CN102527936B - 一种用于低膨胀合金精密成形的石墨型铸造方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于低膨胀合金精密成形的石墨型铸造方法，首先用电极石墨制作零件铸型，铸型的型腔增加1-3%的收缩量；用325目电熔氧化铝粉、电熔氧化钇粉和醋酸锆按1-2.5：1-2.5：1的质量比制成涂料；再将制备好的涂料喷涂在铸型的型腔表面形成0.2-0.5mm涂层，并定型和浇注。浇注使用4J36或4J32合金锭作为自耗电极，完成浇注，即得。本发明解决了4J36、4J32合金熔点高、石墨激冷作用强、晶粒粗大，铸件易产生热裂纹问题，能提高4J36、4J32低膨胀合金铸造件的质量和生产效率。
Description
技术领域
本发明属于铸造领域，具体是一种低膨胀合金精密成形的石墨型铸造技术。
背景技术
4J36合金、4J32合金又被称为因瓦合金和超因瓦合金，均属于精密合金，其在一定温度范围内，其尺寸随温度的变化很小，广泛应用于需要光学仪器及其它精密元件中。如标准钟的摆杆、摆轮及中标的游丝，玻璃封接的引丝，无线电电子管、恒温器中作控温用的热双金属片、长度标尺、大地测量基线尺、彩电的荫罩钢带、架空输电线芯材、谐振腔、激光准直仪腔体、三步重复光刻相机基板，光学测量系统和波导管中作结构件、显微镜、天文望远镜中巨大透镜的支撑系统等。
目前，4J36、4J32合金的应用主要以变形材为主，其零部件的成形基本通过锻造或拉拔方法生产，或采用大尺寸母合金锭或毛坯加工而成，如用于飞机蒙皮、整体机翼、舱壁等复合材料构件生产用的金属模具等，尺寸精度要求较低，模具精度主要靠后续机械加工来保证。上述成形方法对于简单结构的部件可以实现，但对于具有复杂三维结构的部件，几乎不可能实施。因此，大大限制了该合金的应用范围。采用铸造的方法进行该合金的成形，由于该合金熔点高、自由缩尺大，其热裂倾向十分严重，目前尚未见采用铸造方法进行该合金铸件精密成形的报道。
发明内容
本发明的目的，是提供一种用于低膨胀合金精密成型的石墨型铸造方法，可实现4J36、4J32低膨胀合金的铸造精密成型。
为实现上述目的而采用的技术方案是：
一种用于低膨胀合金精密成形的石墨型铸造方法，包括下述步骤：
第一步：制作铸型：
首先采用纯度≥99.5%（含碳量Wc≥99.5%）的电极石墨制作零件的铸型，其中型腔结构与铸件的结构一致，但尺寸考虑合金的收缩，增加1-3%的收缩余量。
第二步：制备涂料：
取粒度为325目电熔氧化铝粉A和电熔氧化钇粉B，以及粘结剂醋酸锆C，然后按照A：B：C=1~2.5：1~2.5：1的质量比将三者加入容器中混合均匀，并搅拌3~6小时，转速10~500转/分，即成可使用涂料。
第三步：用步骤2制备好的涂料在铸型内型腔表面采用机械喷涂或涂刷的方法形成0.2-0.5 mm的涂层，涂层制备完成后，在温度20~30℃，湿度40-70%的条条件下干燥6~12小时，再采用酒精喷灯对表面涂层进行表面预烧结。最后将铸型放入除气炉中按照真空度≤1~2×10-2Pa，950~1100℃的条件真空除气并烧结2小时，炉冷，待炉温≤300℃后出炉自然冷却至室温（20~25℃）。最后将石墨铸型按照铸型整体结构进行组型、定位，即可用于浇注。
第四步：浇注
采用水冷铜坩埚真空自耗电极电弧凝壳炉进行4J36或4J32合金的熔化，且使用4J36或4J32合金锭作为自耗电极。待4J36或4J32合金电极熔化完成前1~5分钟，启动离心盘，离心盘转速根据铸件大小及结构不同选用0~400转/分，最后将熔融的4J36或4J32合金液倒入石墨铸型中，并保持转速5~30分钟，完成浇铸，即得。
