[發明專利]鈦金屬不規則薄壁鑄件離心鑄造方法

在審

• 申請號: 201810260740.7
• 申請日: 2018-03-27
• 公開（公告）號: CN109454212A
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 鄧寧嘉;夏能;朱明寶;趙瑞晉;王斌;王振中;張俊
• 申請（專利權）人: 南京寶泰特種材料股份有限公司
• 主分類號: B22D13/10
• 分類號: B22D13/10;B22C3/00
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

本發明是鈦金屬不規則薄壁鑄件離心鑄造方法，包括制作型殼、金屬鈦熔融、型殼澆注、離心注入、凝固、除殼、切除冒口、整體熱處理、打磨等步驟，能夠通過離心實現薄壁鈦金屬鑄造件薄壁處的快速填充，保證薄壁處的鑄件材料質地均勻，同時在型殼內設置氧化釔和氧化鋯混合制成的耐高溫層，保證了鑄件薄壁表面的穩定性和平整性，注入前的溫度補償以及型殼外的保溫層則保證了注入過程的溫度保持，保證了注入金屬液體的流動性。

技術領域

本發明是涉及金屬鑄造領域，具體的說是鈦金屬不規則薄壁鑄件離心鑄造方法。

背景技術

鈦及鈦合金以其優異的性能廣泛應用于航空、航天、化工、醫療等眾多領域，鈦及鈦合金鑄造的產品也日益受到眾多行業的使用，從而逐步取代原先的產品材料。

鈦的密度稍高于鋁，遠低于鋼、鐵、銅等金屬。根據金屬密度、熔點、化學性質的不同，在鑄造過程中，金屬鋁可以采用壓鑄的方式實現，而鋼、鐵、銅等金屬可以采用大氣下單組型殼重力鑄造的方式實現。由于鈦合金在液體狀態下不能與空氣接觸，否則將會出現嚴重氧化現象，影響鈦合金整體性能，所以在熔煉、鑄造過程只能采用真空熔煉鑄造方式實現。鈦合金在真空狀態下，采用重力方式澆注，由于材料密度小，在澆注過程中必須采用大的“金屬壓頭”進行鑄造，嚴重浪費原材料，且鑄造效果也不太理想。而且對一些薄壁零件更容易產生鑄件大面積未能鑄滿、造成零件報廢等問題，由此帶來的經濟損失非常嚴重；對一些厚壁承壓零件無法增加補縮冒口，造成鑄造缺陷比較大，經熱等靜壓后，鑄件需要進行大面積補焊、修整，嚴重影響工作效率，同時在鑄造的過程中，由于鈦金屬活性較高，在薄壁鑄件鑄造的過程中，經常出現鑄件表面發生化學反應，穩定性較差。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供鈦金屬不規則薄壁鑄件離心鑄造方法，能夠實現不規則薄壁狀鈦金屬鑄件的鑄造，提高了不規則鈦金屬薄壁鑄件的成品率。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

鈦金屬不規則薄壁鑄件離心鑄造方法，其特征在于：通過設計專用的補縮冒口、型殼模型內壁涂覆耐高溫層以及采用離心鑄造等技術手段，保證了薄壁鑄件表面的穩定性和平整性，同時提高鑄件整體的鑄造品質，具體步驟如下：

步驟1，制作型殼，采用多層掛漿的形式制作陶瓷型殼，所述的型殼最內層為耐高溫層，所述的耐高溫層由氧化釔和氧化鋯混合制成，型殼冒口設計滿足：V_r≥0.778V_c，其中V_r和V_c分別為冒口和鑄件補縮部分的體積；

步驟2，金屬鈦熔融，在坩堝內通過真空自耗凝殼熔煉方法進行熔煉，將固態金屬鈦熔融成有熔融狀態；

步驟3，型殼澆注，翻轉坩堝，將鈦金屬液倒入導流器中，鈦金屬液通過冒口注入型殼內，所述的型殼固定在沙箱內，所述的沙箱固定安裝在旋轉盤的中央位置；

步驟4，注入的過程中，旋轉盤逆時針轉動，轉動速度為50轉每分鐘，直至冒口注滿；

步驟5，凝固，對澆筑完成的鑄件和型殼進行熱等靜壓處理，隨爐冷卻到300攝氏度～200 攝氏度；

步驟6，除殼，通過夾具夾取冒口部，通過風錘帶動擊打錘快速有規律的擊打冒口表面，帶動鑄件本身震動，進而通過震動促使鑄件外表面的型殼脫落。

步驟7，切除冒口，通過氧-乙炔火焰切除冒口系統；

步驟8，整體熱處理，在真空環境下真空去應力退火；

步驟9，打磨，根據表面粗糙度要求進行打磨成形。

為優化上述發明，采取的具體措施還包括：