一種大型薄壁鈦合金鑄件的石墨型鑄造方法
【專利摘要】一種大型薄壁鈦合金鑄件的石墨型鑄造方法，該方法包括以下步驟：石墨模具的制備、石墨鑄型的組裝與澆鑄成型；在組裝石墨鑄型之前對所制備的石墨模具進(jìn)行涂層處理，涂層處理包括調(diào)配涂料、石墨模具表面處理、石墨模具表面刷涂與噴涂涂層、真空除氣和打磨。本發(fā)明優(yōu)化了石墨鑄型型腔的表面結(jié)構(gòu)，在生產(chǎn)石墨型鑄件時(shí)，可以有效提高石墨型鑄件的表面質(zhì)量，鈦鑄件表面粗糙度能夠達(dá)到6.3μm的水平，達(dá)到了熔模精密鈦合金鑄件的水平，還能大幅提高薄壁鑄件的充型極限，保證的薄壁鈦合金鑄件充型完整，提高大型薄壁鈦鑄件的研制成品率。
【專利說明】
一種大型薄壁鈦合金鑄件的石墨型鑄造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于鈦合金鑄件鑄造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種大型薄壁鈦合金鑄件的石墨型鑄造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鈦合金鑄件目前比較成熟的生產(chǎn)方式有兩種，一種是熔模精密鑄造，另一種是機(jī)加工石墨型鑄造。
[0003]把熔模精密鑄造應(yīng)用于薄壁鈦合金鑄件的生產(chǎn)，獲得的鑄件外觀質(zhì)量好，但是采用熔模精密鑄造生產(chǎn)大型薄壁鈦鑄件的生產(chǎn)過程中，在蠟?zāi)ｋA段的變形不易控制，蠟?zāi)５淖冃卧斐勺罱K鑄件尺寸超差，嚴(yán)重時(shí)造成鑄件報(bào)廢，且鑄件成品率較低。若采用機(jī)加工石墨型鑄造生產(chǎn)大型薄壁鈦合金鑄件，由于石墨型的導(dǎo)熱性好，蓄熱系數(shù)高，獲得的鑄件表面易產(chǎn)生微裂紋，且充型極限低。另外，采用機(jī)加工石墨型鑄造生產(chǎn)薄壁鑄件時(shí)，在薄壁部位經(jīng)常出現(xiàn)澆不足的現(xiàn)象。但是石墨型鈦鑄件變形量較小，在保證鑄件充型完整的情況下，其成品率高。
[0004]因此，有必要研究一種石墨型大型薄壁鈦合金鑄件的工藝方法，一方面可以降低鑄件變形提尚鑄件成品率；另一方面，在機(jī)加工石墨型鑄造方法的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了大型薄壁鈦鑄件的生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種大型薄壁鈦合金鑄件的石墨型鑄造方法，在進(jìn)行澆鑄液澆鑄之前，對石墨模具進(jìn)行涂層處理，可以提高鑄件的表面質(zhì)量，使得鑄件充型完整，避免薄壁面澆不足的現(xiàn)象，提高了大型薄壁鈦鑄件的成品率。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種大型薄壁鈦合金鑄件的石墨型鑄造方法，該方法包括以下步驟:石墨模具的制備、石墨鑄型的組裝與澆鑄成型，其中，石墨鑄型由所制備的石墨模具組裝而成，其特征在于:在組裝石墨鑄型之前對所制備的石墨模具進(jìn)行涂層處理，涂層處理包括如下步驟:
步驟一:按照90?95:5?10的重量比將氧化釔和氧化鋯混合成混合粉體，再將混合粉體和硅溶膠按照3?6:1的重量比混合調(diào)配涂料膏，然后向涂料膏中加入卜2滴消泡劑，并攪拌至涂料膏出現(xiàn)流動(dòng)性后，向其中倒入稀釋液并攪拌均勻，得到刷涂涂料；
步驟二:將步驟一中的混合粉體和硅溶膠按照5?8:1的重量比混合均勻，得到噴涂涂料；
步驟三:在石墨模具上，對構(gòu)成石墨鑄型型腔的一面進(jìn)行表面清理，并用步驟一所調(diào)配的刷涂涂料將清理后表面上的坑洞填平；
