專利名稱：一種鈦合金框架鑄件離心鑄造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種精密鑄造方法，具體是涉及一種鈦合金框架鑄件離心鑄造方法及
離心轉(zhuǎn)速的確定方法。
背景技術(shù)：
離心鑄造是鈦合金鑄造最常用的方法，離心力的作用可以克服鈦合金真空鑄造壓頭小的缺點(diǎn)，保證獲得致密的鈦鑄件。離心轉(zhuǎn)速是離心鑄造的重要參數(shù)，轉(zhuǎn)速過小形成不了金屬壓頭，充型能力低、補(bǔ)縮能力差，易造成澆不滿、冷隔、縮松等缺陷，轉(zhuǎn)速過大易造成金屬注入不穩(wěn)、鑄造應(yīng)力增大，成分偏析嚴(yán)重等缺陷。 目前，在實(shí)際生產(chǎn)中計(jì)算離心轉(zhuǎn)速的方法很多，推導(dǎo)出的計(jì)算公式及經(jīng)驗(yàn)公式比較繁雜，應(yīng)用起來比較死板且針對(duì)性不強(qiáng)，而且針對(duì)鈦合金鑄件真空離心澆注轉(zhuǎn)速的計(jì)算方法很少，通用公式中，也沒有規(guī)定鈦合金鑄件的離心參數(shù)參考范圍，采用現(xiàn)有的離心轉(zhuǎn)速計(jì)算方法不能滿足鈦合金鑄件實(shí)際生產(chǎn)中的需求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種鈦合金框架鑄件離心鑄造方法，可獲得致密鈦合金鑄件。 采用的技術(shù)方案是 —種鈦合金框架鑄件離心鑄造方法，包括下述工藝步驟
—、制備型殼 1、按設(shè)計(jì)要求采用快速成型機(jī)制造鈦合金框架鑄件蠟?zāi)！?br>
2、將蠟?zāi)Ｓ镁凭逑锤蓛?，并自然晾干?3、采用鈦合金精密型殼涂掛工藝對(duì)蠟?zāi)＿M(jìn)行制殼，涂掛8-10層，每層涂掛間隔時(shí)間為3-8小時(shí)。 4、制殼完成后進(jìn)行磨殼處理，此后對(duì)型殼進(jìn)行焙燒3-8小時(shí)，焙燒溫度IOO(TC。
二、裝爐 1、將真空自耗凝殼爐坩堝的法蘭盤、內(nèi)壁和底部用砂紙打磨光滑。檢查坩堝法蘭盤與內(nèi)壁表面有無被電弧擊中產(chǎn)生的燒傷痕跡或凹坑。將純鈦電極殘頭切片放在坩堝底部作為底墊，同材質(zhì)碎屑作為起弧料。。 2、將制備好的型殼放入真空自耗凝殼爐中的離心盤上并固定。
三、熔煉與澆注 1、將自耗電極裝入真空自耗凝殼爐中，啟動(dòng)真空機(jī)組，抽至高真空后起弧熔煉，控制熔煉參數(shù)在①電壓38 40V，電流12000 18000A ;
②真空度控制在《2 X 10—屮a ; ③冷卻水水壓0. 4MPa，坩堝進(jìn)水口水溫19°C ，出水口水溫38°C 。
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2、啟動(dòng)離心動(dòng)力裝置進(jìn)行離心澆注，離心轉(zhuǎn)速n按照以下方法計(jì)算
" 二299^G/i^。 其中n-離心轉(zhuǎn)速，G-重力倍數(shù)，RT。_離心半徑
鈦合金鑄件離心鑄造的重力倍數(shù)選擇G = 10 50 ;
其中，①對(duì)于最小壁厚〉20mm的鑄件，G選擇10 15
②對(duì)于最小壁厚為10 20mm的鑄件，G選擇15 20
③對(duì)于最小壁厚為3. 5 10mm的鑄件，G選擇20 30
④對(duì)于最小壁厚為10 20mm的鑄件，G選擇30 50
