一种低成本高效率的薄壁钛合金铸件的制造方法技术

一种低成本高效率的薄壁钛合金铸件的制造方法，包括模具设计、模具加工、模具预处理、模具组型及浇铸的工序，通过球墨铸铁外模和石墨内芯的复合模具进行薄壁钛合金铸件的铸造，并且球墨铸铁外模和石墨内芯都是分瓣式结构，在铸造完成后能够较为方便的将球墨铸铁外模和石墨内芯从铸件上拆除，并对其表面进行修整，提升了生产效率；增加模具的重复利用次数；在浇注前对球墨铸铁模瓣和石墨模瓣都进行了预处理，烘烤处理能够把球墨铸铁模瓣表面存在的半脱离状态的车屑氧化去除，并使新加工的球墨铸铁模瓣表面被钝化，真空除气能够消除石墨模瓣内部的空气，减小石墨模瓣的内部孔隙，能够提升铸件的表面质量，满足薄壁钛合金铸件低成本高效率的生产。成本高效率的生产。成本高效率的生产。

【技术实现步骤摘要】
一种低成本高效率的薄壁钛合金铸件的制造方法


[0001]本专利技术涉及薄壁钛合金铸件制造领域，尤其涉及一种低成本高效率的薄壁钛合金铸件的制造方法。

技术介绍

[0002]钛合金具有密度小、塑性高、耐腐蚀等优点，在石油化工、船舶、航空航天等领域得到广泛应用。目前国内大多数钛企仍采用熔模精密铸造和石墨型铸造方法，制作周期较长。采用石墨型铸造方法时，石墨模具无法多次利用，成本高，研制周期较长，且铸件表面粗糙度高。
[0003]采用金属型铸造方法时，大多采用灰铸铁或铸钢作为模具，抗拉强度和屈服强度较低，经常出现断裂导致模具报废，降低了球墨铸铁模具重复利用的效果。尤其是对于薄壁钛合金铸件，现有的铸造技术存在成本高，研制周期长，表面粗糙度高，模具重复利用效果欠佳的不足，难以满足薄壁钛合金铸件低成本高效率的生产要求。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术铸造薄壁钛合金铸件时成本高，研制周期长，表面粗糙度高，模具难以重复利用的问题，本专利技术提供了一种低成本高效率的薄壁钛合金铸件的制造方法。
[0005]本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种低成本高效率的薄壁钛合金铸件的制造方法，包括以下步骤：步骤一、模具设计根据薄壁钛合金铸件对铸造用模具进行设计，模具由球墨铸铁外模和石墨内芯组成，球墨铸铁外模和石墨内芯之间形成与薄壁钛合金铸件的形状相匹配的铸造空腔，球墨铸铁外模和石墨内芯均为分瓣组合式结构，球墨铸铁外模由多个球墨铸铁模瓣组成，石墨内芯由多个石墨模瓣组成；步骤二、模具加工通过数控机床对球墨铸铁坯料和石墨坯料分别进行加工，制得多个球墨铸铁模瓣和多个石墨模瓣，球墨铸铁模瓣和石墨模瓣的尺寸误差均不超过0.1mm，球墨铸铁模瓣的表面粗糙度为Ra3.2～Ra6.3；步骤三、模具预处理3.1、对球墨铸铁模瓣的表面进行清理，并去除突起棱角，然后将球墨铸铁模瓣放入加热炉内进行烘烤处理，加热温度为300～600℃，保温时间为2～4h，随炉冷却后出炉，待用；3.2、对石墨模瓣的表面进行清理，然后将球墨铸铁模瓣放入真空炉内进行真空除气，真空炉内的真空度＜1Pa，加热温度为800～1100℃，保温时间为3～6h，随炉冷却后出炉，放入烘箱内待用；步骤四、模具组型及浇铸
对预处理后的球墨铸铁模瓣和石墨模瓣的表面进行清理，然后将球墨铸铁模瓣和石墨模瓣配合组装成模具的整体结构，将组装后的模具与浇注系统连接，采用开放式浇注系统向模具的铸造空腔内进行浇铸，铸件冷却成形后将多个球墨铸铁模瓣分别从铸件的外壁上拆除，再将多个石墨模瓣分别从铸件的内壁上拆除，即得到所需的薄壁钛合金铸件。
[0006]优选的，所述开放式浇注系统包括直浇道、横浇道和内浇道，直浇道、横浇道和内浇道各自的浇道总截面积的比例不小于1:2:3。
[0007]优选的，采用VAC150kg铸造炉进行浇铸，浇铸的真空度≤0.9Pa，融化电流≥19KA，浇铸后冷却时间为60～90min。
[0008]根据上述技术方案，本专利技术的有益效果是：本专利技术中通过球墨铸铁外模和石墨内芯的复合模具进行薄壁钛合金铸件的铸造，并且球墨铸铁外模和石墨内芯都是分瓣式结构，在铸造完成后能够较为方便的将球墨铸铁外模和石墨内芯从铸件上拆除，缩短了铸件制作周期，提升了生产效率；并且分瓣式的球墨铸铁外模和石墨内芯能够较为容易的对其表面进行修整，使拆除后的模瓣能够再次组成模具整体，因此能增加模具的重复利用次数；在浇注前对球墨铸铁模瓣和石墨模瓣都进行了预处理，烘烤处理能够把球墨铸铁模瓣表面存在的半脱离状态的车屑氧化去除，并使新加工的球墨铸铁模瓣表面被钝化，真空除气能够消除石墨模瓣内部的空气，减小石墨模瓣的内部孔隙，并且石墨模瓣出炉后会放进烘箱待用，防止石墨二次吸气，经预处理之后再组装成的模具能够提升铸件的表面质量，通过本专利技术方法制作的薄壁钛合金铸件，其表面荧光质量良好，内部X射线探伤符合国家标准要求，尺寸公差符合GB/T 6414
