一种附有薄壁特征的大型钛合金铸件成型方法及模具技术

本发明专利技术提出了一种附有薄壁特征的大型钛合金铸件成型方法及模具，属于钛合金铸造领域

【技术实现步骤摘要】
一种附有薄壁特征的大型钛合金铸件成型方法及模具


[0001]本专利技术属于钛合金铸造领域，特别是涉及一种附有薄壁特征的大型钛合金铸件成型方法及模具
。

技术介绍

[0002]目前国内的钛合金铸造成熟的工艺主要有熔模铸造工艺
、
砂型铸造工艺以及机加工石墨型铸造工艺
。
[0003]砂型铸造虽然可以大大降低铸件的生产成本，但是由于砂型铸型的散热比较慢造成钛合金凝固过程中存在蓄热问题以及熔融钛的高化学活性造成的铸件表面质量问题
。
[0004]若采用熔模型铸造，熔模型铸造非常适合复杂薄壁类铸件的批量生产，铸件的表面质量好同时生产成本也低，但是对于一些大尺寸类铸件，尤其是存在单侧加工以及带有薄壁类结构的铸件，在蜡模阶段以及型壳阶段均存在不同程度的变形，这在工艺上无疑增大了收缩率的控制难度，同时变形之后的校形受制于铸件的复杂结构，难度极大，受制于此类问题极易造成铸件的尺寸超差
。
[0005]若采用机加工石墨型铸造，石墨型铸造的内部质量非常好，尺寸稳定性相比较于熔模型和砂型都会更好，但是若大型铸件中含有薄壁类非加工结构的特征时，由于石墨的导热系数比较大，激冷作用比较强，容易产生冷隔类缺陷，同时在大型铸件的铸造过程中薄壁结构的充型能力降低，易出现欠注现象，虽然可以在石墨型表面进行惰性涂料的刷涂以提高铸件的表面质量，但是针对一些细窄的薄壁是无法进行惰性涂料的刷涂
。
[0006]所以在优先保证大型铸件的尺寸的前提条件下，急需一种理想的成型方法，解决大型铸件中薄壁结构的欠注问题
。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种附有薄壁特征的大型钛合金铸件成型方法及模具
,
以解决大型铸件中薄壁结构的欠注问题
。
[0008]为实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供一种附有薄壁特征的大型钛合金铸件成型方法，包括以下步骤：
[0009]S1、
石墨型模具以及熔模型芯的设计，首先根据钛合金铸件结构设计浇注系统，根据钛合金铸件的尺寸公差以及结构特点，进行收缩率以及补正量的设置，石墨型模具与钛合金铸件的接触面设置一定的刷涂量，熔模型芯采用与钛合金具有惰性的材料；
[0010]S2、
石墨型模具与熔模型芯的加工，加工后对石墨型模具与熔模型芯通过激光三维扫描的方式对尺寸进行判定，误差应控制在
0.08mm
的装配精度以内；
[0011]S3、
惰性涂料刷涂，对石墨型模具进行清洁干燥后，用惰性涂料对石墨型模具与钛合金铸件的接触面进行刷涂3‑4层，每层之间间隔
12h
以上；
[0012]S4、
除气处理，将刷完惰性涂料的石墨型模具放入真空除气炉内进行除气处理；
[0013]S5、
组炉，对石墨型模具进行组炉并在组炉过程将熔模型芯装配在石墨型模具上
形成铸型，将铸型预热处理后进行浇注；
[0014]S6、
热压退火处理，浇注完毕后待铸型温度降至
100℃
以下后对铸型进行清理，清理后对钛合金铸件进行热压以及退火处理，成型完毕
。
[0015]更进一步的，所述步骤
S1
中的刷涂量为
0.2
‑
0.4mm。
[0016]更进一步的，所述石墨型模具与熔模型芯的固定采用内嵌式定位
。
[0017]更进一步的，所述石墨型模具选用石墨电极
。
[0018]更进一步的，所述步骤
S3
中采用风管或砂纸对石墨型模具表面进行清洁
。
[0019]更进一步的，所述惰性涂料为：在二醋酸锆的的粘结剂中加入
200
目以上的
Y2O3
粉，粉液比控制在
5:2
‑
7:2
，边搅拌边加入
0.05
％
‑
0.1
％的润湿剂和
0.1
％
‑
0.2
％的消泡剂制得流杯粘度
30
‑
35s
的惰性涂料
。
[0020]更进一步的，所述步骤
S4
中的除气温度为
950
±
20℃
，保温时间2‑
4h
，真空度
≤6.0Pa
，石墨型模具随炉冷却至
300℃
以下出炉
。
[0021]根据本专利技术的另一个方面，提供一种使用上述一种附有薄壁特征的大型钛合金铸件成型方法的模具，包括：石墨型模具
