CN102921885A - 钛、锆、镍及其合金铸件砂型铸造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了钛、锆、镍及其合金铸件砂型铸造工艺,其工艺步骤:(1)型砂配制:先将铝矾土粉、铝矾土砂、硅酸盐粉加入混砂机内,搅拌3~4小时后,加入硅溶胶,然后加入糊精,制备出型砂;(2)造型:根据铸造工艺图纸制作模具;(3)烘焙形成铸型:将步骤二中自然干燥透彻的砂型装入烘箱或者电阻炉内进行焙烧,形成铸型;(4)耐火涂料配制;(5)耐火涂层制备:搅拌好的涂料喷涂到浇注时与金属液接触的铸型表面,(6)高温煅烧;将步骤五中自然干燥完成的铸型放入电阻炉内进行煅烧;(7)熔炼浇注:在真空凝壳自耗炉内熔炼浇注。能够大规模化生产出各种大小铸件,铸件表面无冷隔、流痕、裂纹等缺陷,铸件内部无缩孔、夹杂等缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及铸件砂型铸造工艺,具体涉及钛、锆、镍及其合金铸件砂型铸造工艺。
背景技术
钛、锆、镍及其合金是比较昂贵的金属材料,在许多强腐蚀介质中具有非常优异的耐腐蚀性能,并且有良好的机械性能。钛材及锆材高温时活性很高,几乎能和所有的耐火材料发生不同程度的化学反应,并且高温时锆材非常容易和CO2、O2、N2和H2等气体发生化学反应使锆材脆化造成设备失效。这使得钛、锆、镍及其合金铸造必须选用高化学稳定性的铸型材料,保证金属不与铸型发生化学反应,具有较小的表面污染层。
目前,有色活泼金属可用的铸造工艺方法有机加工石墨型铸造、熔模精密铸造。机加工石墨型铸造的成本高,石墨型导热快对液态金属有激冷作用,在铸件表面容易形成冷隔和流痕等缺陷;熔模精密铸造的特点是铸件表面质量高,适合于复杂薄壁铸件,但制作工艺较为复杂,生产周期长,涂层的厚度有限,对于大型钛、锆、镍及其合金铸件的浇注不适用。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供钛、锆、镍及其合金铸件砂型铸造工艺,该工艺能够大规模化生产出各种大小铸件,铸件表面无冷隔、流痕、裂纹等缺陷,铸件内部无缩孔、夹杂等缺陷。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是:
钛、锆、镍及其合金铸件砂型铸造工艺,其特征在于,其工艺步骤:
(1)型砂配制
根据用砂量,按照质量百分比的200~325目的铝矾土粉45%~55%、30~60目的铝矾土砂10%~20%、16~30目的铝矾土砂10%~20%、硅酸盐粉2%~8%、硅溶胶10%~15%、糊精3%~6%的比例,采用混砂机配制型砂;
先将铝矾土粉、铝矾土砂、硅酸盐粉加入混砂机内,搅拌3~4小时后,加入硅溶胶,然后加入糊精,搅拌40分钟后,制备出型砂;
(2)造型
根据铸造工艺图纸制作模具:用模具压出砂型,并自然干燥;
(3)烘焙形成铸型
将步骤二中自然干燥透彻的砂型装入烘箱或者电阻炉内进行焙烧,形成铸型;
(4)耐火涂料配制
按20%~30%的水、5%~10%的氯化钙、60%~70%的二醋酸锆的比例配制混合溶液,进行充分搅拌溶解制成粘接剂;
按30%~40%的粘接剂,60%~75%的氧化锆粉或者氧化钇或者钨粉、0.5%~1%的润湿剂、0.1%~0.5%的消泡剂的比例混合并充分搅拌均匀,制成涂料;
(5)耐火涂层制备
将铸型预热至60~100℃,将搅拌好的涂料喷涂到浇注时与金属液接触的铸型表面,涂层厚度为0.3~1.5毫米,涂层自然干燥1.5小时以上;
