[发明专利]钛金属不规则薄壁铸件的铸造方法

说明书

本发明是钛金属不规则薄壁铸件的铸造方法，包括制作型壳、金属钛熔融、型壳浇注、凝固、除壳、切除冒口、整体热处理、打磨成形等步骤。通过设计专用的补缩冒口、型壳模型内壁涂覆耐高温层以及采用底部注入的注入方式等技术手段，保证了薄壁铸件表面的稳定性和平整性，同时提高铸件整体的铸造品质。

技术领域

本发明是涉及金属铸造领域，具体的说是钛金属不规则薄壁铸件的铸造方法。

背景技术

钛及钛合金以其优异的性能广泛应用于航空、航天、化工、医疗等众多领域，钛及钛合金铸造的产品也日益受到众多行业的使用，从而逐步取代原先的产品材料。

钛的密度稍高于铝，远低于钢、铁、铜等金属。根据金属密度、熔点、化学性质的不同，在铸造过程中，金属铝可以采用压铸的方式实现，而钢、铁、铜等金属可以采用大气下单组型壳重力铸造的方式实现。由于钛合金在液体状态下不能与空气接触，否则将会出现严重氧化现象，影响钛合金整体性能，所以在熔炼、铸造过程只能采用真空熔炼铸造方式实现。钛合金在真空状态下，采用重力方式浇注，由于材料密度小，在浇注过程中必须采用大的“金属压头”进行铸造，严重浪费原材料，且铸造效果也不太理想。而且对一些薄壁零件更容易产生铸件大面积未能铸满、造成零件报废等问题，由此带来的经济损失非常严重；对一些厚壁承压零件无法增加补缩冒口，造成铸造缺陷比较大，经热等静压后，铸件需要进行大面积补焊、修整，严重影响工作效率，同时在铸造的过程中，由于钛金属活性较高，在薄壁铸件铸造的过程中，经常出现铸件表面发生化学反应，稳定性较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供钛金属不规则薄壁铸件的铸造方法，能够实现不规则薄壁状钛金属铸件的铸造，提高了不规则钛金属薄壁铸件的成品率。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

钛金属不规则薄壁铸件的铸造方法，其特征在于：通过设计专用的补缩冒口、型壳模型内壁涂覆耐高温层以及采用底部注入的注入方式等技术手段，保证了薄壁铸件表面的稳定性和平整性，同时提高铸件整体的铸造品质，具体步骤如下：

步骤1，制作型壳，采用多层挂浆的形式制作陶瓷型壳，所述的型壳最内层为耐高温层，所述的耐高温层由氧化钇和氧化锆混合制成，型壳冒口设计满足：V_r≥0.778V_c，其中V_r和V_c分别为冒口和铸件补缩部分的体积；

步骤2，金属钛熔融，在坩埚内通过真空自耗凝壳熔炼方法进行熔炼，将固态金属钛熔融成有熔融状态；

步骤3，型壳浇注，翻转坩埚，将钛金属液倒入导流器中，钛金属液依次通过直浇道、横浇道、内浇道从型壳底部注入，直至将铸件冒口注满；

步骤4，凝固，对浇筑完成的铸件和型壳进行热等静压处理，随炉冷却到300摄氏度～200 摄氏度；

步骤5，除壳，通过夹具夹取冒口部，通过风锤带动击打锤快速有规律的击打冒口表面，带动铸件本身震动，进而通过震动促使铸件外表面的型壳脱落。

步骤6，切除冒口，通过氧-乙炔火焰切除冒口系统；

步骤7，整体热处理，在真空环境下真空去应力退火；

步骤8，打磨，根据表面粗糙度要求进行打磨成形。

为优化上述发明，采取的具体措施还包括：

步骤1中所述的冒口有效模数满足：V_冒≥0.778V_件，其中V_冒和V_件分别是冒口和铸件的模数。

步骤1中所述的耐高温层由氧化钇和氧化锆按照比例1:5～1:10制成。