一种轮体整体精密铸造方法及其应用.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CN108326236A(43)申请公布日2018.07.27(21)申请号201711130196.6(22)申请日2017.11.15(71)申请人中国科学院金属研究所地址110016辽宁省沈阳市沈河区文化路72号(72)发明人杨金侠周亦胄孙晓峰(74)专利代理机构沈阳优普达知识产权代理事务所(特殊普通合伙)21234代理人张志伟(51)Int.Cl.B22C9/04(2006.01)B22C9/28(2006.01)B22C7/02(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种轮体整体精密铸造方法及其应用(57)摘要本发明涉及精密铸造和材料制备领域，具体为一种轮体整体精密铸造方法及其应用。首先压制蜡件，接着组焊蜡型，而后在一定的温湿度条件下，按特定的制壳工艺参数制备型壳的面层和背层，最后按特定的铸造工艺参数在真空下浇注成型，并在热处理炉中随炉冷到室温。本发明是一次性将轮体整体铸造出来，彻底摆脱以往组合式轮体的焊接工序，除了少量的机械加工外，其它所有部位都不需要任何额外的加工，不仅可以保证不锈钢材料的成分、组织与性能的均匀一致性，而且可以保证轮体的静质量平衡与动质量平衡，提高轮体的使用寿命与安全可靠性，具有长远的应用前景。此外，该技术显著缩短制造周期，降低成本，具有较高的经济效益。CN108326236ACN108326236A权利要求书1/1页1.一种轮体整体精密铸造方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)对蜡件进行变形控制：设计出冷蜡筋，并在模具中固定，用来抑制轮缘部位产生凹鼓变形，压制环形蜡件；(2)组焊蜡型：在室温下，将浇注系统组焊到蜡件上，形成蜡型模组；组合时间在12～48h范围内，进入到制壳工序前放置时间不超过72h；(3)制备型壳的面层和背层，总层数7～10层；(4)型壳在真空下浇注成型，并在500～800℃的热处理炉中随炉冷到室温。2.按照权利要求1所述的轮体整体精密铸造方法，其特征在于，压制环形蜡件前，在模具中固定冷蜡筋，冷蜡筋为圆弧形，内圈直径为845mm，厚度3～7mm。3.按照权利要求1所述的轮体整体精密铸造方法，其特征在于，压制环形蜡件时，压蜡温度75～82℃，压力2.5～3.5MPa，保压时间150～300s。4.按照权利要求3所述的轮体整体精密铸造方法，其特征在于，环形蜡件取出后，立即放入室温下的水池中20～30分钟，水温与室温之间相差值≤3℃。5.按照权利要求1所述的轮体整体精密铸造方法，其特征在于，组焊后的蜡型模组在温度22～24℃、湿度40～60％的环境下制备型壳。6.按照权利要求1或5所述的轮体整体精密铸造方法，其特征在于，型壳面层粘度28～36s，光洁度≤2.0μm，面层层数1～3层。7.按照权利要求1或5所述的轮体整体精密铸造方法，其特征在于，型壳背层粘度10～20s，强度1～3MPa，层数5～7层。8.按照权利要求1所述的轮体整体精密铸造方法，其特征在于，浇注成型在真空炉中进行，浇注温度在1550～1650℃，浇注时间6～9s。9.按照权利要求8所述的轮体整体精密铸造方法，其特征在于，型壳静置5～15分钟后移出真空炉，型壳移出真空炉后，立即放入500～800℃的热处理炉中，随炉冷却到室温。10.一种权利要求1至9之一所述的轮体整体精密铸造方法的应用，其特征在于，该方法适用于所有金属材料的轮体类零件。2CN108326236A说明书1/5页一种轮体整体精密铸造方法及其应用技术领域：[0001]本发明涉及精密铸造和材料制备领域，具体为一种轮体整体精密铸造方法及其应用。背景技术：[0002]轮体类零件在航天科技领域应用广泛，是航天器姿态控制系统和储能装置的核心部件，是决定飞行产品寿命和可靠性的关键因素。轮体在运动过程中，承受高速旋转造成的巨大的离心力、剪切力、拉压应力以及振动和偏摆等作用，这就要求飞轮具有足够的刚度和转动惯量、较高的强度和抵抗变形的能力。如果轮体结构强度低，就容易因各种应力作用导致轮体内微裂纹的萌生和扩展，尤其当轮体各部分之间的连接区和转接区的性能达不到使用要求时，就会导致轮体变形，裂纹产生，甚至开裂。[0003]自1957年人类第一颗人造卫星诞生以来，航天技术飞速发展，轮体在材料和制备技术等方面不断改进和更新。早期的飞行器结构简单，所用的材料主要是木材、布和绳索等，采用嵌锁、编织等工艺制备。后来使用钢铁、铝合金和镁合金等，采用切割、嵌锁组装、焊接等工艺制备。但是存在不可避免的构造缺陷，使其难以满足航天器不断发展的更强、更快、更准、更远的要求。[0004]目前，轮体类产品还都使用组合式轮体，尤其是大型轮体类零件(直径0.5～1mm)，采用轮辐式结构，主要由轮缘、轮辐、轮毂等部