一种特征结构蜡模及其组模方法及其铸造方法技术

本发明专利技术公开了一种用于评价钛铝系合金铸造成形性能的特征结构蜡模及其组模方法及其铸造方法，包括若干种具有不同形状的特征结构件，特征结构件包括有板型结构件、变截面结构件、尖角型结构件、带筋结构件、过渡弧型结构件、孔型结构件、环型结构件和曲面型结构件；并提供了特征结构蜡模的组模和铸造成形方法。本发明专利技术提供的特征结构蜡模的设计与铸造方法，可用于评价具有不同成分和结构特征的钛铝系合金铸件的铸造成形性能，能够加快对各种复杂结构铸件具体成形工艺的研究速度，对复杂结构铸件的研发和生产具有重要的指导意义。件的研发和生产具有重要的指导意义。件的研发和生产具有重要的指导意义。

【技术实现步骤摘要】
一种特征结构蜡模及其组模方法及其铸造方法


[0001]本专利技术涉及高温合金
，具体涉及一种特征结构蜡模及其组模方法及其铸造方法。

技术介绍

[0002]随着航空、航天、汽车、舰船等发动机性能的不断提高，对高温结构材料的性能提出了更高的要求，包括更高的强度、抗氧化性能和更低的密度等等。钛铝系合金材料具有良好的高温强度、蠕变抗力和抗氧化性能等优点，正在发展成为新一代航空发动机材料，可用于制造压气机、燃气涡轮机叶片，压气机定子挡风板，定子机座以及其他形状复杂的大尺寸铸造和锻造零件，以部分替代笨重的镍基高温合金，可减重约50％。钛铝系合金已用于制造汽车发动机的涡轮增压器、气阀等。
[0003]作为典型的金属间化合物材料，钛铝系合金具有室温塑性、成形能力差、机械加工能力差等不足，因此熔模铸造成为制备钛铝系合金构件公认的可行方法之一。而采用熔模铸造存在着缩孔、缩松、气孔、热裂等铸造缺陷较多，铸件晶粒较为粗大，生产周期较长等缺点。
[0004]钛铝系合金构件通常具有结构复杂的特点，不同的结构特征对钛铝系合金铸件的充型率、收缩率、铸造缺陷数量及分布等铸造成形性能有重要影响。当前针对钛铝系合金铸件铸造成形性能的研究往往是针对具体的结构件进行，缺乏针对各种不同特征结构产生的铸造成形性能差异的系统性研究。

