[發明專利]一種針對含易揮發材料鑄造成形的方法

在審

• 申請號: 201811286016.8
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109434114A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 郎利輝;徐文才;肖毅;李世越
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B22F3/14
• 分類號: B22F3/14;B22F3/15
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出了一種針對含易揮發材料鑄造成形的方法，屬于鑄造成形領域，可解決含易揮發材料鑄造成形困難的問題。該方法包括內部模具制備、外部型殼及底板制備、待成形材料的預處理、工藝參數選擇和后期處理等步驟。該方法采用粉末狀材料填充至密封型殼內，進行真空處理及封焊，升溫至材料變成熔融態后，通過一定壓力作用，完成材料在型殼填充成形。該方法兼具粉末冶金和精密鑄造兩種技術的優點，機加工少、材料利用率高，能實現近凈成形、精確成形，成形零件性能優異，而且還可以推廣應用到其他相關合金鑄造成形方面，具有良好的發展潛力。

技術領域

本發明屬于鑄造成形領域，特別是涉及合金中含易揮發成分進行鑄造成形方面。

背景技術

對于金屬固溶體和機械混合類合金，其金屬成分之間熔/沸點存在一點差距。當相關材料(如CuAgZn、Zn基合金)組分之間熔/沸點相差較大情況下，在進行鑄造大型復雜結構件成形時，低熔/沸點的成分發生揮發，導致材料組分改變，影響材料性能。且傳統的鑄造成形，不僅存在氣孔、夾雜和偏析等內部缺陷，而且成形零件的各項力學性能和表面質量都較差。

粉鑄耦合技術，是在粉末冶金和精密鑄造技術上進行改進，以粉末形式裝料、以固液共存相的熔融態形式成形，同時具備兩種技術的優點。該技術生產的零件機加工少、材料利用率高，能實現近凈成形、精確成形、成形零件性能優異，可以克服傳統工藝的缺點，同時又具有裝料簡單、流動性好、界面結合好、內部組織均勻等諸多優點，具有良好的發展潛力。

發明內容

本發明提供的針對含易揮發材料鑄造成形的方法包括按順序進行的下列步驟：

1)根據零件的內部特征設計制備出相應的內部模具。

2)根據零件外部形狀設計制備出合理的外部型殼和底板。

3)將待成形材料制備成粉末狀。

4)為了防止在運輸、成形等過程中發生移動，將內部模具與底板進行固定，并完成將外部型殼、底板的密封連接。

5)將制備好的粉末狀材料裝入型腔內，并通過機械振動使其密實。

6)將外部型殼與抽真空管進行焊接，并進行抽真空處理。真空處理后，對抽真空管加熱，用液壓鉗將抽真空管壓緊，截斷并進行封焊。

7)將封焊好的整體件放進熱壓設備或熱等靜壓設備中進行升溫，使粉末狀材料熔化成固液共存相的半固態，對型殼進行加壓，完成型腔的填充。

8)采用機械加工去除型殼、底板和模具，得到零件半成品。

9)經過少量機械精加工，最終成形符合要求的零件。

10)所述步驟1中內部模具的材料為高溫合金、陶瓷等材料。

11)所述步驟2中外部型殼分為兩部分，主體型殼和補料區；主體型殼采用高溫下強度較高材料如耐熱鋼等，補料區材料較軟且塑性較好的304不銹鋼等材料；補料區上端開有進料口，其壁厚較主體型殼薄。

12)所述步驟3中待成形材料可以為CuAgZn、Zn基合金材料及含易揮發成分的材料，粉末顆粒控制在60～325目。

13)所述步驟6中型腔內真空度不低于10^-3Pa。

14)所述步驟7中升溫至1.1～1.5T熔(T熔為對應熔點最低合金的熔點)，采用壓力介質(如陶瓷顆粒、石英砂、氣體等)，將壓力作用在型殼外表面，壓力在100～180MPa。

15)根據所成形的零件和特征的不同，相應的外部型殼、底板和內部模具的形狀也不同，工藝參數也可根據原材料以及零件的形狀和特征進行相應的調整。

附圖說明