[发明专利]一种降低钛合金熔模精密铸件表面粗糙度的制备方法

权利要求书

1.一种降低钛合金熔模精密铸件表面粗糙度的制备方法，其特征在于，包括熔模制备、铸件浇注系统设计、带浇注系统的熔模制备、型壳制备和铸件浇注；其中，在熔模制备前还包括熔模制备模拟，在铸件浇注后包括吹砂和酸洗处理；所述熔模制备模拟过程如下：

1.1根据铸件的三维模型，设计熔模模型，并初步设计模具模型；

1.2采用数值模拟软件进行面网格和体网格划分，形成可用于模拟的带网格的熔模模型和模具模型，所述的熔模模型面网格和体网格的边长≤5mm；

1.3设定熔模模拟边界参数；

1.4设定不同熔模制备工艺参数，对熔模制备过程进行模拟，其中模具预热温度为25～50℃，熔模注射温度为55～85℃，熔模注射压力为0.5～2MPa，熔模保压时间为150s～500s，评价表面流痕数量和尺寸，并进行工艺参数优化；

1.5根据步骤1.4的模拟结果，观察熔模充型过程中，熔模在模具中的流动方向和充型顺序，通过改变模具注射口的设计位置，来改变熔模的流动和充型顺序，减少熔模紊流，平稳顺序充型，确定模具注射口的设计位置及最终模具模型设计方案；

1.6在步骤1.5确定的模具模型设计方案的基础上，重复进行步骤1.4，根据步骤1.4的模拟结果预测熔模缺陷产生位置，通过调整步骤1.4优化后的熔模制备工艺参数，将缺陷率降低10％以上，确定最终熔模制备工艺参数；

所述熔模制备后还包括熔模修复，对于熔模上存在表面缺陷的位置进行修复，具体过程如下：

2.1将熔模需修复的位置修平；

熔模表面需修复的区域的大小以表面凹陷区域或表面凸起区域的最外侧轮廓为基础，向外延伸一定尺寸；

当表面凹陷区域或表面凸起区域的形状类似圆形，且最大直径d≤10mm时，熔模表面需修复区域的大小为表面凹陷区域或表面凸起区域的最外侧轮廓向四周延伸5～10mm；

当表面凹陷区域或表面凸起区域的形状类似圆形，且最大直径d10mm时，熔模表面需修复区域的大小为表面凹陷区域或表面凸起区域的最外侧轮廓向四周延伸10～20mm；

当表面凹陷区域或表面凸起区域的形状类似线形，以线形的短径方向最外轮廓向四周延伸5～10mm；

2.2用砂纸打磨熔模修复位置，打磨时根据砂纸的粒度分三级进行，采用不同型号的砂纸对熔模表面修复区进行逐级打磨，先粗后细；

2.3清洗熔模。

2.根据权利要求1所述的降低钛合金熔模精密铸件表面粗糙度的制备方法，其特征在于，所述吹砂时，在铸件表面上喷涂钛合金玻璃润滑剂，改善吹砂效果。

3.根据权利要求2所述的降低钛合金熔模精密铸件表面粗糙度的制备方法，其特征在于：所述吹砂用的砂料采用玻璃珠、碳化硅、棕刚玉、石英砂中的一种或几种，一次吹砂的压力为0.1～4MPa。

4.根据权利要求1所述的降低钛合金熔模精密铸件表面粗糙度的制备方法，其特征在于，酸洗中，酸洗溶液为HNO₃+HF+添加剂的混合溶液。

5.根据权利要求1所述的一种降低钛合金熔模精密铸件表面粗糙度的制备方法，其特征在于，将熔模表面需修复的区域采用刷涂修复模料或者多次滴落修复模料的方式进行修复，使熔模表面的凹陷区域被修复模料填满或者熔模表面的凸起区域微熔化，然后将该熔模表面需修复的区域修平。

6.根据权利要求1所述的一种降低钛合金熔模精密铸件表面粗糙度的制备方法，其特征在于，步骤2.2中，熔模修复所用砂纸型号为：第一级砂纸型号500≤M1800目，第二级砂纸型号800≤M21200目，第三级砂纸型号1200≤M32000目。

7.根据权利要求1所述的一种降低钛合金熔模精密铸件表面粗糙度的制备方法，其特征在于，步骤2.3熔模清洗的具体步骤为：先采用清水浸泡，然后用有机试剂浸泡，最后用清水冲洗。

8.根据权利要求7所述的降低钛合金熔模精密铸件表面粗糙度的制备方法，其特征在于，清水浸泡选择采用超声振动模式。

9.根据权利要求1所述的降低钛合金熔模精密铸件表面粗糙度的制备方法，铸件浇注系统设计中，利用数值模拟软件模拟铸件充型凝固过程，并对铸件缺陷进行预测，设计的浇注系统经过数值模拟预测的缺陷率需低于8％，具体过程如下：

3.1设定熔炼浇注工艺参数，包括型壳预热温度、浇注温度、离心转速；

3.2对铸件进行充型凝固过程温度场模拟，预测铸件缺陷产生位置；

3.3通过调整浇冒系统位置和浇注工艺参数，减少缩孔缺陷的数量以及缺陷的尺寸，直至缺陷率低于8％。