離心半徑RT。確定方法為 (1)外圓環(huán)件，指帶底的圓筒和帶筋的圓環(huán)類鑄件。RT。= (1.0 0.8)R外內(nèi)。式 中，R^為外圓環(huán)形內(nèi)徑(厘米)。 (2)質(zhì)量分布均勻的鑄件，如葉輪及圓盤類鑄件，RT。 = (R,+Rrt)/2 (3)內(nèi)圓環(huán)件，指質(zhì)量分布主要在內(nèi)圓環(huán)上，如螺旋槳、壓縮機(jī)葉輪等，此時(shí)RT。=
(1.0 1.2)R內(nèi)外。式中，R內(nèi)外為內(nèi)圓環(huán)形外徑(厘米)。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于通過采用該離心半徑確定方法，依托離心轉(zhuǎn)速計(jì)算公式計(jì)算 出的離心轉(zhuǎn)速，通過正常的鈦合金真空離心熔鑄后，可有效確保獲得致密鈦合金鑄件，對(duì)指 導(dǎo)鈦合金離心鑄造工藝，尤其是框架鑄件離心鑄造工藝參數(shù)具有重要意義，可用于指導(dǎo)航 空、航天框架鑄件以及各種鈦合金部件采用離心鑄造工藝進(jìn)行研制和生產(chǎn)。
圖1是本發(fā)明的一種實(shí)施例示意圖。
具體實(shí)施例方式
—種鈦合金框架鑄件的離心鑄造方法，包括框架鑄件的型殼制備、裝爐、離心澆注 參數(shù)計(jì)算確定、真空熔煉澆注等。 質(zhì)量主要分布在外圓環(huán)上的基座鑄件圖l所示。
—、制備基座鈦合金鑄件型殼包括下述工藝步驟
1 、按采用快速成型機(jī)制造基座鈦合金鑄件蠟?zāi)！?
2、將基座蠟?zāi)Ｓ镁凭逑锤蓛?，自然晾干?3、將干燥好的基座蠟?zāi)＿M(jìn)行涂掛制殼，涂掛10層，每層涂掛間隔時(shí)間為8小時(shí)。
4、制殼完成后進(jìn)行磨殼處理，然后對(duì)型殼進(jìn)行焙燒8小時(shí)，焙燒溫度IOO(TC 。
二、裝爐 1、將真空自耗凝殼爐坩堝的法蘭盤、內(nèi)壁和底部用砂紙打磨光滑。檢查坩堝法蘭 盤與內(nèi)壁表面有無被電弧擊中產(chǎn)生的燒傷痕跡或凹坑。將純鈦電極殘頭切片放在坩堝底部 作為底墊，同材質(zhì)碎屑作為起弧料。 2、將制備好的基座鑄件型殼放入真空自耗凝殼爐中的離心盤上并固定。
三、熔煉與澆注 1、將自耗電極裝入真空自耗凝殼爐中，啟動(dòng)真空機(jī)組，抽至低于2X 10—屮a后起弧 熔煉，控制熔煉參數(shù)在
①電壓38V，電流18000A ;
②真空度控制在2X 10—中a ; ③冷卻水水壓0. 4MPa，坩堝進(jìn)水口水溫19°C ，出水口水溫38°C 。
2、啟動(dòng)離心動(dòng)力裝置進(jìn)行離心澆注，離心轉(zhuǎn)速n按照以下方法計(jì)算
<formula>formula see original document page 5</formula>其中n-離心轉(zhuǎn)速，G-重力倍數(shù)，RT。_離心半徑 基座鑄件中間的三條筋利用直澆道直接補(bǔ)縮，由于鑄件最小壁厚12mm，故選擇重
力倍數(shù)6 = 20，&。確定為外圓環(huán)結(jié)構(gòu)內(nèi)半徑25厘米，確定其離心轉(zhuǎn)速為
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權(quán)利要求