本发明解决了4J36、4J32合金熔点高、石墨激冷作用强、晶粒粗大，铸件易产生热裂纹问题，能提高4J36、4J32低膨胀合金铸造件的质量和生产效率。
具体实施方式
实施例一
一种用于低膨胀合金精密成形的石墨型铸造方法，是取合金成分为4J32或4J36合金，铸件外形尺寸为100×100×100mm，铸型内腔尺寸比铸件大3%，为103×103×103 mm；铸型采用高纯电极石墨（纯度=99.5%）加工，内表面用涂刷的方法形成涂层，涂层厚度0.25mm，涂料制作方法如下：准备粒度为325目电熔氧化铝粉（A）和电熔氧化钇粉（B），以及粘结剂醋酸锆（C），然后按照A：B：C=1.2：1.2：1的质量比将三者加入容器中混合均匀，并搅拌3小时，转速300转/分；涂层制备完成后按照温度24℃，湿度50%的条件干燥6小时，再采用酒精喷灯对表面涂层进行表面预烧结。最后将铸型放入除气炉中按照真空度≤1×10-2Pa，1050±10℃的条件真空除气并烧结4小时，炉冷，待炉温为200℃时出炉自然冷却至室温（20~25℃），最后将石墨铸型按照铸型整体结构进行组型、定位，用于浇注。
4J36、4J32合金的熔炼设备采用水冷铜坩埚真空自耗电极电弧凝壳炉，且使用4J36或4J32合金锭作为自耗电极，待4J36或4J32合金电极熔化完成前1分钟，启动离心盘，离心盘转速选用200转/分，最后将熔融的4J32合金液倒入石墨铸型中，并保持转速5分钟，完成浇铸。
实施例二
实施例二所述的一种用于低膨胀合金精密成形的石墨型铸造方法与实施例一基本相同，其不同之处在于：
铸型内腔尺寸比铸件大1%，电熔氧化铝粉：电熔氧化钇粉：黏结剂醋酸锆=1：2.5：1，涂层制备完成后按照温度20℃、湿度50%的条件下干燥6小时。
实施例三
实施例三所述的一种用于低膨胀合金精密成形的石墨型铸造方法与实施例一基本相同，其不同之处在于：
铸型内腔尺寸比铸件大2.5%，电熔氧化铝粉：电熔氧化钇粉：黏结剂醋酸锆=2.5：2.5：1，涂层制备完成后按照温度30℃、湿度70%的条件下干燥12小时。
Claims (1)
1.一种用于低膨胀合金精密成形的石墨型铸造方法，其特征在于包括下述步骤：
第一步：制作铸型：
首先采用纯度≥99.5%，含碳量Wc≥99.5%的电极石墨制作零件的铸型，铸型的型腔结构与铸件的结构一致，型腔尺寸，增加1-3%的收缩余量；
第二步：制备涂料：
取粒度为325目电熔氧化铝粉A和电熔氧化钇粉B，以及粘结剂醋酸锆C，然后按照A：B：C=1~2.5：1~2.5：1的比例将三者加入容器中混合均匀，并搅拌3~6小时，转速10~500转/分，即成可使用涂料；
第三步：用步骤2制备好的涂料在铸型内型腔表面采用机械喷涂或涂刷的方法形成0.2-0.5 mm的涂层，涂层制备完成后按照温度20~30℃，湿度40-70%的条件下干燥6~12小时，再采用酒精喷灯对表面涂层进行表面预烧结；最后将铸型放入除气炉中按照真空度≤1~2×10-2Pa，950~1100℃的条件真空除气并烧结2小时，炉冷，待炉温≤300℃后出炉自然冷却至室温20-25℃，最后将石墨铸型按照铸型整体结构进行组型、定位，即可用于浇注；
第四步：浇注
采用水冷铜坩埚真空自耗电极电弧凝壳炉进行4J36或4J32合金的熔化，且使用4J36或4J32合金锭作为自耗电极，待4J36或4J32合金电极熔化完成前1~5分钟，启动离心盘，离心盘转速根据铸件大小及结构不同选用0~400转/分，最后将熔融的4J36或4J32合金液倒入石墨铸型中，并保持转速5~30分钟，完成浇铸，即得。
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