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1999 CT8要求。本专利技术实施过程简单，效果明显，能够满足薄壁钛合金铸件低成本高效率的批量化稳定生产。
附图说明
[0009]图1为实施例1的铸件示意图；图2为实施例1的模具整体示意图；图3为实施例1的模具的俯视透视图；图4为图3沿A
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A的剖视图图中标记：1、球墨铸铁模瓣，2、石墨模瓣。
具体实施方式
[0010]本专利技术提供了一种低成本高效率的薄壁钛合金铸件的制造方法，包括以下步骤：步骤一、模具设计根据薄壁钛合金铸件对铸造用模具进行设计，模具由球墨铸铁外模和石墨内芯组成，球墨铸铁外模和石墨内芯之间形成与薄壁钛合金铸件的形状相匹配的铸造空腔，球墨铸铁外模和石墨内芯均为分瓣组合式结构，球墨铸铁外模由多个球墨铸铁模瓣组成，石墨内芯由多个石墨模瓣组成。
[0011]步骤二、模具加工通过数控机床对球墨铸铁坯料和石墨坯料分别进行加工，制得多个球墨铸铁模瓣和多个石墨模瓣，球墨铸铁模瓣和石墨模瓣的尺寸误差均不超过0.1mm，球墨铸铁模瓣的表面粗糙度为Ra3.2～Ra6.3。
[0012]步骤三、模具预处理3.1、对球墨铸铁模瓣的表面进行清理，并去除突起棱角，然后将球墨铸铁模瓣放入加热炉内进行烘烤处理，加热温度为300～600℃，保温时间为2～4h，随炉冷却后出炉，待用。
[0013]3.2、对石墨模瓣的表面进行清理，然后将球墨铸铁模瓣放入真空炉内进行真空除气，真空炉内的真空度＜1Pa，加热温度为800～1100℃，保温时间为3～6h，随炉冷却后出炉，放入烘箱内待用。
[0014]步骤四、模具组型及浇铸对预处理后的球墨铸铁模瓣和石墨模瓣的表面进行清理，然后将球墨铸铁模瓣和石墨模瓣配合组装成模具的整体结构，将组装后的模具与浇注系统连接，采用开放式浇注系统向模具的铸造空腔内进行浇铸，开放式浇注系统包括直浇道、横浇道和内浇道，直浇道、横浇道和内浇道各自的浇道总截面积的比例不小于1:2:3；采用VAC150kg铸造炉进行浇铸，浇铸的真空度≤0.9Pa，融化电流≥19KA，浇铸后冷却时间为60～90min，铸件冷却成形后将多个球墨铸铁模瓣分别从铸件的外壁上拆除，再将多个石墨模瓣分别从铸件的内壁上拆除，即得到所需的薄壁钛合金铸件。
[0015]实施例1、用球墨铸铁型和石墨型结合浇铸后壳体，铸件材质为ZTA15，如图1所示，铸件的形状结构为圆筒状Φ405
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310mm、壁厚4mm，设置收缩量为0.7%，外表面再偏置0.2mm。
[0016]模型设计：浇注系统设计：采用开放式浇注系统，该铸件浇铸系统分为上中下三层，上层设置米字浇道，中层和下层设置十字浇道，保证铸件能顺利充满采用Φ60mm主浇道连接三层米字横浇道(25
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25mm)直接通于铸件厚大部位处，主浇道与横浇道的总截面积比约为1:2.2。
[0017]外型的分型面选择应在铸件外表面，因为圆形结构且四周有结构，为了防止锐角和增加模具的使用寿命，可从圆心向外辐射分型，便于增加模具的使用寿命，距外壁25m本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低成本高效率的薄壁钛合金铸件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、模具设计根据薄壁钛合金铸件对铸造用模具进行设计，模具由球墨铸铁外模和石墨内芯组成，球墨铸铁外模和石墨内芯之间形成与薄壁钛合金铸件的形状相匹配的铸造空腔，球墨铸铁外模和石墨内芯均为分瓣组合式结构，球墨铸铁外模由多个球墨铸铁模瓣组成，石墨内芯由多个石墨模瓣组成；步骤二、模具加工通过数控机床对球墨铸铁坯料和石墨坯料分别进行加工，制得多个球墨铸铁模瓣和多个石墨模瓣，球墨铸铁模瓣和石墨模瓣的尺寸误差均不超过0.1mm，球墨铸铁模瓣的表面粗糙度为Ra3.2～Ra6.3；步骤三、模具预处理3.1、对球墨铸铁模瓣的表面进行清理，并去除突起棱角，然后将球墨铸铁模瓣放入加热炉内进行烘烤处理，加热温度为300～600℃，保温时间为2～4h，随炉冷却后出炉，待用；3.2、对石墨模瓣的表面进行清理，然后将球墨铸铁模瓣放入真空炉内进行真空除气，真空炉内的真...

【专利技术属性】
技术研发人员：常化强，孙宏喆，乔海滨，杨学东，温方明，李渤渤，
申请(专利权)人：洛阳双瑞精铸钛业有限公司，
类型：发明
国别省市：