專利名稱：一種耐腐蝕大比重鈦合金球體及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鑄造鈦合金材料技術(shù)，特別是涉及一種新型耐腐蝕高比重 鈦合金球體及其制造方法。
背景技術(shù)：
艇用升浮球閥內(nèi)球體依靠水壓而升降，工作時(shí)球體浮升，停止工作時(shí)球體
靠自重關(guān)閉。目前國內(nèi)升浮閥門內(nèi)球體的材料為Crl8鋼制球體，耐海水腐蝕性 能、耐沖刷性能較差，使用壽命很短，使用一段時(shí)間后造成升浮設(shè)備專用球閥 內(nèi)球體損壞頻繁。國內(nèi)外艇上球閥均采用鋼閥材料，使得一直存在的問題沒有 得到解決。
因此，迫切需要一種耐蝕大比重鈦合金球，解決升浮球閥內(nèi)球體存在的腐 蝕問題，大幅度提高現(xiàn)用升浮設(shè)備專用閥門內(nèi)球體的使用壽命，減少升浮用專 用球閥內(nèi)球體的更換次數(shù)，增強(qiáng)升浮設(shè)備的可靠性能。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種新型耐腐蝕高比重鈦合金球體，解 決升浮球閥內(nèi)球體存在的腐蝕問題，大幅度提高現(xiàn)用升浮設(shè)備專用閥門內(nèi)球體 的使用壽命，同時(shí)減少升浮用專用球閥內(nèi)球體的更換次數(shù)，增強(qiáng)升浮設(shè)備的可 靠性能。
本發(fā)明進(jìn)一步解決的技術(shù)問題是提供一種耐腐蝕高比重鈦合金球體的制備方法。
本發(fā)明通過采用如下技術(shù)方案達(dá)到解決上述問題的目的本發(fā)明的耐腐蝕高比重鈦合金球體，由鉛球表面層覆蓋純鈦或鈦合金材料 制備，球體由兩部分組成心部為金屬鉛球，外部為純鈦或鈦合金。由于鈦及 鈦合金具有很好的耐腐蝕性能，密度大約4.5g/cm3，通過加入大比重Pb元素和
合理的球體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以滿足艇用升浮球閥內(nèi)球體的密度和耐腐蝕性能要求。
本發(fā)明的耐腐蝕高比重鈦合金球體，其更優(yōu)選的技術(shù)方案是金屬鉛球外 部純鈦或鈦合金的壁厚大于2mm。
如果升浮設(shè)備專用球閥內(nèi)球體全部采用鈦或鈦合金，則球體重量將減少至 原鋼球體的約50%，將影響到球閥初始密封壓力的建立，為此，在提高球體耐 腐蝕性能的前提下，采用鉛球表面覆蓋鈦或鈦合金的鑄造新工藝來滿足潛艇用 升浮球閥內(nèi)球體對(duì)密度的要求；同時(shí)，為了保證球體表面的加工性能和球體的 沖擊強(qiáng)度，鈦或鈦合金殼的壁厚要求大于2mm。
本發(fā)明耐腐蝕高比重鈦合金球體的制備方法是首先將鉛球固定于機(jī)加工 石墨模具的球形型腔屮心處，使放入的鉛球不與石墨壁接觸，并力爭做到鉛球 位置在型腔的正中心。其次，采用真空感應(yīng)爐或真空自耗電極凝殼爐熔煉并澆 鑄純鈦或鈦合金材料，使純鈦或鈦合金熔液充型以上石墨型殼。最后，對(duì)以上 澆鑄好的耐腐蝕高比重鈦合金球體鑄件進(jìn)行機(jī)加工和研磨，以滿足球體使用時(shí) 尺寸精度的要求。 -
所述的制備方法，優(yōu)選的技術(shù)方案是鉛球在石墨模具球形型腔中心固定
的具體操作方法是在鉛球和石墨壁上分別一一對(duì)應(yīng)進(jìn)行鉆孔，并用純鈦或鈦合 金絲放入孔中連接鉛球與石墨壁，使鉛球不與石墨壁接觸，且鉛球位于石墨模 具球形型腔中心。具體方法可以見圖l所示。
所述的制備方法，優(yōu)選的技術(shù)方案也可以是真空自耗電極凝殼爐熔煉澆 鑄時(shí)允許工作真空度0.9-15Pa，熔煉電流20000-25000Pa，工作電壓20-50V; 真空感應(yīng)爐熔煉澆鑄時(shí)允許熔煉真空度2.0-15Pa，熔煉功率200-300KW。
通過采用以上的技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)了耐腐蝕高比重鈦合金球體材料的結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)及球體制備，本發(fā)明具有以下效果(1) 該球體具有類似于常用艇用升浮球閥內(nèi)鋼制球體的密度，數(shù)值為7.0
-9.0g/cm3，滿足球體的密度要求。
(2) 該球體具有等同于純鈦或鈦合金的耐腐蝕性能，和耐沖刷性能，可以 提高艇用升浮球閥內(nèi)球體的使用壽命，增強(qiáng)升浮設(shè)備的可靠性能。
(3) 球體研制成功對(duì)更換維修起到關(guān)鍵性的作用，應(yīng)用前景很好，經(jīng)濟(jì)效
益將十分明顯。
圖1是本發(fā)明的鉛球在石墨模具球形型腔中心固定示意圖。 其中，1是心部的鉛球，2、 4分別為石墨模具的上下型，3為連接鉛球與 石墨壁的鈦或鈦合金絲。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1:
