帶有異形內(nèi)孔的鈦或鈦合金鑄件的鑄造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鑄造技術(shù)領(lǐng)域，涉及對帶有異形內(nèi)孔的鈦或鈦合金鑄件鑄造方法的改 進。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著工業(yè)的發(fā)展，鈦合金鑄件的形體和結(jié)構(gòu)趨于大型、整體和薄壁方向發(fā)展，對鑄 造工藝生產(chǎn)有復(fù)雜內(nèi)腔的鈦合金鑄件提出更高的要求。圖1是一種帶有異形內(nèi)孔的鈦或鈦 合金鑄件的局部剖視圖，在鑄件1的內(nèi)部有異形內(nèi)孔la。為了成型異形內(nèi)孔la，通常，鈦合 金鑄件的復(fù)雜內(nèi)腔主要有兩種成形方式：第一種、陶瓷型芯法，在鑄件有內(nèi)腔的位置預(yù)置陶 瓷型芯，在鑄件成形后脫除。其缺點是：該方法易出現(xiàn)脫芯難、成本高、效率低等問題。第二 種、金屬型芯法，將金屬管預(yù)先安裝在鑄型內(nèi)，利用鑄件澆注充型過程使金屬熔液和鑲嵌體 熔合為一個整體，而金屬管的內(nèi)腔則成為鑄件的內(nèi)腔，如中國發(fā)明專利CN102806311A申請 公開的一種鈦合金熔模鑄件復(fù)雜管道成形工藝。其缺點是：第一、雖然該方法對于內(nèi)腔直徑 < 10_的鑄件可一次成形，但金屬管與鑄件之間的熔合效果很差，金屬管與鑄件本體之間 存在< 0. 05_的結(jié)合間隙，直接影響鑄件的性能和使用的可靠性。第二、難以成型具有異 形內(nèi)腔的鑄件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是：提供一種改進的帶有異形內(nèi)孔的鈦或鈦合金鑄件鑄造方法，以 便避免采用陶瓷型芯法時出現(xiàn)的脫芯難、成本高、效率低等問題；同時，保證鑄件的性能和 使用的可靠性。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：帶有異形內(nèi)孔的鈦或鈦合金鑄件的鑄造方法，所鑄造的鑄 件1的內(nèi)部帶有鑄件異形內(nèi)孔la;其特征在于，采用熔模鑄造方法進行鈦或鈦合金鑄件的 鑄造，鑄造的步驟如下：
[0005] 1、制備鑲嵌體：
[0006] 1. 1、根據(jù)鑄件的三維模型建立鑲嵌體3的三維模型，采用機械加工方法制作鑲嵌 體毛坯，鑲嵌體毛坯帶有鑲嵌體異形內(nèi)孔2,鑲嵌體異形內(nèi)孔2的形狀和尺寸與鑄件異形內(nèi) 孔la的形狀和尺寸相同；鑲嵌體毛坯帶有通孔定位端和實心定位端，通孔定位端由通孔鑲 嵌部分3a和通孔定位部分3b組成，通孔鑲嵌部分3a被包裹在鑄件1內(nèi)部，是構(gòu)成鑲嵌體 異形內(nèi)孔2的一部分，通孔定位部分3b伸出鑄件1表面的外面，通孔定位部分3b的長度是 在鑄件1表面的基礎(chǔ)上向表面外延長t= 5mm~20mm,實心定位端由實心鑲嵌部分3c和 實心定位部分3d組成，實心鑲嵌部分3c被包裹在鑄件1內(nèi)部，實心定位部分3d伸出鑄件 1表面的外面，實心定位部分3d的長度是在鑄件1表面的基礎(chǔ)上向表面外延長t;鑲嵌體毛 還的壁厚為1mm~5mm;鑲嵌體3的材質(zhì)為鈦或與鈦合金鑄件相同的材質(zhì)；
