[发明专利]一种用于低膨胀合金精密成形的石墨型铸造方法

说明书

技术领域

本发明属于铸造领域，具体是一种低膨胀合金精密成形的石墨型铸造技术。

背景技术

4J36合金、4J32合金又被称为因瓦合金和超因瓦合金，均属于精密合金，其在一定温度范围内，其尺寸随温度的变化很小，广泛应用于需要光学仪器及其它精密元件中。如标准钟的摆杆、摆轮及中标的游丝，玻璃封接的引丝，无线电电子管、恒温器中作控温用的热双金属片、长度标尺、大地测量基线尺、彩电的荫罩钢带、架空输电线芯材、谐振腔、激光准直仪腔体、三步重复光刻相机基板，光学测量系统和波导管中作结构件、显微镜、天文望远镜中巨大透镜的支撑系统等。

目前，4J36、4J32合金的应用主要以变形材为主，其零部件的成形基本通过锻造或拉拔方法生产，或采用大尺寸母合金锭或毛坯加工而成，如用于飞机蒙皮、整体机翼、舱壁等复合材料构件生产用的金属模具等，尺寸精度要求较低，模具精度主要靠后续机械加工来保证。上述成形方法对于简单结构的部件可以实现，但对于具有复杂三维结构的部件，几乎不可能实施。因此，大大限制了该合金的应用范围。采用铸造的方法进行该合金的成形，由于该合金熔点高、自由缩尺大，其热裂倾向十分严重，目前尚未见采用铸造方法进行该合金铸件精密成形的报道。

发明内容

本发明的目的，是提供一种用于低膨胀合金精密成型的石墨型铸造方法，可实现4J36、4J32低膨胀合金的铸造精密成型。

为实现上述目的而采用的技术方案是：

一种用于低膨胀合金精密成形的石墨型铸造方法，包括下述步骤：

第一步：制作铸型：

首先采用纯度≥99.5%（含碳量Wc≥99.5%）的电极石墨制作零件的铸型，其中型腔结构与铸件的结构一致，但尺寸考虑合金的收缩，增加1-3%的收缩余量。

第二步：制备涂料：

取粒度为325目电熔氧化铝粉A和电熔氧化钇粉B，以及粘结剂醋酸锆C，然后按照A：B：C=1~2.5：1~2.5：1的质量比将三者加入容器中混合均匀，并搅拌3~6小时，转速10~500转/分，即成可使用涂料。

第三步：用步骤2制备好的涂料在铸型内型腔表面采用机械喷涂或涂刷的方法形成0.2-0.5 mm的涂层，涂层制备完成后，在温度20~30℃，湿度40-70%的条条件下干燥6~12小时，再采用酒精喷灯对表面涂层进行表面预烧结。最后将铸型放入除气炉中按照真空度≤1~2×10^-2Pa，950~1100℃的条件真空除气并烧结2小时，炉冷，待炉温≤300℃后出炉自然冷却至室温（20~25℃）。最后将石墨铸型按照铸型整体结构进行组型、定位，即可用于浇注。

第四步：浇注

采用水冷铜坩埚真空自耗电极电弧凝壳炉进行4J36或4J32合金的熔化，且使用4J36或4J32合金锭作为自耗电极。待4J36或4J32合金电极熔化完成前1~5分钟，启动离心盘，离心盘转速根据铸件大小及结构不同选用0~400转/分，最后将熔融的4J36或4J32合金液倒入石墨铸型中，并保持转速5~30分钟，完成浇铸，即得。

本发明解决了4J36、4J32合金熔点高、石墨激冷作用强、晶粒粗大，铸件易产生热裂纹问题，能提高4J36、4J32低膨胀合金铸造件的质量和生产效率。

具体实施方式

实施例一

一种用于低膨胀合金精密成形的石墨型铸造方法，是取合金成分为4J32或4J36合金，铸件外形尺寸为100×100×100mm，铸型内腔尺寸比铸件大3%，为103×103×103 mm；铸型采用高纯电极石墨（纯度=99.5%）加工，内表面用涂刷的方法形成涂层，涂层厚度0.25mm，涂料制作方法如下：准备粒度为325目电熔氧化铝粉（A）和电熔氧化钇粉（B），以及粘结剂醋酸锆（C），然后按照A：B：C=1.2：1.2：1的质量比将三者加入容器中混合均匀，并搅拌3小时，转速300转/分；涂层制备完成后按照温度24℃，湿度50%的条件干燥6小时，再采用酒精喷灯对表面涂层进行表面预烧结。最后将铸型放入除气炉中按照真空度≤1×10^-2Pa，1050±10℃的条件真空除气并烧结4小时，炉冷，待炉温为200℃时出炉自然冷却至室温（20~25℃），最后将石墨铸型按照铸型整体结构进行组型、定位，用于浇注。