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行涂層處理，涂層處理包括調配涂料、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。本發明優化了石墨鑄型型腔的表面結構，在生產石墨型鑄件時，可以有效提高石墨型鑄件的表面質量，鈦鑄件表面粗糙度能夠達到6.3μm的水平，達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
技術領域
[0001]本發明屬于鈦合金鑄件鑄造技術領域，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】
[0002]鈦合金鑄件目前比較成熟的生產方式有兩種，一種是熔模精密鑄造，另一種是機加工石墨型鑄造。
[0003]把熔模精密鑄造應用于薄壁鈦合金鑄件的生產，獲得的鑄件外觀質量好，但是采用熔模精密鑄造生產大型薄壁鈦鑄件的生產過程中，在蠟模階段的變形不易控制，蠟模的變形造成最終鑄件尺寸超差，嚴重時造成鑄件報廢，且鑄件成品率較低。若采用機加工石墨型鑄造生產大型薄壁鈦合金鑄件，由于石墨型的導熱性好，蓄熱系數高，獲得的鑄件表面易產生微裂紋，且充型極限低。另外，采用機加工石墨型鑄造生產薄壁鑄件時，在薄壁部位經常出現澆不足的現象。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，在機加工石墨型鑄造方法的基礎上實現了大型薄壁鈦鑄件的生產。
【發明內容】
[0005]本發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，在進行澆鑄液澆鑄之前，對石墨模具進行涂層處理，可以提高鑄件的表面質量，使得鑄件充型完整，避免薄壁面澆不足的現象，提高了大型薄壁鈦鑄件的成品率。
[0006]為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是: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流動性后，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，對構成石墨鑄型型腔的一面進行表面清理，并用步驟一所調配的刷涂涂料將清理后表面上的坑洞填平；
步驟四:將步驟一中調配的刷涂涂料反復刷涂至經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:將經步驟四處理的石墨模具放置于真空除氣爐中進行真空除氣，爐內加熱溫度為900±30°C，真空度<20Pa，保溫時間為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行冷卻，當冷卻至40°C以下時，用砂紙對石墨模具上的流痕和凸起進行打磨，即完成涂層處理。
[0007]進一步的，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的粉塵顆粒。
[O008 ]進一步的，所述步驟一調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:將一個尺寸大小為150_ X 150mm X Imm的標準樣塊蘸取刷涂涂料，使標準樣塊上的涂料自然滴在一天平上，并稱量在單位時間Imin內所滴下涂料的重量，所得結果即為刷涂涂料的黏度。
[0009]與現有技術相比，本發明的有益效果在于:
第一，利用本發明所制備的石墨型，可以有效提高石墨型鑄件的表面質量，鈦鑄件表面粗糙度能夠達到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，本發明的工序流程操作簡單，在傳統的機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周期，其增加工時可以忽略。
[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。
[0012]第四，利用本發明制備的石墨型生產的鈦合金鑄件表面質量高，對石墨型進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間，提高了鑄件生產的工作效率。
[0013]第五，可大幅提高薄壁鑄件的充型極限，常規的機加工石墨型4mm薄壁鈦合金鑄件的充型極限為200 ± 20mm，經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，用本發明所調配的刷涂涂料和噴涂涂料形成的涂層與石墨型的結合力強，并且，經過高溫除氣后，石墨型上的涂層也不會脫落，因此能夠有效保障鈦鑄件的內部質量。
【附圖說明】
[0015]圖1是鈦合金鑄件兩種鑄造工藝的比較。
【具體實施方式】
[0016]下面通過具體的實施方式，以生產大型薄壁進氣道鑄件(總體尺寸:379X191 X1960mm，鑄件約7 0%的面積為4mm薄壁結構)所用的機加工石墨型為例，對本發明所述的技術方案進行進一步的說明，。
[0017]實施例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流動性后，向其中倒入稀釋液并攪拌至涂料黏度達到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，對構成石墨鑄型型腔的一面進行表面清理；
(4)用步驟(I)所調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)中調配的刷涂涂料反復刷涂至經步驟(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)將經步驟(5)處理的石墨模具放置于真空除氣爐中進行真空除氣，爐內加熱溫度為8700C，真空度< 20Pa，保溫時間為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行冷卻，當冷卻至40°C以下時，用200目的砂紙對石墨模具涂層上的流痕和凸起進行打磨；
(8)對經步驟(7)打磨后的石墨模具進行組型，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的粉塵顆粒。
[0018]實施例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流動性后，向其中倒入稀釋液并攪拌至涂料黏度達到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，對構成石墨鑄型型腔的一面進行表面清理；
(4)用步驟(I)所調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)中調配的刷涂涂料反復刷涂至經步驟(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)將經步驟(5)處理的石墨模具放置于真空除氣爐中進行真空除氣，爐內加熱溫度為9300C，真空度< 20Pa，保溫時間為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行冷卻，當冷卻至40°C以下時，用200目的砂紙對石墨模具涂層上的流痕和凸起進行打磨；
(8)對經步驟(7)打磨后的石墨模具進行組型，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的粉塵顆粒。
[0019]實施例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流動性后，向其中倒入稀釋液并攪拌至涂料黏度達到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，對構成石墨鑄型型腔的一面進行表面清理；
(4)用步驟(I)所調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)中調配的刷涂涂料反復刷涂至經步驟(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)將經步驟(5)處理的石墨模具放置于真空除氣爐中進行真空除氣，爐內加熱溫度為900°C，真空度< 20Pa，保溫時間為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行冷卻，當冷卻至40°C以下時，用200目的砂紙對石墨模具涂層上的流痕和凸起進行打磨；
(8)對經步驟(7)打磨后的石墨模具進行組型，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的粉塵顆粒。
[0020]在以上實施例中，刷涂涂料的黏度檢測方法為:將一個尺寸大小為150mmX 150mmX Imm的標準樣塊蘸取刷涂涂料，使標準樣塊上的涂料自然滴在一天平上，并稱量在單位時間Imin內所滴下涂料的重量，所得結果即為刷涂涂料的黏度。
【主權項】
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流動性后，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，對構成石墨鑄型型腔的一面進行表面清理，并用步驟一所調配的刷涂涂料將清理后表面上的坑洞填平； 步驟四:將步驟一中調配的刷涂涂料反復刷涂至經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:將經步驟四處理的石墨模具放置于真空除氣爐中進行真空除氣，爐內加熱溫度為900±30°C，真空度<20Pa，保溫時間為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行冷卻，當冷卻至40°C以下時，用砂紙對石墨模具涂層上的流痕和凸起進行打磨，即完成涂層處理。2.根據權利要求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的粉塵顆粒。3.根據權利要求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
【發明人】孫宏喆, 包淑娟, 李偉東, 賈國成, 姬戰利, 楊紅霞
【申請人】洛陽雙瑞精鑄鈦業有限公司