[0007] 1. 2、對鑲嵌體毛坯進行壁厚減?。罕诤駵p薄的步驟是：
[0008] 1. 2. 1、計算機模擬澆注：首先通過計算機數(shù)值模擬的方法進行澆注過程模擬，得 出鑲嵌體毛坯與鑄件1的熔合效果；
[0009] 1. 2. 2、壁厚減薄：對上述鑲嵌體毛坯與鑄件1的熔合率進行檢查，找出熔合率不 合格的區(qū)域，對熔合率不合格區(qū)域的鑲嵌體毛坯的壁厚進行減薄，減薄的幅度為0. 〇5_~ 0. 1mm;熔合率不合格是指未熔合或者熔合率低于50%;
[0010] 1. 2. 3、重復(fù)步驟1. 2. 1~1. 2. 2,直到熔合率滿足要求為止；
[0011] 1. 2. 4、根據(jù)熔合率滿足要求時所確定的鑲嵌體毛坯的壁厚，在對鑲嵌體毛坯的通 孔定位部分3b和實心定位部分3d進行保護后，對鑲嵌體毛坯通過化銑進行壁厚減薄，壁厚 減薄以后成為鑲嵌體3;
[0012] 2、壓制蠟型：根據(jù)鑄件圖紙和鑲嵌體圖紙制作蠟型模具，利用通孔定位部分3b和 實心定位部分3d將鑲嵌體3固定在蠟型模具中，壓制出含有鑲嵌體3的蠟型4,鑲嵌體3上 的通孔鑲嵌部分3a和實心鑲嵌部分3c被蠟包覆，通孔定位部分3b和實心定位部分3d未 被蠟包覆；
[0013] 3、制殼：按照正常的型殼制造工序制造型殼，脫蠟后，鑲嵌體3通過通孔定位部分 3b和實心定位部分3d固定在型殼內(nèi)腔中；型殼培燒溫度為700~950°C;
[0014] 4、澆注：按照正常的澆注工藝進行澆注；
[0015] 5、切割：將鑄件上殘留的澆注系統(tǒng)、通孔定位部分3b和實心定位部分3d切除獲得 鈦或鈦合金鑄件。
[0016] 本發(fā)明的優(yōu)點是：提供了一種改進的帶有異形內(nèi)孔的鈦或鈦合金鑄件鑄造方法， 能避免采用陶瓷型芯法時出現(xiàn)的脫芯難、成本高、效率低等問題；同時，保證了鑄件的性能 和使用的可靠性。
【附圖說明】
[0017]圖1是一種帶有異形內(nèi)孔的鈦或鈦合金鑄件的局部剖視圖。
[0018] 圖2是本發(fā)明中鑄件蠟型的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖3是采用本發(fā)明方法成型的鈦或鈦合金鑄件的局部剖視圖。
[0020] 圖中：1、鑄件，la、鑄件異形內(nèi)孔，2、鑲嵌體異形內(nèi)孔，3、鑲嵌體，3a、通孔鑲嵌部 分，3b、通孔定位部分，3c、實心鑲嵌部分，3d、實心定位部分，4、蠟型。
【具體實施方式】
[0021] 下面對本發(fā)明做進一步詳細(xì)說明。參見圖1至圖3,帶有異形內(nèi)孔的鈦或鈦合金鑄 件的鑄造方法，所鑄造的鑄件1的內(nèi)部帶有鑄件異形內(nèi)孔la;其特征在于，采用熔模鑄造方 法進行鈦或鈦合金鑄件的鑄造，鑄造的步驟如下：
[0022] 1、制備鑲嵌體：