、
嵌套在石墨型模具用于成型薄壁位置的熔模型芯和设置在石墨型模具内的浇注系统；所述浇注系统包括
[0022]一个主浇道；
[0023]多个直浇道，在每个所述直浇道上方设置排气孔；
[0024]加强筋，设置在钛合金铸件易变形位置；
[0025]和浇口，设置在钛合金铸件厚壁区并与主浇道和全部直浇道均连通
。
[0026]在本实施例中，所述加强筋厚度与钛合金铸件壁厚相适应
。
[0027]在本实施例中，所述主浇道直径为
Φ
80
‑
110mm
，所述排气孔的直径为
Φ3‑
Φ
5mm
，所述直浇道直径为
Φ
50
‑
70mm。
[0028]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0029]1、
通过石墨型模具以及熔模型芯的组合设计，提高二者的配合精度，既保证了大型钛合金的尺寸高精度，又实现了大型钛合金石墨型铸造中薄壁的高质量成形；
[0030]2、
通过铸型的良好蓄热能力提高复杂薄壁特征特征的成型问题；
[0031]3、
通过加强筋的设置，能够良好的控制形变，提高石墨型模具以及熔模型芯的配合精度，实现高质量成型；
[0032]4、
通过石墨型模具能够保证尺寸精度的前提下，通过熔模型芯采用惰性材料，能够降低导热性能，防止欠注现象的发生
。
附图说明
[0033]构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定
。
在附图中：
[0034]图1为本专利技术所述的一种附有薄壁特征的大型钛合金铸件成型方法的流程图；
[0035]图2为本专利技术所述的石墨型模具以及熔模型芯的未装配结构示意图；
[0036]图3为本专利技术所述的石墨型模具以及熔模型芯装配后的结构示意图；
[0037]图4为本专利技术所述的石墨型模具浇道的分布位置示意图；
[0038]图5为本专利技术所述的浇口的设置位置示意图
。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种附有薄壁特征的大型钛合金铸件成型方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、
石墨型模具以及熔模型芯的设计，首先根据钛合金铸件结构设计浇注系统，根据钛合金铸件的尺寸公差以及结构特点，进行收缩率以及补正量的设置，石墨型模具与钛合金铸件的接触面设置一定的刷涂量，熔模型芯采用与钛合金具有惰性的材料；
S2、
石墨型模具与熔模型芯的加工，加工后对石墨型模具与熔模型芯通过激光三维扫描的方式对尺寸进行判定，误差应控制在
0.08mm
的装配精度以内；
S3、
惰性涂料刷涂，对石墨型模具进行清洁干燥后，用惰性涂料对石墨型模具与钛合金铸件的接触面进行刷涂3‑4层，每层之间间隔
12h
以上；
S4、
除气处理，将刷完惰性涂料的石墨型模具放入真空除气炉内进行除气处理；
S5、
组炉，对石墨型模具进行组炉并在组炉过程将熔模型芯装配在石墨型模具上形成铸型，将铸型预热处理后进行浇注；
S6、
热压退火处理，浇注完毕后待铸型温度降至
100℃
以下后对铸型进行清理，清理后对钛合金铸件进行热压以及退火处理，成型完毕
。2.
根据权利要求1所述的一种附有薄壁特征的大型钛合金铸件成型方法，其特征在于：所述步骤
S1
中的刷涂量为
0.2
‑
0.4mm。3.
根据权利要求1所述的一种附有薄壁特征的大型钛合金铸件成型方法，其特征在于：所述石墨型模具与熔模型芯的固定采用内嵌式定位
。4.
根据权利要求1所述的一种附有薄壁特征的大型钛合金铸件成型方法，其特征在于：所述石墨型模具选用石墨电极
。5.
根据权利要求1所述的一种附有薄壁特征的大型钛合金铸件成型方法，其特征在于：所述步骤
S3
中采用风管或砂纸对石墨型模具表面进行清洁
。6.
根据权利要求1所述的一种附有薄壁特征的大型钛合金铸件成型方法，其特征在于，所述惰性涂料为：在二醋酸锆的的粘结剂中加入
200
目以上的
Y2O3
粉，粉液比控制在
5:2
‑
7:2
，边搅拌边加入
0.05

【专利技术属性】
技术研发人员：于宗溟，苏楠庭，丁雪，白雪松，陈帅奇，张洋，
申请(专利权)人：航天海鹰哈尔滨钛业有限公司，
类型：发明
国别省市：