CN103521715B - 一种含细长内腔的钛及钛合金精密铸件的制备方法 - Google Patents
一种含细长内腔的钛及钛合金精密铸件的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种含细长内腔的钛及钛合金精密铸件的制备方法，该铸件用于航空航天领域。该方法包括含内置金属型芯的蜡模制备、含内置金属型芯的型壳制备及熔炼浇铸。通过该方法制备的钛及钛合金铸件与内置金属型芯熔合良好，能够有效解决有细长内腔的钛及钛合金铸件，特别是薄壁精密铸件难于成型的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种含细长内腔的钛及钛合金精密铸件的制备方法，该铸件用于航空航天领域。
背景技术
钛及钛合金熔模铸造法生产有细长内腔的铸件主要通过使用预制的陶瓷型芯或金属型芯成形，并在铸件铸成后设法脱除。对于陶瓷型芯，当内腔较长或为异型、内径较细小时，存在脱芯难、铸件内壁光洁度低等问题。对于金属型芯，由于钛及钛合金的化学活性，常采用难熔金属制造型芯，但存在型芯无退让性、难于清理、成本高、应用受限制等问题。也有采用低熔点金属制造型芯，如公开号CN101745602A的中国发明专利申请公开一种钛合金熔模铸造用可熔金属型芯的制备方法，该金属型芯材料选择实心铝、镁、锌及其合金，并在金属型芯表面喷涂稀土氧化物。采用该专利中的金属型芯生产有细长内腔的钛合金铸件，金属型芯表面喷涂物易在铸件内表面形成污染层，并且金属型芯的脱除过程会增加生产成本。而公开号为CN102806311A的中国发明专利申请公开一种钛合金熔模铸件复杂管道成形工艺，该金属型芯采用纯钛或与铸件同牌号的材料，其型壳焙烧温度为980℃～1020℃，保温4～4.5小时，为了减轻长时间高温焙烧导致的金属型芯氧化问题，在金属型芯内充填高温真空除气的石墨粉。采用该工艺生产的有细长内腔的钛合金铸件，金属型芯由于经过β相转变温度以上高温焙烧组织粗化，降低铸件整体性能，同时内部充填的石墨粉在使用前需特殊处理，增加了生产成本，并会造成铸件内腔污染。随着我国发展大型飞机项目和各种新型发动机研制项目的启动，钛合金铸件的形体和结构越来越复杂，对有细长内腔的钛及钛合金铸件的质量和性能提出更高的要求。
发明内容
本发明的目的是基于上述需求，提出一种含细长内腔的钛及钛合金精密铸件的制备方法。本发明的技术解决方案是，该方法包括含内置金属型芯的蜡模制备、含内置金属型芯的型壳制备、熔炼浇铸；
（1）含内置金属型芯的蜡模制备，包括以下步骤：
步骤一：按照铸件内腔形状及尺寸加工金属型芯，并将金属型芯两端密封；
步骤二：将金属型芯放入压蜡模具中进行压蜡，得到含内置金属型芯的蜡模；
（2）含内置金属型芯的型壳制备，包括以下步骤：
步骤一：利用含内置金属型芯的蜡模制壳；
步骤二：将型壳进行电加热脱蜡，脱蜡温度100-300℃，保温时间1-4h；
步骤三：将脱蜡后的型壳进行高温焙烧，焙烧温度700-950℃，保温时间为3-5h，得到浇铸用含内置金属型芯的型壳；
（3）熔炼浇铸，利用含内置金属型芯的型壳在真空下进行离心浇注或重力浇注。
所述的金属型芯为具有厚度的钛或钛合金管状结构，材料与铸件材料相同或不同，金属型芯内径与铸件内腔的内径相同。
所述的离心浇注的离心转速为150-400r/min。
本发明具有的优点和有益效果，本发明主要包括的含内置金属型芯的蜡模制备，内置管状金属型芯可以起到在铸件内形成细长空腔的作用，型芯内无充填，可有效的提高铸件内腔的表面光洁度。然后利用蜡模进行型壳制备，并在低于钛合金β相转变温度以下进行型壳焙烧，以避免内置金属型芯表面氧化及显微组织粗化。最后利用浇注工艺，将金属型芯与金属熔液熔合在一起，进而在铸件内形成细长空腔。
具体实施方式
本发明提供了一种钛及钛合金精密铸造有细长内腔铸件的方法，该方法包括含内置金属型芯的蜡模制备、含内置金属型芯的型壳制备、熔炼浇铸；
（1）含内置金属型芯的蜡模制备
该工艺由如下步骤组成：
步骤一：按照铸件内腔形状及尺寸加工金属型芯，并将金属型芯两端密封；
所述金属型芯为具有厚度的钛或钛合金管状结构，材料可与铸件材料相同也可不同，金属型芯内径与铸件内腔的内径相同；
步骤二：将金属型芯放入压蜡模具中进行压蜡，得到含内置金属型芯的蜡模；
（2）含内置金属型芯的型壳制备
该工艺由如下步骤组成：
步骤一：利用含内置金属型芯的蜡模制壳；