步驟四:將步驟一中調(diào)配的刷涂涂料反復(fù)刷涂至經(jīng)步驟三處理的石墨模具表面，使得涂層厚度為0.1?0.3mm，并在干燥0.5~lh后，用氣槍將步驟二調(diào)配的噴涂涂料噴涂至上述涂層，使噴涂后的涂層呈均勻分布的亞光面； 步驟五:將經(jīng)步驟四處理的石墨模具放置于真空除氣爐中進(jìn)行真空除氣，爐內(nèi)加熱溫度為900±30°C，真空度<20Pa，保溫時(shí)間為3.5?4.5h后，石墨模具隨爐冷卻至300°C以下出爐；
步驟六:對出爐后的石墨模具進(jìn)行冷卻，當(dāng)冷卻至40°C以下時(shí)，用砂紙對石墨模具上的流痕和凸起進(jìn)行打磨，即完成涂層處理。
[0007]進(jìn)一步的，在石墨鑄型的組裝過程中，在對石墨模具每次裝型敲擊后，除去石墨鑄型型腔內(nèi)的粉塵顆粒。
[O008 ]進(jìn)一步的，所述步驟一調(diào)配的刷涂涂料的黏度為2 O ± 5 g / m i η，該黏度的檢測方法為:將一個(gè)尺寸大小為150_ X 150mm X Imm的標(biāo)準(zhǔn)樣塊蘸取刷涂涂料，使標(biāo)準(zhǔn)樣塊上的涂料自然滴在一天平上，并稱量在單位時(shí)間Imin內(nèi)所滴下涂料的重量，所得結(jié)果即為刷涂涂料的黏度。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
第一，利用本發(fā)明所制備的石墨型，可以有效提高石墨型鑄件的表面質(zhì)量，鈦鑄件表面粗糙度能夠達(dá)到6.3μπι的水平，還能大幅提高薄壁鑄件的充型極限，保證的薄壁鈦合金鑄件充型完整，提尚大型薄壁欽鑄件的研制成品率。
[0010]第二，本發(fā)明的工序流程操作簡單，在傳統(tǒng)的機(jī)加工石墨型的鑄件上增的涂層處理工序，操作簡單，相對鈦合金鑄件的生產(chǎn)周期，其增加工時(shí)可以忽略。
[0011 ]第三，成本低，石墨涂層選用粉體及液體的成本較低，一件大型石墨型薄壁鑄件成本只增加了2000元左右，該成本相對于鑄件的總體成本可以忽略不計(jì)。
[0012]第四，利用本發(fā)明制備的石墨型生產(chǎn)的鈦合金鑄件表面質(zhì)量高，對石墨型進(jìn)行處理后的鈦合金鑄件表面粗糙度從12.5μπι提高到了 6.3μπι，達(dá)到了熔模精密鈦合金鑄件的水平，且鑄件表面的流痕、裂紋等缺陷明顯減少，減少了鑄件修整的時(shí)間，提高了鑄件生產(chǎn)的工作效率。
[0013]第五，可大幅提高薄壁鑄件的充型極限，常規(guī)的機(jī)加工石墨型4mm薄壁鈦合金鑄件的充型極限為200 ± 20mm，經(jīng)過涂層處理后的充型極限可提高至300 ± 20mm，保障的鑄件的充型完整，提尚了鑄件的成品率。
[0014]第六，用本發(fā)明所調(diào)配的刷涂涂料和噴涂涂料形成的涂層與石墨型的結(jié)合力強(qiáng)，并且，經(jīng)過高溫除氣后，石墨型上的涂層也不會(huì)脫落，因此能夠有效保障鈦鑄件的內(nèi)部質(zhì)量。
【附圖說明】
[0015]圖1是鈦合金鑄件兩種鑄造工藝的比較。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面通過具體的實(shí)施方式，以生產(chǎn)大型薄壁進(jìn)氣道鑄件(總體尺寸:379X191 X1960mm，鑄件約7 0%的面積為4mm薄壁結(jié)構(gòu))所用的機(jī)加工石墨型為例，對本發(fā)明所述的技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步的說明，。
[0017]實(shí)施例1: 一種大型薄壁鈦合金鑄件的石墨型鑄造方法，該方法包括以下步驟:石墨模具的制備、石墨鑄型的組裝與澆鑄成型，其中，石墨鑄型由所制備的石墨模具組裝而成，澆鑄進(jìn)氣道鑄件所用的石墨鑄型由42塊石墨模具組成，利用石墨模具組裝石墨鑄型之前需要對其中的33塊石墨模具進(jìn)行涂層處理，涂層處理包括如下步驟:
(1)按照95:5的重量比將氧化釔和氧化鋯混合成混合粉體，再將混合粉體和硅溶膠按照4.5:1的重量比混合調(diào)配涂料膏，然后向涂料膏中加入I滴消泡劑，并攪拌至涂料膏出現(xiàn)流動(dòng)性后，向其中倒入稀釋液并攪拌至涂料黏度達(dá)到15 g/min，得到刷涂涂料；
