[發(fā)明專利]一種大型薄壁弱剛性鈦合金鑄件的鑄造方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910811937.X
• 申請(qǐng)日: 2019-08-30
• 公開（公告）號(hào): CN110465630A
• 公開（公告）日: 2019-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石明星;石建強(qiáng);李勇;周耀忠;馬林芝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京星航機(jī)電裝備有限公司
• 主分類號(hào): B22C9/22
• 分類號(hào): B22C9/22;B22C9/02;B22C9/08;B22C3/00;C22F1/18
• 代理公司: 11011 中國兵器工業(yè)集團(tuán)公司專利中心
• 代理人: 祁恒<國際申請(qǐng)>=<國際公布>=<進(jìn)入國

本發(fā)明屬于鈦合金鑄造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大型薄壁弱剛性鈦合金鑄件的鑄造方法。該鑄造方法包括石墨型設(shè)計(jì)、石墨型涂層和鑄件后處理三個(gè)步驟。本發(fā)明綜合熔模鑄造和機(jī)加石墨型鑄造的優(yōu)點(diǎn)，既能控制鑄件的尺寸精度，又能改善鑄件表面質(zhì)量，確保鑄件完整成形。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鈦合金鑄造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大型薄壁弱剛性鈦合金鑄件的鑄造方法。

背景技術(shù)

鈦合金鑄造目前比較成熟的生產(chǎn)方式是熔模鑄造工藝和機(jī)加石墨型工藝，熔模鑄造工藝尤其適合復(fù)雜薄壁鈦合金鑄件的批量生產(chǎn)，鑄件表面質(zhì)量好且生產(chǎn)成本低，但對(duì)于外廓尺寸超過800mm，壁厚2～3mm左右的大型薄壁鑄件，尤其是一些單面加工或不加工的弱剛性鑄件，一方面熔模鑄造的蠟?zāi)Ｗ冃巍⒅茪ぷ冃渭拌T件收縮率不易控制，極易產(chǎn)生鑄件尺寸超差，嚴(yán)重時(shí)可能造成鑄件報(bào)廢；另一方面大型薄壁鑄件變形后，熱校形技術(shù)難度大，而且校形方式受真空爐容納尺寸的限制。若采用機(jī)加石墨型鑄造大型薄壁弱剛性鑄件，一方面石墨型熱導(dǎo)率高，激冷作用強(qiáng)，鑄件表面易產(chǎn)生冷隔、流痕、裂紋等缺陷，后處理難度大；另一方面，鈦液在充型過程中損失能量大，充型能力降低，在遠(yuǎn)端的薄壁部位易出現(xiàn)欠鑄的現(xiàn)象，但石墨型工藝鑄造的鈦鑄件內(nèi)部質(zhì)量好，尺寸穩(wěn)定性高。所以，在優(yōu)先保證大型薄壁鑄件鑄造成功的前提下，急需研究一種理想的鈦合金鑄造工藝，既能保證大型薄壁弱剛性鑄件的尺寸，又能提高大型薄壁弱剛性鑄件的表面質(zhì)量和充型能力。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明提出一種大型薄壁弱剛性鈦合金鑄件的鑄造方法，以解決如何既能保證大型薄壁弱剛性鑄件的尺寸，又提高大型薄壁弱剛性鑄件的表面質(zhì)量和充型能力的技術(shù)問題。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種大型薄壁弱剛性鈦合金鑄件的鑄造方法，該鑄造方法包括如下步驟：

S1、石墨型設(shè)計(jì)：按照底注和/或側(cè)注開放式設(shè)計(jì)鈦合金鑄件的澆注系統(tǒng)，設(shè)置1根直澆道和多根內(nèi)澆道；澆注位置選擇在鑄件的薄壁區(qū)域，根據(jù)澆注高度，設(shè)置多層內(nèi)澆道，布局在鑄件外輪廓；鑄件上端設(shè)置多個(gè)出氣孔，利于鑄件排氣；根據(jù)鑄件開敞位置的結(jié)構(gòu)，設(shè)置加強(qiáng)筋，加強(qiáng)筋的厚度與鑄件壁厚相等；根據(jù)鑄件的尺寸公差和結(jié)構(gòu)，設(shè)置鑄件的收縮率為0.5％～0.8％，非加工面設(shè)置0.5～1mm的工藝補(bǔ)正量，鑄件所有表面增加0.5～1mm的刷涂料量；石墨芯與外模之間采用內(nèi)嵌定位；

S2、石墨型涂層，具體包括：

S2.1、石墨型組裝前，對(duì)每塊石墨進(jìn)行激光三維掃描，型面誤差控制在±0.2mm以內(nèi)；

S2.2、將石墨塊置于真空除氣爐中進(jìn)行真空除氣；

S2.3、在粘結(jié)劑中連續(xù)加入200～400目的Y₂O₃粉，邊攪拌邊加入潤濕劑和消泡劑，配制成流杯粘度為30～35s的涂料；

S2.4、用風(fēng)管和砂紙對(duì)外模、澆杯及內(nèi)澆道接觸鈦液的內(nèi)表面進(jìn)行清理，用步驟S2.3配制的涂料對(duì)清理后的表面進(jìn)行涂刷，涂刷5～10遍，自然干燥；

S2.5、將刷完涂料的石墨塊置于真空除氣爐中二次除氣；

S2.6、當(dāng)石墨塊冷卻到室溫后，用砂紙對(duì)涂層進(jìn)行打磨，并去除掉落的粉塵顆粒；將清理完畢的石墨塊組裝成石墨型等待澆注；

S3、鑄件后處理：石墨型澆注完畢后，冷卻到100℃以下開始清理石墨型，對(duì)鑄件進(jìn)行熱等靜壓和退火處理。

進(jìn)一步地，在步驟S1中，直澆道為直徑φ60～φ110mm的圓柱；內(nèi)澆道為直徑φ60～φ80mm的圓柱。

進(jìn)一步地，在步驟S1中，鑄件上端設(shè)置10～30個(gè)直徑φ3～φ5mm出氣孔。