制造直徑030.162的艇用升浮球閥內(nèi)球體。該球體由兩部分組成心部為
直徑026mm金屬鉛，外部為殼層壁厚約為2mm的TC4鈦合金。TC4鈦合金的 密度為4.45g/cm3，鉛密度11.34 g/cm3，通過在直徑026mm金屬鉛球表面層覆 蓋鈦合金，實(shí)現(xiàn)球體的密度值為8.9 g/cm3，能較好地滿足升浮設(shè)備專用球閥對(duì) 球體的密度要求。
該球體的制造方法如下
(1) 制造石墨模具共兩套 一套要求石墨模具內(nèi)部孔徑為030mm，該模 具用于澆鑄030mm鉛球，澆鑄完成后，將該030mm鉛球加工成較高精度的 026mm鉛球。另一套要求石墨模具內(nèi)部孔徑為036mm，澆鑄前將較高精度的 026mm鉛球牢固地固定于該模具球形型腔的正中心位置，固定方法如說明書附 圖所示。
(2) 在不銹鋼容器中裝入Pb金屬塊，在加熱爐中加熱至45(TC，使Pb完 全熔化。將熔化后的Pb金屬液澆入內(nèi)部孔徑為30mm石墨模具中。澆鑄完成后， 將該030mm鉛球加工成較高精度的026mm鉛球。(3)將026mm的Pb球放入第二套石墨模具中的036mm內(nèi)部孔中，并使 放入的Pb球不與石墨壁接觸，力爭做到鉛球位置在孔洞的中心，鉛球的固定方 法如附圖1所示，在鉛球的外面下部至少選擇三個(gè)點(diǎn)進(jìn)行鉆孔，并在石墨模具 的對(duì)應(yīng)位置鉆孔，澆鑄前在感應(yīng)爐爐腔內(nèi)對(duì)石墨模具進(jìn)行組裝加固，用鈦合金 絲連接鉛球與石墨壁，使鉛球不與石墨壁接觸，且鉛球位于石墨模具球形型腔 中心。
(4) 真空感應(yīng)爐熔煉ZTC4鈦合金，熔化完后澆注以上加同好的石墨型 殼。預(yù)抽真空度3.2Pa，熔煉過程中真空度為3.2-15Pa，熔煉功率為200KW， 鈦合金全部熔化后即開始澆注，澆鑄方式為靜澆方式。
(5) 對(duì)以上澆鑄好的耐腐蝕高比重鈦合金球體鑄件進(jìn)行機(jī)加工和研磨成 030.162的球體。
權(quán)利要求
1、一種耐腐蝕大比重鈦合金球體，其特征在于球體由鉛球表面層覆蓋純鈦或鈦合金材料制備，球體的心部為金屬鉛球，球體的外部為純鈦或鈦合金。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述耐腐蝕大比重鈦合金球體，其特征在于金屬鉛球 外部純鈦或鈦合金的壁厚大于2mm。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述耐腐蝕大比重鈦合金球體的制造方法，其特征在于首先將鉛球固定于機(jī)加工石墨模具的球形型腔中心處，使放入的鉛球不與石墨壁接觸，并力爭做到鉛球位置在型腔的正中心；其次，采用真空感應(yīng)爐或真空 自耗電極凝殼爐熔煉并澆鑄純鈦或鈦合金材料，使純鈦或鈦合金熔液充型以上 石墨型殼；最后，對(duì)以上澆鑄好的耐腐蝕高比重鈦合金球體鑄件進(jìn)行機(jī)加工和 研磨，以滿足尺寸精度的要求。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述耐腐蝕大比重鈦合金球體的制造方法，其特征在 于鉛球在石墨模具球形型腔中心固定方法是在鉛球和石墨壁上分別一一對(duì)應(yīng) 進(jìn)行鉆孔，并用純鈦或鈦合金絲放入孔中連接鉛球與石墨壁，使鉛球不與石墨 壁接觸，且鉛球位于石墨模具球形型腔中心。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述耐腐蝕大比重鈦合金球體的制造方法，其特征在 于真空自耗電極凝殼爐熔煉澆鑄時(shí)允許工作真空度0.9-15Pa，熔煉電流 20000-25000Pa，工作電壓20-50V;真空感應(yīng)爐熔煉澆鑄時(shí)允許熔煉真空度 2.0-15Pa，熔煉功率200-300KW。
全文摘要
本發(fā)明介紹了一種耐腐蝕高比重鈦合金球體及其制造方法，球體由鉛球表面層覆蓋純鈦或鈦合金材料制備，金屬鉛球外部純鈦或鈦合金的壁厚大于2mm。其制造方法是將鉛球固定于石墨模具的球形中心，在鉛球和石墨壁上分別一一對(duì)應(yīng)進(jìn)行鉆孔，并用純鈦或鈦合金絲連接；然后熔煉并澆鑄鈦合金材料，最后對(duì)球體鑄件加工以滿足要求。本發(fā)明的球體具有類似于鋼制球體的密度，滿足球體的密度要求；球體具有等同于純鈦或鈦合金的耐腐蝕性能和耐沖刷性能，可以提高艇用升浮球閥內(nèi)球體的使用壽命，增強(qiáng)升浮設(shè)備的可靠性能；本發(fā)明的應(yīng)用前景很好，經(jīng)濟(jì)效益明顯。
文檔編號(hào)F16K1/14GK101482183SQ200910064180
公開日2009年7月15日 申請(qǐng)日期2009年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月6日
發(fā)明者周洪強(qiáng), 楊學(xué)東, 陸峻楓 申請(qǐng)人:洛陽雙瑞精鑄鈦業(yè)有限公司