技术实现思路

[0005]为了解决上述现有技术中存在的问题，提供了一种特征结构蜡模及其组模方法及其铸造方法。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007]本专利技术提出了一种特征结构蜡模，包括若干种具有不同形状的特征结构件，所述特征结构件包括有板型结构件、变截面结构件、尖角型结构件、带筋结构件、过渡弧型结构件、孔型结构件、环型结构件和曲面型结构件。
[0008]优选的，若干种特征结构件具有不同的高度、宽度和壁厚，且边缘均具有倒角。
[0009]优选的，所述特征结构蜡模用于评价钛铝系合金铸造成形性能。
[0010]一种特征结构蜡模的组模方法，使用上述的若干种具有不同形状的特征结构件进行组模，组模方法包括重力铸造组模和离心铸造组模。
[0011]优选的，特征结构蜡模包括有若干个横浇道和至少一个竖浇道，若干个横浇道在同一水平高度，同一横浇道上的若干种特征结构件的高度一致。
[0012]优选的，所述重力铸造组模中，板型结构件、变截面结构件、尖角型结构件、带筋结构件、过渡弧型结构件的高度需一致，距离竖浇道最近的特征结构件与竖浇道之间的距离≥15mm，相邻特征结构件之间的距离≥15mm。
[0013]优选的，所述离心铸造组模中，板型结构件、变截面结构件、尖角型结构件、带筋结构件、过渡弧型结构件的高度需一致，相邻特征结构件之间的距离≥15mm。
[0014]一种特征结构蜡模的铸造方法，包括以下步骤：
[0015]S1：制造特征结构蜡模：采用3D打印快速成型，使用原料为聚苯乙烯粉，通过绘图软件绘制三维模型，导入快速成型系统中进行烧制，得到特征结构蜡模，烧制温度为95℃；
[0016]S2：组合蜡模：采用粘接蜡将S1中得到的特征结构蜡模与浇口蜡模粘结组合，浇口尺寸为20
×
15
×
25mm；
[0017]S3：制壳：之后经过涂料、撒砂和干燥，面层涂料采用氧化钇粉，面层撒砂采用氧化钇砂或氧化锆砂，背层涂料为铝矾土或莫来石粉，背层撒砂采用铝矾土或莫来石，得到型壳；
[0018]S4：脱蜡和焙烧：型壳涂挂完成后进行干燥，之后进行脱蜡和焙烧，脱蜡温度为300℃，脱蜡时间不低于1h，焙烧温度为1050
±
10℃，焙烧时间不低于2h，烧去残余蜡料、水分及其挥发物；
[0019]S5：清整：脱蜡和焙烧后，对表面进行清整，除去边界处多余的氧化物陶瓷材料，得到表面光滑的氧化物陶瓷型壳；
[0020]S6：浇注：选用0级海绵钛、合金元素A1部分由中间合金锭带入，不足部分以高纯铝锭加入，其他合金元素以中间合金锭形式加入，配制金属锭，金属锭在水冷铜坩埚真空感应悬浮炉中进行熔炼，然后进行重力或离心浇注；
[0021]S7：浇注完成后，进行振壳和吹砂清壳，得到特征结构铸件。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0023]本专利技术提供的特征结构蜡模包括若干种具有不同形状的特征结构件，方便对复杂结构钛铝系合金铸件各特征部位在不同工艺下的成形性能进行评价研究，同时可以根据实际钛铝系合金铸件结构调整本专利技术中特征结构蜡模的种类、尺寸参数以及组模方式，只要其尺寸参数满足本申请所提出的尺寸参数要求和组模要求即可，通过分析最终得到的特征结构铸件铸造缺陷情况，可评价具有不同结构特征的钛铝系合金铸件的铸造成形性能，能够加快对各种复杂结构铸件具体成形工艺的研究速度，对钛铝系合金复杂结构铸件的研发与生产具有重要的指导意义。
附图说明
[0024]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0025]图1是本专利技术中板型结构件的结构示意图；
[0026]图2是本专利技术中变截面结构件的结构示意图；
[0027]图3是本专利技术中尖角型结构件的结构示意图；
[0028]图4是本专利技术中带筋结构件的结构示意图；
[0029]图5是本专利技术中过渡弧型结构件的结构示意图；
[0030]图6是本专利技术中孔型结构件的结构示意图；
[0031]图7是本专利技术中环型结构件的结构示意图；
[0032]图8是本专利技术中曲面型结构件的结构示意图；
[0033]图9是本专利技术中重力浇注组模的示意图一；
[0034]图10是本专利技术中重力浇注组模的示意图二；
[0035]图11是本专利技术中离心浇注组模的示意图一；
[0036]图12是本专利技术中离心浇注组模的示意图二
[0037]图13是X射线拍摄的示意图；
[0038]图14是本专利技术中特征结构件的解剖示意图一：
[0039]a)表示为板型结构件，b)表示为变截面结构件，c)表示为尖角型结构件，d)表示为带筋结构件，e)表示为过渡弧型结构件，f)表示为孔型结构件。
[0040]图15是本专利技术中特征结构件的解剖示意图二：
[0041]a)表示为环型结构件，b)表示为曲面型结构件。
具体实施方式
[0042]现在将参照附图来详细描述本申请的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。
[0043]以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。
[0044]对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
[0045]在这里示出和讨论的所有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种特征结构蜡模，其特征在于，包括若干种具有不同形状的特征结构件，所述特征结构件包括有板型结构件、变截面结构件、尖角型结构件、带筋结构件、过渡弧型结构件、孔型结构件、环型结构件和曲面型结构件。2.根据权利要求1所述的一种特征结构蜡模，其特征在于，若干种特征结构件具有不同的高度、宽度和壁厚，且边缘均具有倒角。3.根据权利要求1所述的一种特征结构蜡模，其特征在于，所述特征结构蜡模用于评价钛铝系合金的铸造性能及其复杂结构铸件的铸造成形性能。4.一种根据权利要求1
‑
3所述的特征结构蜡模的组模方法，其特征在于，使用上述的若干种具有不同形状的特征结构件进行组模，组模方法包括重力铸造组模和离心铸造组模。5.根据权利要求4所述的一种特征结构蜡模的组模方法，其特征在于，特征结构蜡模包括有若干个横浇道和至少一个竖浇道，若干个横浇道在同一水平高度，若干种特征结构件的高度一致。6.根据权利要求5所述的一种特征结构蜡模的组模方法，其特征在于，所述重力铸造中，板型结构件、变截面结构件、尖角型结构件、带筋结构件、过渡弧型结构件的高度需一致，离竖浇道最近的特征结构件与竖浇道之间的距离≥15mm，相邻特征结构件之间的距离≥15mm。7.根据权利要求5所述的一种特征结构蜡模的组模方法，其特征在于，所述离心铸造中，板型结构件、变截面结构件、尖角型结构件、带筋结构件、过渡弧型结构件的高度需一致...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡海涛，丁贤飞，南海，张扬晟，
申请(专利权)人：中国航发北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：