一种异形空腔钛合金薄壳铸件的制造工艺制造技术

本发明专利技术提供一种异形空腔钛合金薄壳铸件的制造工艺，包括：S1：计算机建模；S2：获取产品模型；S3：模组固定；S4：撒砂挂浆；S5：焙烧成型；S6：浇注；S7：表面清理；S8：热处理；S9：焊接；S10：退火；本发明专利技术所述的异形空腔钛合金薄壳铸件的制造工艺，在制造过程中无需预制型芯，也无需分体制备，简化了铸造过程，提高了铸件质量的可靠性和生产效率，也降低了制壳和清壳的操作难度。操作难度。操作难度。

【技术实现步骤摘要】
一种异形空腔钛合金薄壳铸件的制造工艺


[0001]本专利技术涉及熔模铸造
，具体而言，涉及一种异形空腔钛合金薄壳铸件的制造工艺。

技术介绍

[0002]具有异形近封闭空腔的钛合金薄壳铸件产品是汽车及航空工业领域中常见的机械零部件，其主要作用是减重或提高结构强度，这种零部件的特点是中空内腔为回形曲面且腔大口小，仅在连接的双臂外法兰端面有狭长形开口。这种回形近封闭空腔在熔模铸造制壳时无法正常的涂料、撒砂，后期清砂也很困难。现有技术中，异形封闭或近封闭空腔零件的熔模铸造大多采用分体铸造方法，分别铸造完成后再通过焊接组合保证腔体的完整性，然而，上述方法由于需要进行大量的焊接、打磨修整工作，涉及的工序多，焊接难度大，且产生较大的内应力，容易出现焊接总成的铸件变形、裂纹等问题，不能满足产品要求。还有一种方法是内腔全部采用陶瓷芯来形成模壳通道，此种方法虽然满足制壳要求，但是对于内腔异形、弯曲或过长、近乎封闭时，浇注后的铸件存在无法脱芯或内腔粘芯等问题，增加了铸造成本和废品率。
[0003]专利号为CN112122545B，名称为“一种可重复利用的熔模铸造型壳的制备方法、型壳及铸造工艺”的专利申请，公开了将熔模粘接到底板上，并将刚性筒体套设于熔模的外部，将耐火浆料注入刚性筒体与熔模之间的空腔，采用顶板封闭刚性筒体的上开口，并采用蒸汽进行蒸压，蒸压后焙烧，即得到熔模铸造型壳成品，但这种方法只能制作开放式型壳，无法制作异形封闭空腔结构的型壳。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种异形空腔薄壳铸件的制造工艺以解决现有技术中异形空腔铸件制造麻烦，成本高的问题。
[0005]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0006]一种异形空腔钛合金薄壳铸件的制造工艺，包括：
[0007]S1：计算机建模，根据待制造铸件的设计参数，通过计算机建立所述铸件的三维模型；
[0008]S2：获取产品模型，采用3D打印，根据所述铸件的三维模型获取产品模型；
[0009]S3：模组固定，将产品模型及工艺孔封片的熔模组粘接到浇注系统上；
[0010]S4：撒砂挂浆，对上述熔模组从里至外涂挂浆料及撒砂；
[0011]S5：焙烧成型，将熔模组高温焙烧，制得具有一定强度的型壳成品；
[0012]S6：浇注，向型壳内浇注熔炼后的液态钛合金，待液态钛合金冷凝后即可获得具有工艺孔的空腔薄壳铸件和工艺孔封片；
[0013]S7：表面清理，对浇注后的钛合金铸件进行清壳、喷砂处理；
[0014]S8：热处理，对清壳、喷砂处理后的钛合金铸件进行热处理强化；
[0015]S9：焊接，将工艺孔封片焊接到钛合金铸件的工艺孔上；
[0016]S10：退火，对钛合金铸件进行去应力退火。
[0017]在步骤S1中还包括：
[0018]a.在三维模型的内部空腔设计制壳孔和清壳孔；
[0019]b.设计钛合金铸件的浇注系统；
[0020]在步骤S2中，所述3D打印包括熔融沉积成型、光固化立体成型和选择性激光烧结等。
[0021]在步骤S3中，熔模组通过蜡焊粘接到浇注系统上。
[0022]在步骤S7中，利用机械杆从清壳孔插入铸件内部，清理铸件内部的模壳灰。
[0023]在步骤S9中，将工艺孔封片焊接到钛合金铸件上后，需对焊接部位进行打磨修整，使表面粗糙度以及尺寸达到设计规定。
[0024]本专利技术所述的异形空腔钛合金薄壳铸件的制造工艺，在制造过程中无需预制型芯，也无需分体制备，简化了铸造过程，提高了铸件质量的可靠性和生产效率，也降低了制壳和清壳的操作难度。
[0025]进一步的，所述步骤S1中，在所述三维模型上设置有制壳孔、清壳孔和法兰，所述制壳孔设置在铸件的回形曲面腔体正对法兰端的位置，所述制壳孔用于喷洒耐火砂，所述清壳孔设置在回形曲面腔体的左右侧外壁上，所述清壳孔用于清除模壳灰。
[0026]所述制壳孔方便前期制壳时对模型内部进行撒砂处理，所述清壳孔既能在前期制壳时对模型内部进行撒砂处理，又能在去壳时清除模壳灰。
[0027]进一步的，所述制壳孔包括第一制壳孔和第二制壳孔，所述法兰包括第一法兰和第二法兰，所述第一制壳孔和第二制壳孔相对于所述第一法兰和第二法兰水平连线的中心线对称。
