板尺寸要求；（3）、对铸件进行热等静压处理；（4）、对铸件进行酸洗，其酸洗厚度即步骤（2）所测定的铸件表面的氧化层厚度，然后采用...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟东，刘茵琪，周洪强，史许娜，
申请(专利权)人：洛阳双瑞精铸钛业有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41