[發(fā)明專利]石墨型-陶瓷芯鈦合金精密鑄造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010102140.1
• 申請(qǐng)日: 2010-01-28
• 公開（公告）號(hào): CN101733383A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝華生;婁延春;趙軍;張春輝;史昆;曲玉福;汪志華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽鑄造研究所
• 主分類號(hào): B22D13/00
• 分類號(hào): B22D13/00;B22D25/02;B22C1/10;B22C1/12;B22C9/10
• 代理公司: 沈陽利泰專利商標(biāo)代理有限公司 21209
• 代理人: 劉忠達(dá)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鑄造方法，特別是涉及一種石墨型-陶瓷芯鈦合金鑄造方法。

背景技術(shù)

隨著航空航天、石油化工等行業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)一些復(fù)雜三維變曲面小通徑類鈦合金鑄件的需求越來越多。此類產(chǎn)品主要通過鑄造來成型，目前鈦合金鑄造技術(shù)主要采用稀土陶瓷型熔模鑄造、機(jī)加石墨型鑄造等工藝。

針對(duì)復(fù)雜三維變曲面小通徑類鈦合金鑄件成型，采用機(jī)加石墨型鑄造工藝鑄造，需要耗費(fèi)大量的石墨來加工型芯，并且由于石墨自身的特性，石墨型芯不具備較高的尺寸精度和表面粗糙度，這樣不但加大了鑄件的材料成本，對(duì)于表面質(zhì)量要求較高的鑄件，增加了加工難度和加工成本，使鑄件的生產(chǎn)周期加長，生產(chǎn)效率低下。采用稀土陶瓷型熔模精密鑄造技術(shù)，雖然可以獲得較高的鑄件精度，較好的表面質(zhì)量，但是對(duì)于復(fù)雜三維變曲面小通徑鈦合金鑄件，很難保證鑄件薄壁處的充型完整和內(nèi)部質(zhì)量合格，并且制作熔模的成本高、工序多、熔模易軟化變形，脫蠟工藝復(fù)雜，蠟料損耗大，工作環(huán)境有污染等。因此，不管哪一種鑄造工藝都存在模樣制作復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，工作條件差，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)周期長，效率不高，環(huán)境有污染等不足。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種石墨型-陶瓷芯相結(jié)合的鑄造工藝，利用石墨型的激冷作用和陶瓷芯的高表面質(zhì)量和高尺寸精度，得到所需質(zhì)量合格的復(fù)雜三維變曲面小通徑類鈦合金鑄件。

采用的技術(shù)方案是：

石墨型-陶瓷芯鈦合金精密鑄造方法，包括下述工藝步驟：

一、制備陶瓷型芯：

1、原料選配：

原料由ZrO₂、CaO、Al₂O₃、SiO₂、蜂蠟、油酸、Y₂O₃混合制備成，其配料比以質(zhì)量百分比計(jì)為：ZrO₂87.8-90％、CaO?3.5-4.5％、Al₂O₃0.3％、SiO₂≤0.3％、蜂蠟5-6％、油酸0.5-1％、余量為Y₂O₃。

2、陶瓷型芯成型：

陶瓷芯采用熱壓法成型，壓注壓力為2.7-4.0MPa、壓注溫度為100-150℃、壓型預(yù)熱至40-50℃、保壓時(shí)間為10-30s。

3、將制備好的陶瓷型芯埋入盛有以工業(yè)Al₂O₃為填料的缽中，再將裝有陶瓷型芯的缽放箱式電阻爐中焙燒。首先將陶瓷型芯加熱到600℃，保溫1-3h，然后將陶瓷型芯繼續(xù)加熱至1100-1300℃，保溫6h，最后隨爐冷卻至室溫出爐。

4、陶瓷型芯清理：

采用水洗和砂紙打磨方法將陶瓷型芯上的毛刺除去。

二、制備石墨型殼

按設(shè)計(jì)圖紙要求通過機(jī)加工制成石墨型殼。

三、石墨型殼體和陶瓷型芯除氣

1、石墨型殼除氣工藝

將制備成的石墨型殼放入真空除氣爐中，加熱至800℃，保溫3h，隨爐冷卻至室溫，即得。

2、陶瓷型芯除氣工藝

將制備成的陶瓷型芯放入真空除氣爐中，加熱至200℃，保溫1h，隨爐冷卻至室溫，即得。

四、組型

將經(jīng)除氣工藝處理后的陶瓷型芯和石墨型殼按照鑄型組型圖，組裝成鑄型。

五、熔煉和澆鑄

自耗電極采用Ti-5Al-2.5SnELI合金錠制成，并將自耗電極放入真空自耗電極凝殼爐中，自耗電極與坩堝內(nèi)壁的間隙為30-100mm，啟動(dòng)真空泵，抽至真空度≤10^-1Pa后，進(jìn)行熔煉，電壓38-40V，電流12000-18000A；冷卻水壓0.4MPa，坩堝進(jìn)口水溫19℃，坩堝出口水溫38℃。然后采用鈦合金離心澆鑄工藝向鑄型內(nèi)澆鑄鈦合金液，離心轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分，既得。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

針對(duì)復(fù)雜三維變曲面鈦合金精密鑄件，利用本工藝鑄造出的鈦合金鑄件，提高了鑄件尺寸精度、內(nèi)部質(zhì)量、表面質(zhì)量，極大的降低了鑄件的廢品率，降低了鑄件的鑄造成本，縮短了鑄件的生產(chǎn)周期。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一

石墨型-陶瓷芯鈦合金精密鑄造方法，包括下述工藝步驟：