[发明专利]一种厚壁中小型钛合金铸造用加固层型壳的制备方法

说明书

本发明提供了一种厚壁中小型钛合金铸造用加固层型壳的制备方法，包括碳纤维的预处理、型壳加固层浆料的制备、型壳加固层制备、型壳封浆层制备、焙烧步骤，本发明通过采用在型壳加固层中加入碳纤维，优化制壳参数，达到提高型壳强度、透气性的目的，解决了厚壁中小型钛合金精密铸造浇注过程中跑水、绑铁丝以及增加制壳层数生产效率低、浇不满的问题。

技术领域

本发明属于加固层型壳加工技术领域，具体涉及一种厚壁中小型钛合金铸造用加固层型壳的制备方法。

背景技术

随着钛合金产品结构、壁厚、尺寸的多样化要求，对熔模精密铸造提出了更高的要求，在熔模精密铸造各个工序中，熔模型壳的制备工艺是最大难点。型壳性能的好坏直接影响着铸件的质量，强度是型壳最基本的性能，优质型壳的强度指标应当具有良好的常温强度、高温强度以及残余强度、有较好的透气性，制壳过程中加固层的型壳性能直接决定着型壳的强度与透气性。提高型壳强度的常规方法为绑铁丝、增加制壳层数等，采用绑铁丝加固影响生产效率、且造成型壳受热时表面涨力不一致，存在铸件凝固时的受力不一致，造成较大的铸造残余应力；增加制壳层数影响型壳透气性。

生产厚壁中小型钛合金铸件时，厚壁中型铸件无法绑铁丝的部位出现浇注时模壳破裂跑水的问题；增加制壳层数影响型壳透气性及充型性，厚壁小型铸件易产生浇不满缺陷。所以需要开发一种适用于厚壁中小型钛合金精密铸造的新的加固层制壳工艺，来代替原来的加固层绑铁丝、增加制壳层数的制壳工艺。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种厚壁中小型钛合金铸造用加固层型壳的制备方法，通过采用在型壳加固层中加入碳纤维，优化制壳参数，达到提高型壳强度、透气性的目的，解决了厚壁中小型钛合金精密铸造浇注过程中跑水、绑铁丝以及增加制壳层数生产效率低、浇不满的问题。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案是：一种厚壁中小型钛合金铸造用加固层型壳的制备方法，包括以下制备步骤：

步骤一、碳纤维的预处理；将碳纤维倒入装有粘结剂Ⅰ的搅拌桶中，再向搅拌桶中加入分散剂，打开搅拌机进行搅拌，速率为30~40r/min，搅拌时间为20~30min；

步骤二、型壳加固层浆料的制备: 将粘结剂Ⅱ倒入搅拌桶中，启动开始搅拌，将步骤一处理过的碳纤维倒入粘结剂中，搅拌10~20min后，按照耐火粉料与粘结剂的质量比为（1.8~2.2）：1将耐火粉料加入粘结剂中，搅拌8h以上，得加固层浆料；

步骤三、型壳加固层制备：将制备面层型壳的模组浸入到步骤二得到的加固层浆料中涂挂，提出后，撒砂、干燥，重复本步骤5~6次，得到加固层型壳；

步骤四、型壳封浆层制备：将步骤三得到的型壳浸入步骤二制备的涂料中涂挂，提出并干燥，完成封浆层的制备；

步骤五、焙烧：将步骤四制得的型壳脱蜡，脱蜡后在焙烧炉中升温至950~1050℃，保温5h，随炉冷却至室温，出炉后即得厚壁中小型钛合金精密铸造用的型壳。

进一步的，步骤一中的碳纤维与粘结剂Ⅰ的质量比为1:9~1:11。

进一步的，其中碳纤维的直径为5~8μm，长度为2~7mm。

进一步的，分散剂为羟丙基甲基纤维素，分散剂与碳纤维的质量比为0.8:1~1.2:1。

进一步的，粘结剂Ⅰ和粘结剂Ⅱ均为硅溶胶。

进一步的，步骤二中的粘结剂是粘结剂Ⅰ和粘结剂Ⅱ的总和。

进一步的，步骤二中碳纤维加入量为粘结剂Ⅰ和粘结剂Ⅱ总质量的0.5~1%。

进一步的，步骤二中的耐火粉料为180~220目莫来粉，其中Al₂O₃含量在70~80%。