(2)將步驟(I)中的混合粉體和硅溶膠按照6:1的重量比混合均勻，得到噴涂涂料；
(3)在石墨模具中，對構(gòu)成石墨鑄型型腔的一面進(jìn)行表面清理；
(4)用步驟(I)所調(diào)配的刷涂涂料將清理后的石墨模具表面的坑洞填平；
(5)將步驟(I)中調(diào)配的刷涂涂料反復(fù)刷涂至經(jīng)步驟(4)處理的石墨模具表面，使得涂層厚度為0.1mm，并在干燥0.5h后，用氣槍將步驟(2)調(diào)配的噴涂涂料噴涂至上述刷涂所得的涂層上，使噴涂后的涂層呈均勻分布的亞光面；
(6)將經(jīng)步驟(5)處理的石墨模具放置于真空除氣爐中進(jìn)行真空除氣，爐內(nèi)加熱溫度為8700C，真空度< 20Pa，保溫時(shí)間為3.5h后，石墨模具隨爐冷卻至300°C以下出爐；
(7)對出爐后的石墨模具進(jìn)行冷卻，當(dāng)冷卻至40°C以下時(shí)，用200目的砂紙對石墨模具涂層上的流痕和凸起進(jìn)行打磨；
(8)對經(jīng)步驟(7)打磨后的石墨模具進(jìn)行組型，以組成石墨鑄型，并在每次裝型敲擊后，用吸塵器或壓縮空氣除去型腔內(nèi)的粉塵顆粒。
[0018]實(shí)施例2:—種大型薄壁鈦合金鑄件的石墨型鑄造方法，該方法包括以下步驟:石墨模具的制備、石墨鑄型的組裝與澆鑄成型，其中，石墨鑄型由所制備的石墨模具組裝而成，澆鑄進(jìn)氣道鑄件所用的石墨鑄型由42塊石墨模具組成，利用石墨模具組裝石墨鑄型之前需要對其中的33塊石墨模具進(jìn)行涂層處理，涂層處理包括如下步驟:
(1)按照90:10的重量比將氧化釔和氧化鋯混合成混合粉體，再將混合粉體和硅溶膠按照3:1的重量比混合調(diào)配涂料膏，然后向涂料膏中加入2滴消泡劑，并攪拌至涂料膏出現(xiàn)流動(dòng)性后，向其中倒入稀釋液并攪拌至涂料黏度達(dá)到25 g/min，得到刷涂涂料；
(2)將步驟(I)中的混合粉體和硅溶膠按照5:1的重量比混合均勻，得到噴涂涂料；
(3)在石墨模具中，對構(gòu)成石墨鑄型型腔的一面進(jìn)行表面清理；
(4)用步驟(I)所調(diào)配的刷涂涂料將清理后的石墨模具表面的坑洞填平；
(5)將步驟(I)中調(diào)配的刷涂涂料反復(fù)刷涂至經(jīng)步驟(4)處理的石墨模具表面，使得涂層厚度為0.3mm，并在干燥Ih后，用氣槍將步驟(2)調(diào)配的噴涂涂料噴涂至上述刷涂所得的涂層上，使噴涂后的涂層呈均勻分布的亞光面；
(6)將經(jīng)步驟(5)處理的石墨模具放置于真空除氣爐中進(jìn)行真空除氣，爐內(nèi)加熱溫度為9300C，真空度< 20Pa，保溫時(shí)間為4.5h后，石墨模具隨爐冷卻至300°C以下出爐；
(7)對出爐后的石墨模具進(jìn)行冷卻，當(dāng)冷卻至40°C以下時(shí)，用200目的砂紙對石墨模具涂層上的流痕和凸起進(jìn)行打磨；
(8)對經(jīng)步驟(7)打磨后的石墨模具進(jìn)行組型，以組成石墨鑄型，并在每次裝型敲擊后，用吸塵器或壓縮空氣除去型腔內(nèi)的粉塵顆粒。
[0019]實(shí)施例3:—種大型薄壁鈦合金鑄件的石墨型鑄造方法，該方法包括以下步驟:石墨模具的制備、石墨鑄型的組裝與澆鑄成型，其中，石墨鑄型由所制備的石墨模具組裝而成，澆鑄進(jìn)氣道鑄件所用的石墨鑄型由42塊石墨模具組成，利用石墨模具組裝石墨鑄型之前需要對其中的33塊石墨模具進(jìn)行涂層處理，涂層處理包括如下步驟:
(1)按照92:8的重量比將氧化釔和氧化鋯混合成混合粉體，再將混合粉體和硅溶膠按照6:1的重量比混合調(diào)配涂料膏，然后向涂料膏中加入I滴消泡劑，并攪拌至涂料膏出現(xiàn)流動(dòng)性后，向其中倒入稀釋液并攪拌至涂料黏度達(dá)到20 g/min，得到刷涂涂料；
(2)將步驟(I)中的混合粉體和硅溶膠按照8:1的重量比混合均勻，得到噴涂涂料；