[0028]这种结构方便向回形曲面腔体内均匀喷砂，避免产生死角。
[0029]进一步的，所述清壳孔包括第一清壳孔、第二清壳孔、第三清壳孔和第四清壳孔，所述第一清壳孔和第三清壳孔相对于所述第一法兰和第二法兰水平连线的中心线对称，所述第二清壳孔和第四清壳孔相对于所述第一法兰和第二法兰水平连线的中心线对称。
[0030]这种结构使喷砂、去壳时操作起来更方便。
[0031]进一步的，通过所述第一清壳孔和第三清壳孔能够目测到壳体内腔径向第三位点和径向第四位点，通过所述第二清壳孔和第四清壳孔能够目测到壳体内腔径向第一位点和径向第二位点。
[0032]这种结构使机械杆通过所述清壳孔能够清理壳体内腔的任何位置，便于去壳时清除模壳灰。
[0033]进一步的，所述步骤S4中，所述熔模组从里至外进行面层、过渡层及背层撒砂、灌浆，通过所述制壳孔和清壳孔对模型内腔进行撒砂，所述面层和过渡层设置为五层，所述面层和过渡层撒砂完成后，封堵所述制壳孔和清壳孔后再进行撒砂和灌浆。
[0034]由于腔体壁薄，这种撒砂和灌浆方式，使内腔型壳厚度既能满足强度，又能减少物料及人工投入，同时降低了后期回形曲面内腔的清砂难度。
[0035]进一步的，所述步骤S6中，所述钛合金铸件采用顶注雨淋式浇注系统。
[0036]这种浇注方式一方面能够增强铸件的致密性，减少内部的缩孔缩松，另一方面具
有良好的填充性，能够减少铸件的补焊部位及补焊量，对于复杂薄壳件尤为适用。
[0037]进一步的，所述步骤S8中，所述钛合金铸件与工艺孔封片成型后同炉进行热处理，热处理温度为890℃～950℃，保温时间为1h～2.5h。
[0038]所述钛合金铸件与工艺孔封片通过上述热处理，能够显著提高钛合金的强度。
[0039]进一步的，所述步骤S9中，对热处理后的工艺孔封片进行打磨清理，采用TIG焊接工艺将工艺孔封片与工艺孔进行熔敷焊接。
[0040]对工艺孔封片进行打磨清理，能够清除其表面的杂质，降低其表面的粗糙度，便于焊接操作。
[0041]进一步的，采用WS
‑
400氩弧焊机，铈钨极，氩气纯度大于99.99％，在焊接前需按规定时间进行通气，焊接时正面和背面均用托罩进行氩气保护，钨极直径为Φ3mm，焊接电流为50A～85A，氩气流量为16～20L/min。
[0042]本申请中的焊接方式操作简单，焊接速度快，热影响区域小，工件焊接时变形小，便于实现全位置自动化焊接，且焊缝致密，成型美观，焊接质量优良，尤其适应于薄板焊接。
[0043]进一步的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异形空腔钛合金薄壳铸件的制造工艺，其特征在于，包括：S1：计算机建模，根据待制造铸件的设计参数，通过计算机建立所述铸件的三维模型；S2：获取产品模型，采用3D打印，根据所述铸件的三维模型获取产品模型；S3：模组固定，将产品模型及工艺孔封片的熔模组粘接到浇注系统上；S4：撒砂挂浆，对上述熔模组从里至外涂挂浆料及撒砂；S5：焙烧成型，将熔模组高温焙烧，制得具有一定强度的型壳成品；S6：浇注，向型壳内浇注熔炼后的液态钛合金，待液态钛合金冷凝后即可获得具有工艺孔的空腔薄壳铸件和工艺孔封片；S7：表面清理，对浇注后的钛合金铸件进行清壳、喷砂处理；S8：热处理，对清壳、喷砂处理后的钛合金铸件进行热处理强化；S9：焊接，将工艺孔封片焊接到钛合金铸件的工艺孔上；S10：退火，对钛合金铸件进行去应力退火。2.根据权利要求1所述的异形空腔钛合金薄壳铸件的制造工艺，其特征在于，所述步骤S1中，在所述三维模型上设置有制壳孔(1)、清壳孔(2)和法兰(3)，所述制壳孔(1)设置在铸件的回形曲面腔体(100)正对法兰(3)端的位置，所述制壳孔(1)用于喷洒耐火砂，所述清壳孔(2)设置在回形曲面腔体(100)的左右侧外壁上，所述清壳孔(2)用于清除模壳灰。3.根据权利要求2所述的一种异形空腔钛合金薄壳铸件的制造工艺，其特征在于，所述制壳孔(1)包括第一制壳孔(11)和第二制壳孔(12)，所述法兰(3)包括第一法兰(31)和第二法兰(32)，所述第一制壳孔(11)和第二制壳孔(12)相对于所述第一法兰(31)和第二法兰(32)水平连线的中心线对称。4.根据权利要求3所述的一种异形空腔钛合金薄壳铸件的制造工艺，其特征在于，所述清壳孔(2)包括第一清壳孔(21)、第二清壳孔(22)、第三清壳孔(23)和第四清壳孔(24)，所述第一清壳孔(21)和第三清壳孔(23)相对于所述第一法兰(31)和第二法兰(32)...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙冰，杨光，乔海滨，孙宏喆，杨学东，
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：