[发明专利]带有异形内孔的钛或钛合金铸件砂型铸造方法

摘要

本发明属于铸造技术领域，涉及对带有异形内孔的钛或钛合金铸件砂型铸造方法的改进。其特征在于，采用砂型铸造方法进行钛或钛合金铸件的铸造，铸造的步骤如下镶嵌体制备；砂型制备；镶嵌体装配；砂型高温焙烧；熔炼浇注；切割。本发明提供了一种改进的带有异形内孔的钛或钛合金铸件砂型铸造方法，能避免采用陶瓷型芯法时出现的脱芯难、成本高、效率低等问题；同时，保证了铸件的性能和使用的可靠性。

主权项

带有异形内孔的钛或钛合金铸件砂型铸造方法，所铸造的铸件(1)的内部带有铸件异形内孔(1a)；其特征在于，采用砂型铸造方法进行钛或钛合金铸件的铸造，铸造的步骤如下：1.1、镶嵌体制备：1.1.1、镶嵌体毛坯制备：根据铸件的三维模型建立镶嵌体(3)的三维模型，采用机械加工方法制作镶嵌体毛坯，镶嵌体毛坯带有镶嵌体异形内孔(2),镶嵌体异形内孔(2)的形状和尺寸与铸件异形内孔(1a)的形状和尺寸相同；镶嵌体毛坯带有通孔定位端和实心定位端，通孔定位端由通孔镶嵌部分(3a)和通孔定位部分(3b)组成，通孔镶嵌部分(3a)被包裹在铸件(1)内部，是构成铸件(1)的异形内孔(1a)的一部分，通孔定位部分(3b)伸出铸件(1)表面的外面，通孔定位部分(3b)的长度是在铸件(1)表面的基础上向表面外延长t＝5mm～20mm,实心定位端由实心镶嵌部分(3c)和实心定位部分(3d)组成，实心镶嵌部分(3c)被包裹在铸件(1)内部，实心定位部分(3d)伸出铸件(1)表面的外面，实心定位部分(3d)的长度是在铸件(1)表面的基础上向表面外延长t；镶嵌体毛坯的壁厚为1mm～5mm；镶嵌体(3)的材质为钛或与钛合金铸件相同的材质；1.1.2、镶嵌体毛坯处理：按照下述方案Ⅰ或方案Ⅱ其中之一进行镶嵌体毛坯处理：1.1.2.1、方案Ⅰ：对镶嵌体毛坯进行壁厚减薄：壁厚减薄的步骤是：1.1.2.1.1、计算机模拟浇注：首先通过计算机数值模拟的方法进行浇注过程模拟，得出镶嵌体毛坯与铸件1的熔合效果；1.1.2.1.2、壁厚减薄：对上述镶嵌体毛坯与铸件1的熔合率进行检查，找出熔合率不合格的区域，对熔合率不合格区域的镶嵌体毛坯的壁厚进行减薄，减薄的幅度为0.05mm～0.1mm；熔合率不合格是指未熔合或者熔合率低于50％；1.1.2.1.3、重复步骤1.1.2.1.1～1.1.2.1.2，直到熔合率满足要求为止；1.1.2.1.4、根据熔合率满足要求时所确定的镶嵌体毛坯的壁厚，在对镶嵌体毛坯的通孔定位部分(3b)和实心定位部分(3d)进行保护后，对镶嵌体毛坯通过化铣进行壁厚减薄，壁厚减薄以后成为镶嵌体(3)；1.1.2.2、方案Ⅱ：在镶嵌体毛坯的表面增加沟槽：采用机械加工的方法在镶嵌体毛坯的外表面增加相互交叉的网格状沟槽，沟槽的横截面为三角形，沟槽的深度h和宽度w比为h/w＝0.2:1～0.7:1，镶嵌体毛坯的通孔定位部分(3b)和实心定位部分(3d)不开槽,镶嵌体毛坯其余表面的开槽率为30％～70％；1.2、砂型制备：1.2.1、型砂制备：根据用砂量，按如下质量百分比称取各组分：60目～100目的铝矾土砂10％～20％；15目～35目的铝矾土砂10％～20％；硅酸盐粉2％～8％；硅溶胶8％～15％；余量为225目～300目的铝矾土粉；采用混砂机配置型砂，先将铝矾土粉、铝矾土砂、硅酸盐粉加入混砂机内，混料1.5小时～2.5小时后，加入硅溶胶，搅拌0.5小时后卸出型砂；1.2.2、制备面层涂料：1.2.2.1、制备混合溶液：按照如下质量百分比称取面层涂料各组分原料：醋酸钙20％～30％；氯化钙5％～10％；余量为水；按比例将各组分原料全部放入搅拌器内混合均匀，制得混合溶液；1.2.2.2、制备粘结剂：将混合溶液按照体积比1:1.8～1:2.4与二醋酸锆搅拌均匀制成粘结剂；1.2.2.3、制备面层涂料：面层涂料各组分的质量百分比为：粘结剂30％～40％；正丁醇0.1％～0.5％；余量为氧化钇粉；将面层涂料各组分混合并充分搅拌均匀，制成面层涂料；1.2.3、制备砂型：根据铸件图纸和镶嵌体图纸制作模具，利用模具和型砂压制砂型，并自然干燥；然后将砂型预热至65℃～90℃，用压缩空气清除砂型表面浮砂和外来物，将面层涂料喷涂到浇注时与金属液接触的砂型表面形成涂层，涂层厚度为0.5mm～1mm，涂层自然干燥至少1小时后，修补涂层漏涂、脱落、孔洞表面缺陷，然后自然干燥至少10小时；1.3、镶嵌体装配：将镶嵌体通孔定位部分和实心定位部分和砂型(4)组装在一起，使镶嵌体内腔与铸件成形后内腔的位置重合；1.4、砂型高温焙烧：将内部含镶嵌体的砂型放入电阻炉内进行高温焙烧，焙烧温度700℃～950℃，保温3小时～5小时；1.5、熔炼浇注：在真空环境下利用内部有镶嵌体的砂型进行熔炼浇注；1.6、切割：将铸件上残留的浇注系统、通孔定位部分(3b)和实心定位部分(3d)切除，获得钛或钛合金铸件。