(3)在石墨模具中，對構(gòu)成石墨鑄型型腔的一面進(jìn)行表面清理；
(4)用步驟(I)所調(diào)配的刷涂涂料將清理后的石墨模具表面的坑洞填平；
(5)將步驟(I)中調(diào)配的刷涂涂料反復(fù)刷涂至經(jīng)步驟(4)處理的石墨模具表面，使得涂層厚度為0.2mm，并在干燥0.5h后，用氣槍將步驟(2)調(diào)配的噴涂涂料噴涂至刷涂所得的涂層上，使噴涂后的涂層表面呈均勻分布的亞光面；
(6)將經(jīng)步驟(5)處理的石墨模具放置于真空除氣爐中進(jìn)行真空除氣，爐內(nèi)加熱溫度為900°C，真空度< 20Pa，保溫時(shí)間為4h后，石墨模具隨爐冷卻至300°C以下出爐；
(7)對出爐后的石墨模具進(jìn)行冷卻，當(dāng)冷卻至40°C以下時(shí)，用200目的砂紙對石墨模具涂層上的流痕和凸起進(jìn)行打磨；
(8)對經(jīng)步驟(7)打磨后的石墨模具進(jìn)行組型，以組成石墨鑄型，并在每次裝型敲擊后，用吸塵器或壓縮空氣除去型腔內(nèi)的粉塵顆粒。
[0020]在以上實(shí)施例中，刷涂涂料的黏度檢測方法為:將一個(gè)尺寸大小為150mmX 150mmX Imm的標(biāo)準(zhǔn)樣塊蘸取刷涂涂料，使標(biāo)準(zhǔn)樣塊上的涂料自然滴在一天平上，并稱量在單位時(shí)間Imin內(nèi)所滴下涂料的重量，所得結(jié)果即為刷涂涂料的黏度。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種大型薄壁鈦合金鑄件的石墨型鑄造方法，該方法包括以下步驟:石墨模具的制備、石墨鑄型的組裝與澆鑄成型，其中，石墨鑄型由所制備的石墨模具組裝而成，其特征在于:在組裝石墨鑄型之前對所制備的石墨模具進(jìn)行涂層處理，涂層處理包括如下步驟: 步驟一:按照90?95: 5?10的重量比將氧化釔和氧化鋯混合成混合粉體，再將混合粉體和硅溶膠按照3?6:1的重量比混合調(diào)配涂料膏，然后向涂料膏中加入I?2滴消泡劑，并攪拌至涂料膏出現(xiàn)流動(dòng)性后，向其中倒入稀釋液并攪拌均勻，得到刷涂涂料； 步驟二:將步驟一中的混合粉體和硅溶膠按照5?8:1的重量比混合均勻，得到噴涂涂料； 步驟三:在石墨模具上，對構(gòu)成石墨鑄型型腔的一面進(jìn)行表面清理，并用步驟一所調(diào)配的刷涂涂料將清理后表面上的坑洞填平； 步驟四:將步驟一中調(diào)配的刷涂涂料反復(fù)刷涂至經(jīng)步驟三處理的石墨模具表面，使得涂層厚度為0.1?0.3mm，并在干燥0.5~lh后，用氣槍將步驟二調(diào)配的噴涂涂料噴涂至上述涂層，使噴涂后的涂層呈均勻分布的亞光面； 步驟五:將經(jīng)步驟四處理的石墨模具放置于真空除氣爐中進(jìn)行真空除氣，爐內(nèi)加熱溫度為900±30°C，真空度<20Pa，保溫時(shí)間為3.5?4.5h后，石墨型組件隨爐冷卻至300°C以下出爐； 步驟六:對出爐后的石墨模具進(jìn)行冷卻，當(dāng)冷卻至40°C以下時(shí)，用砂紙對石墨模具涂層上的流痕和凸起進(jìn)行打磨，即完成涂層處理。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大型薄壁鈦合金鑄件的石墨型鑄造方法，其特征在于:在石墨鑄型的組裝過程中，在對石墨模具每次裝型敲擊后，除去石墨鑄型型腔內(nèi)的粉塵顆粒。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大型薄壁鈦合金鑄件的石墨型鑄造方法，其特征在于:步驟一所調(diào)配的刷涂涂料的黏度為20±5g/min。
【文檔編號】B22C9/06GK105880464SQ201610381112
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月1日
【發(fā)明人】孫宏喆, 包淑娟, 李偉東, 賈國成, 姬戰(zhàn)利, 楊紅霞
【申請人】洛陽雙瑞精鑄鈦業(yè)有限公司