[發明專利]一種大型薄壁蒙皮筋板鈦鑄件的成型方法

有效

• 申請號: 201610381110.6
• 申請日: 2016-06-01
• 公開（公告）號: CN105880527B
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 李偉東;朱學明;鄭韞;孫宏喆;楊紅霞;劉茵琪
• 申請（專利權）人: 洛陽雙瑞精鑄鈦業有限公司
• 主分類號: B22D19/04
• 分類號: B22D19/04;C22C14/00;C22C1/02
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙)41120
• 代理人: 孫笑飛

技術領域

本發明涉及鈦合金的鑄造成型方法，尤其適用于大型薄壁蒙皮筋板鈦鑄件的成型方法。

背景技術

大型薄壁鈦鑄件在航空航天領域應用越來越多，但是該類鑄件生產較為困難，其生產瓶頸主要有以下兩點：

（1）澆注沖型困難：大型薄壁鈦鑄件在澆注沖型過程中鑄件極易出現澆不足的情況，從而會直接導致鑄件的報廢；

（2）變形：鑄件在生產過程中影響鑄件產生變形的因素主要有以下幾個方面：

①凝固收縮變形：在澆注后的凝固收縮過程中會對鑄件造成一定的變形；

②熱等靜壓變形：鑄件在熱等靜壓過程中，會對鑄件造成一定的變形；

③ 探傷及缺陷處理引起的變形：鑄件經澆注及熱等靜壓后會存在一定的缺陷，而鑄件在缺陷處理過程中會造成一定程度的變形。

該類鑄件壁較薄且尺寸較大，無論何種因素引起的鑄件變形，都會對鑄件校變形工序帶來巨大的麻煩，且極易造成鑄件的報廢。

基于上述問題，常規的鈦合金鑄造生產工藝已不能滿足該類鑄件的要求，因此迫切需要尋求一種新的成型方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種大型薄壁蒙皮筋板鈦鑄件的成型方法，該方法是將所要鑄造的完整的鑄件分成幾部分，對各部分分別進行加工，然后再用鑄造的方法將各部分黏接起來，進而得到最終的鈦鑄件，采用該方法可以避免澆不足及常規大型薄壁鈦鑄件的變形問題，也可以避免常規方法鑄造大型薄壁鈦鑄件夾渣及表面裂紋情況的發生。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種大型薄壁蒙皮筋板鈦鑄件的成型方法，將鈦合金原料加工成若干蒙皮筋板單元后，采用鑄造的方法將各蒙皮筋板單元黏接起來得到鈦鑄件成品，所述蒙皮筋板單元的加工方法包括如下步驟：

步驟一：制作厚度小于4mm的鈦合金蒙皮，并在鈦合金蒙皮上預設筋板的位置處鉆設多個圓孔；

步驟二：根據步驟一制作的鈦合金蒙皮的尺寸制作石墨模具，石墨模具的尺寸公差精度為±0.1mm，在石墨模具中設置筋板槽，筋板槽和石墨模具的澆注口連通；

步驟三：采用真空除氣爐對步驟二所制作的石墨模具進行除氣處理，除去石墨模具中的水分及揮發物；

步驟四：將步驟一所制作的鈦合金蒙皮安裝在經步驟三處理過的石墨模具中，使得鈦合金蒙皮上的圓孔和石墨模具上的筋板槽位置相對應，并用夾板將石墨模具裝夾牢固；

步驟五：采用真空自耗電弧爐二次熔煉的鈦合金鑄錠，在真空自耗凝殼爐中對步驟四裝夾后的石墨模具進行筋板的澆鑄，在澆鑄液流入筋板槽的同時進入鈦合金蒙皮上與筋板槽相對應的圓孔中，其中真空自耗凝殼爐的真空度控制在0.9Pa，熔化電流為22kA，澆鑄完成后，隨爐冷卻2小時，待鑄件冷卻至300℃以下出爐即可得到蒙皮筋板單元。

進一步的，所述鈦合金原料為TC4鈦合金，其化學成分為：Al 5.5~6.5%、V 3.5~4.5%、Fe 0.3%、C 0.08%、N 0.05%、H 0.015%、O 0.2%、其它雜質0.4%、剩余為Ti。

進一步的，除氣處理的方法是：將步驟二所制作的石墨模具放置于900℃~1000℃的真空除氣爐中保溫8小時，然后待石墨模具隨爐冷卻至100℃以下出爐。

與現有技術相比，本發明的有益效果在于：

第一，本發明工藝路線新穎，首次采用全新工藝設計理念，從鈦合金軋板蒙皮設計、石墨模型設計及鈦合金熔煉澆鑄三方綜合控制大型薄壁筋板蒙皮類鈦合金制品的成型過程；

第二，本發明的方法避免了澆不足情況的發生；避免了常規大型薄壁鈦鑄件變形問題的發生；同時，由于鈦合金板是經過軋制而成，因此其內部質量較好，避免了常規方法鑄造大型薄壁件夾渣及表面裂紋情況的發生；采用該種方式生產的大型薄壁鈦制品具有以下優勢：鈦制品充型較為完整，無變形，無內部缺陷。

第三，利用本發明所述方法生產的鈦鑄件易于沖型，鑄件尺寸精度可以得到較好的控制，蒙皮厚度均勻，表面精度高；能夠有效預防變形，其原因在于：澆注后的凝固收縮相對較小，由此引起的變形也相對較??；在澆注后，鑄件蒙皮無需探傷及缺陷處理，因此可以減少蒙皮缺陷補焊造成的變形；同時鑄件無需熱等靜壓，只需對網格筋板進行探傷與缺陷處理即可。

第四，蒙皮上開設與筋板位置對應的圓孔后，在澆注的過程中，澆鑄液可以進入并填充圓孔，使得筋板和蒙皮之間的結合更加牢固。

具體實施方式

下面通過具體的實施例，對本發明所述的成型方法作進一步的說明。