一種鈦合金框架鑄件離心鑄造方法，包括下述工藝步驟(1)按設(shè)計(jì)要求制出鈦合金框架鑄件蠟?zāi)?；采用鈦合金精密型殼涂掛工藝?duì)蠟?zāi)＿M(jìn)行制殼，涂掛8-10層，每次涂掛時(shí)間間隔3-8小時(shí)，然后脫蠟，對(duì)型殼焙燒3-8小時(shí)，焙燒溫度為1000℃；(2)將純鈦電極殘頭切片放入真空自耗凝殼爐的坩堝底部，再將制備好的型殼放在真空自耗凝殼爐中的離心盤上并固定；(3)將自耗電極裝入真空凝殼爐中，啟動(dòng)真空機(jī)組，抽真空度≤2×10-2Pa后進(jìn)行焙煉；(4)啟動(dòng)離心動(dòng)力裝置，進(jìn)行離心澆注，其特征在于離心轉(zhuǎn)速n為 <mrow><mi>n</mi><mo>=</mo><mn>299</mn><mo>·</mo><msqrt> <mi>G</mi> <mo>/</mo> <msub><mi>R</mi><mrow> <mi>T</mi> <mn>0</mn></mrow> </msub></msqrt> </mrow>其中n-離心轉(zhuǎn)速，G-重力倍數(shù)，RT0-離心半徑鈦合金鑄件離心鑄造的重力倍數(shù)選擇G＝10～50；其中，①對(duì)于最小壁厚＞20mm的鑄件，G選擇10～15②對(duì)于最小壁厚為10～20mm的鑄件，G選擇15～20③對(duì)于最小壁厚為3.5～10mm的鑄件，G選擇20～30④對(duì)于最小壁厚為10～20mm的鑄件，G選擇30～50離心半徑RT0確定方法為a.外圓環(huán)件，指帶底的圓筒和帶筋的圓環(huán)類鑄件，RT0＝(1.0～0.8)R外內(nèi)；式中，R外內(nèi)為外圓環(huán)形內(nèi)徑，單位為厘米；b.質(zhì)量分布均勻的鑄件，如葉輪及圓盤類鑄件，RT0＝(R外+R內(nèi))/2；c.內(nèi)圓環(huán)件，指質(zhì)量分布主要在內(nèi)圓環(huán)上，如螺旋槳、壓縮機(jī)葉輪，此時(shí)RT0＝(1.0～1.2)R內(nèi)外；式中，R內(nèi)外為內(nèi)圓環(huán)形外徑，單位為厘米。
全文摘要
一種鈦合金框架鑄件離心鑄造方法，包括框架鑄件的型殼制備、裝爐、離心澆，其技術(shù)要點(diǎn)在于離心轉(zhuǎn)速n為其中n-離心轉(zhuǎn)速，G-重力倍數(shù)，RT0-離心半徑，鈦合金鑄件離心鑄造的重力倍數(shù)選擇G＝10～50；其中，①對(duì)于最小壁厚＞20mm的鑄件，G選擇10～15，②對(duì)于最小壁厚為10～20mm的鑄件，G選擇15～20，③對(duì)于最小壁厚為3.5～10mm的鑄件，G選擇20～30，④對(duì)于最小壁厚為10～20mm的鑄件，G選擇30～50。本發(fā)明可有效確保獲得致密鈦合金鑄件，對(duì)指導(dǎo)鈦合金離心鑄造工藝，尤其是框架鑄件離心鑄造工藝參數(shù)具有重要意義，可用于指導(dǎo)航空、航天框架鑄件以及各種鈦合金部件采用離心鑄造工藝進(jìn)行研制和生產(chǎn)。
文檔編號(hào)B22D13/00GK101758178SQ20101010092
公開日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2010年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月26日
發(fā)明者劉宏宇, 婁延春, 汪志華, 王利, 謝華生, 趙軍, 郭培軍 申請(qǐng)人:沈陽鑄造研究所