步骤二：将型壳进行电加热脱蜡，脱蜡温度100-300℃，保温时间1-4h；
步骤三：将脱蜡后的型壳进行高温焙烧，焙烧温度700-950℃，保温时间为3-5h，得到浇铸用含内置金属型芯的型壳；
3）熔炼浇铸
利用含内置金属型芯的型壳在真空下进行离心浇注或重力浇注。离心转速为150-400r/min。当钛金属液浇入含内置金属型芯的型壳中时，利用金属液高温的特点将金属型芯表面软化，并在金属型芯周围快速成型。
实施例一
本发明是提供一种内部有L形细长内腔的钛合金精密铸件的制备方法，其特征在于：该方法包括含内置金属型芯的蜡模制备、含内置金属型芯的型壳制备及熔炼浇铸；
所述的含内置金属型芯的蜡模制备，其由以下步骤组成：
步骤一：按照铸件L形细长内腔尺寸加工金属型芯，并将金属型芯两端密封，所述金属型芯为TA2纯钛管，内径为8mm；
步骤二：将L形金属型芯放入压蜡模具中进行压蜡，得到含内置金属型芯的蜡模；
所述的含内置金属型芯的型壳制备，其由以下步骤组成：
步骤一：利用含内置金属型芯的蜡模制壳；
步骤二：将型壳进行电加热脱蜡，脱蜡温度100-300℃，保温时间1-4h；
步骤三：将脱蜡后的型壳进行高温焙烧，焙烧温度700-950℃，保温时间为3-5h，得到浇铸用含内置金属型芯的型壳；
所述的熔炼浇铸，其特征在于将型壳在真空下进行重力浇注。
实施例二
本发明是提供一种内部有T形细长内腔的钛合金精密铸件的制备方法，其特征在于：该方法包括含内置金属型芯的蜡模制备、含内置金属型芯的型壳制备及熔炼浇铸；
所述的含内置金属型芯的蜡模制备，其由以下步骤组成：
步骤一：按照铸件T形细长内腔尺寸加工金属型芯，并将金属型芯两端密封，所述金属型芯为TA1纯钛管，内径为6mm；
步骤二：将T形金属型芯放入压蜡模具中进行压蜡，得到含内置金属型芯的蜡模；
所述的含内置金属型芯的型壳制备，其由以下步骤组成：
步骤一：利用含内置金属型芯的蜡模制壳；
步骤二：将型壳进行电加热脱蜡，脱蜡温度100-300℃，保温时间1-4h；
步骤三：将脱蜡后的型壳进行高温焙烧，焙烧温度700-950℃，保温时间为3-5h，得到浇铸用含内置金属型芯的型壳；
所述的熔炼浇铸，其特征在于将型壳在真空下进行离心浇注，离心转速为150-400r/min。
实施例三
本发明是提供一种内部有细长直孔的钛合金精密铸件的制备方法，其特征在于：该方法包括含内置金属型芯的蜡模制备、含内置金属型芯的型壳制备及熔炼浇铸；
所述的含内置金属型芯的蜡模制备，其由以下步骤组成：
步骤一：按照铸件细长直孔尺寸加工金属型芯，并将金属型芯两端密封，所述金属型芯为TA1纯钛管，内径为6mm；
步骤二：将金属型芯放入压蜡模具中进行压蜡，得到含内置金属型芯的蜡模；
所述的含内置金属型芯的型壳制备，其由以下步骤组成：
步骤一：利用含内置金属型芯的蜡模制壳；
步骤二：将型壳进行电加热脱蜡，脱蜡温度100-300℃，保温时间1-4h；
步骤三：将脱蜡后的型壳进行高温焙烧，焙烧温度700-950℃，保温时间为3-5h，得到浇铸用含内置金属型芯的型壳；
所述的熔炼浇铸，其特征在于将型壳在真空下进行离心浇注，离心转速为150-400r/min。
Claims (3)
1.一种含细长内腔的钛及钛合金精密铸件的制备方法，其特征在于：该方法包括含内置金属型芯的蜡模制备、含内置金属型芯的型壳制备和熔炼浇铸；
(1)含内置金属型芯的蜡模制备，包括以下步骤：
步骤一：按照铸件内腔形状及尺寸加工金属型芯，并将金属型芯两端密封；金属型芯为具有厚度的钛或钛合金管状结构；
步骤二：将金属型芯放入压蜡模具中进行压蜡，得到含内置金属型芯的蜡模；
(2)含内置金属型芯的型壳制备，包括以下步骤：
步骤一：利用含内置金属型芯的蜡模制壳；
步骤二：将型壳进行电加热脱蜡，脱蜡温度100-300℃，保温时间1-4h；
步骤三：将脱蜡后的型壳进行高温焙烧，焙烧温度700-950℃，保温时间为3-5h，得到浇铸用含内置金属型芯的型壳；
(3)熔炼浇铸，利用含内置金属型芯的型壳在真空下进行离心浇注或重力浇注。
2.根据权利要求1所述的一种含细长内腔的钛及钛合金精密铸件的制备方法，其特征是：所述的金属型芯的材料与铸件材料相同或不同，金属型芯内径与铸件内腔的内径相同。
3.根据权利要求1所述的一种含细长内腔的钛及钛合金精密铸件的制备方法，其特征在于：所述的离心浇注的离心转速为150-400r/min。
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