[0023] 1. 1、根據(jù)鑄件的三維模型建立鑲嵌體3的三維模型，采用機械加工方法制作鑲嵌 體毛坯，鑲嵌體毛坯帶有鑲嵌體異形內(nèi)孔2,鑲嵌體異形內(nèi)孔2的形狀和尺寸與鑄件異形內(nèi) 孔la的形狀和尺寸相同；鑲嵌體毛坯帶有通孔定位端和實心定位端，通孔定位端由通孔鑲 嵌部分3a和通孔定位部分3b組成，通孔鑲嵌部分3a被包裹在鑄件1內(nèi)部，是構(gòu)成鑲嵌體 異形內(nèi)孔2的一部分，通孔定位部分3b伸出鑄件1表面的外面，通孔定位部分3b的長度是 在鑄件1表面的基礎(chǔ)上向表面外延長t= 5mm~20mm,實心定位端由實心鑲嵌部分3c和 實心定位部分3d組成，實心鑲嵌部分3c被包裹在鑄件1內(nèi)部，實心定位部分3d伸出鑄件 1表面的外面，實心定位部分3d的長度是在鑄件1表面的基礎(chǔ)上向表面外延長t;鑲嵌體毛 還的壁厚為1mm~5mm;鑲嵌體3的材質(zhì)為鈦或與鈦合金鑄件相同的材質(zhì)；
[0024]1. 2、對鑲嵌體毛坯進行壁厚減?。罕诤駵p薄的步驟是：
[0025] 1. 2. 1、計算機模擬澆注：首先通過計算機數(shù)值模擬的方法進行澆注過程模擬，得 出鑲嵌體毛坯與鑄件1的熔合效果；
[0026] 1. 2. 2、壁厚減?。簩ι鲜鲨偳扼w毛坯與鑄件1的熔合率進行檢查，找出熔合率不 合格的區(qū)域，對熔合率不合格區(qū)域的鑲嵌體毛坯的壁厚進行減薄，減薄的幅度為0. 〇5_~ 0. 1mm;熔合率不合格是指未熔合或者熔合率低于50% ;
[0027] 1. 2. 3、重復(fù)步驟1. 2. 1~1. 2. 2,直到熔合率滿足要求為止；
[0028] 1. 2. 4、根據(jù)熔合率滿足要求時所確定的鑲嵌體毛坯的壁厚，在對鑲嵌體毛坯的通 孔定位部分3b和實心定位部分3d進行保護后，對鑲嵌體毛坯通過化銑進行壁厚減薄，壁厚 減薄以后成為鑲嵌體3 ;
[0029] 2、壓制蠟型：根據(jù)鑄件圖紙和鑲嵌體圖紙制作蠟型模具，利用通孔定位部分3b和 實心定位部分3d將鑲嵌體3固定在蠟型模具中，壓制出含有鑲嵌體3的蠟型4,鑲嵌體3上 的通孔鑲嵌部分3a和實心鑲嵌部分3c被蠟包覆，通孔定位部分3b和實心定位部分3d未 被蠟包覆；
[0030] 3、制殼：按照正常的型殼制造工序制造型殼，脫蠟后，鑲嵌體3通過通孔定位部分 3b和實心定位部分3d固定在型殼內(nèi)腔中；型殼培燒溫度為700~950°C;
[0031] 4、澆注：按照正常的澆注工藝進行澆注，其中離心轉(zhuǎn)速為150~400轉(zhuǎn)/分。
[0032] 5、切割：將鑄件上殘留的澆注系統(tǒng)、通孔定位部分3b和實心定位部分3d切除獲得 鈦或鈦合金鑄件。
[0033] 本發(fā)明的工作原理是：根據(jù)鑄件異形內(nèi)孔的形狀預(yù)先制作鑲嵌體，利用鑄件澆注 時金屬熔液對鑲嵌體的包覆在鑄件內(nèi)一次成形鑄件異形內(nèi)孔。同時，通過計算機數(shù)值模擬 方法確定鑲嵌體毛坯的壁厚減薄方案，區(qū)別對待鑲嵌體毛坯上的不同區(qū)域，對鑲嵌體與鑄 件熔合率合格的區(qū)域進行局部保護，對熔合率不合格的區(qū)域通過減薄鑲嵌