一种复杂型腔结构钛合金铸件精密铸造方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111069532A(43)申请公布日2020.04.28(21)申请号201811218497.9B22D13/00(2006.01)(22)申请日2018.10.19B22D29/00(2006.01)C22C14/00(2006.01)(71)申请人沈阳铸造研究所有限公司C22C1/03(2006.01)地址110000辽宁省沈阳市铁西区云峰南街17号(72)发明人娄延春赵军史昆刘时兵任亚飞杨海涛王彦鹏(74)专利代理机构沈阳晨创科技专利代理有限责任公司21001代理人张晨(51)Int.Cl.B22C9/02(2006.01)B22C9/10(2006.01)B22C9/22(2006.01)B22C3/00(2006.01)权利要求书2页说明书5页(54)发明名称一种复杂型腔结构钛合金铸件精密铸造方法(57)摘要本发明公开了一种复杂型腔结构钛合金铸件精密铸造方法，主要采用数控加工石墨铸型、数控加工低碳钢金属型芯、并对其表面进行等离子喷涂高化学稳定性涂层、真空自耗电极电弧凝壳熔炼炉真空离心铸造相复合的铸造工艺，进行复杂型腔钛合金过流部件精密成型的精密铸造新工艺。通过利用金属型芯较好的保温性能和表面涂层，可以减少铸型表面的冷隔和流痕缺陷，并且金属型芯的尺寸精度高，可以有效保证铸件复杂型腔的尺寸精度，提供了一种高尺寸精度控制、高内部质量、高表面质量、高性能、短工期、低成本的钛合金精密铸造方法。CN111069532ACN111069532A权利要求书1/2页1.一种复杂型腔结构钛合金铸件精密铸造方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)制作石墨铸型外皮：利用数控加工中心制作工艺图，然后按照工艺图机械加工制作石墨铸型外皮；(2)加工金属型芯：利用数控加工中心制作工艺图，然后按照工艺图机械加工制作金属型芯；(3)等离子喷涂铸型表面：利用等离子喷涂技术，将耐火涂层粉料喷涂到步骤(1)石墨铸型表面和步骤(2)金属型芯表面；(4)真空除气：将步骤(3)处理后的石墨铸型外皮和金属型芯放置于真空除气炉中，抽真空到≤5×10-1Pa，加热到840～860℃，，保温2小时后炉冷到30℃～200℃出炉；(5)铸型组合：将步骤(4)处理后的石墨铸型外皮和金属型芯进行装配组合；(6)熔炼浇铸：将步骤(5)组合好的铸型放置于真空自耗电极电弧凝壳熔炼炉中，启动真空泵，抽真空至≤10-1Pa后，进行熔炼，然后采用真空离心浇注工艺向铸型内浇注钛合金液体；(7)金属型芯酸洗：将步骤(6)铸造完成后的铸件进行型芯去除，首先将铸件石墨外皮用机械方法进行去除，然后对铸件表面进行喷砂处理，将喷砂处理后的铸件放置于酸液中进行溶解，得到复杂型腔结构钛合金铸件。2.根据权利要求1所述的复杂型腔结构钛合金铸件精密铸造方法，其特征在于：所述步骤(3)中耐火涂层通过以下方法制得：将氧化钇粉、氧化钙粉、氧化锆粉混合均匀后球磨3小时得到混合粉料；采用高温电弧熔炼方法对所得混合粉料进行高温烧结，烧结温度1800℃～3000℃，烧结后再进行球化造粒，制得45μm耐火涂层粉料。3.根据权利要求1所述的复杂型腔结构钛合金铸件精密铸造方法，其特征在于：所述步骤(3)中耐火涂层涂料涂层厚度控制在0.15～0.25mm。4.根据权利要求2所述的复杂型腔结构钛合金铸件精密铸造方法，其特征在于：所述步骤(3)中氧化钇粉、氧化钙粉、氧化锆粉的添加量按质量百分比分别为7～16％、1～10％、85～95％。5.根据权利要求2所述的复杂型腔结构钛合金铸件精密铸造方法，其特征在于：所述氧化钇粉、氧化钙粉、氧化锆粉的粒度均为45～75μm。6.根据权利要求4所述的复杂型腔结构钛合金铸件精密铸造方法，其特征在于：所述氧化钇粉、氧化钙粉、氧化锆粉的添加量按质量百分比分别为8％、2％、90％。7.根据权利要求1所述的复杂型腔结构钛合金铸件精密铸造方法，其特征在于：所述步骤(6)中自耗电极与坩埚内壁间隙为30～100mm。8.根据权利要求1所述的复杂型腔结构钛合金铸件精密铸造方法，其特征在于：所述步骤(6)中熔炼条件为电压为38～40V，电流12000A～18000A，冷却水压0.4MPa，坩埚进口水温19℃，坩埚出口水温38℃。9.根据权利要求1所述的复杂型腔结构钛合金铸件精密铸造方法，其特征在于：所述步骤(6)中离心浇注过程中转速为100～300rpm/min。10.根据权利要求1所述的复杂型腔结构钛合金铸件精密铸造方法，其特征在于：所述步骤(6)中自耗电极采用ZTC4ELI合金锭制成，其原料按质量分数配比包括如下成分：Al为5.5～6.8％、V为3.5～4.5％、Fe为0～0.3％且不为0、Si为0～0.15％且不为0、C为0～0.1％2