(6)高温煅烧
将步骤五中自然干燥完成的铸型放入电阻炉内进行煅烧;
(7)熔炼浇注
按照以上步骤将最终做好的铸型,在真空凝壳自耗炉内熔炼浇注。
优选的,所述烘焙形成铸型过程:步骤二中自然干燥透彻的砂型室温下装炉;经过1~1.5小时升温到500℃,保温4~6小时;随炉冷却至100℃以下出炉,形成铸型。
优选的,所述步骤五中制备的涂料粘度控制在5~16秒。
优选的,所述高温煅烧过程:室温装炉,200℃~300℃保温1.5~2小时,450℃~550℃保温1.5~2小时,650℃~750℃保温1.5~2小时,1350℃~1500℃保温2~6小时,最后随炉冷却至300℃以下出炉。
优选的,所述熔炼浇注过程:按照上述步骤将最终做好的铸型,在真空凝壳自耗炉内熔炼浇注,采用Φ400毫米锆电极,熔炼电流28000安培,熔炼真空度小于1帕。
本发明的优点如下:
(1)本发明是以砂型做模型基体,在砂型表面喷涂耐火涂料的工艺方法制作钛、锆、镍及其合金铸型,采用该方法能够制作出强度高的砂型,适用于浇注小、中、大的钛、锆、镍及其合金铸件;
(2)砂型导热慢,与石墨相比可有效降低铸型激冷作用,提高液态金属的充型能力,有效减低表面出现冷隔、流痕等缺陷几率;
(3)铸型及涂层热稳定性高,铸件沾污层厚度小;
(4)生产周期短,生产效率高;
(5)工艺制作简单,原材料来源广泛,与熔模精密铸造、机加工石墨型相比成本较低;
(6)砂型清理要比石墨铸型容易的多,大大提高劳动效率。
具体实施方式
下面对本发明作进一步详细的描述。
钛、锆、镍及其合金铸件砂型铸造工艺,其工艺步骤:
(1)型砂配制
根据用砂量,按照质量百分比的200~325目的铝矾土粉45%~55%、30~60目的铝矾土砂10%~20%、16~30目的铝矾土砂10%~20%、硅酸盐粉2%~8%、硅溶胶10%~15%、糊精3%~6%的比例,采用混砂机配制型砂,
先将铝矾土粉、铝矾土砂、硅酸盐粉加入混砂机内,搅拌3~4小时后,加入硅溶胶,然后加入糊精,搅拌40分钟后,制备出型砂;
所述上述百分比为质量百分比,各组分采用其范围内任意数值,其和值为100%;
(2)造型
根据铸造工艺图纸制作模具,将适量型砂装入模具内捣实,捣砂需均匀,型砂填实完成后,将沙箱翻转180°,取出模具;
将造好的砂型自然干燥,大型砂型干燥32小时以上,小型砂型干燥24小时以上;
(3)烘焙形成铸型
将步骤二中自然干燥透彻的砂型装入烘箱或者电阻炉内进行焙烧;
焙烧过程为:在室温下装炉;经过1~1.5小时升温到500℃,保温4~6小时;随炉冷却至100℃以下出炉,形成铸型;
(4)耐火涂料配制
按质量百分比20%~30%的水、5%~10%的氯化钙、60%~70%的二醋酸锆的比例配制混合溶液,进行充分搅拌溶解制成粘接剂;
按30%~40%的粘接剂,60%~75%的氧化锆粉或者氧化钇或者钨粉、0.5%~1%的润湿剂、0.1%~0.5%的消泡剂的比例混合并充分搅拌均匀,制成涂料;
所述上述百分比为质量百分比,各组采用其范围内任意数值,其和值为100%。涂料粘度控制在5~16秒;
(5)耐火涂层制备
将铸型预热至60~100℃,将搅拌好的涂料喷涂到浇注时与金属液接触的铸型表面,涂层厚度为0.3~1.5毫米,涂层自然干燥1.5小时以上;
(6)高温煅烧
将步骤五中自然干燥完成的铸型放入电阻炉内进行煅烧;
煅烧过程为:室温装炉,200℃~300℃保温1.5~2小时,450℃~550℃保温1.5~2小时,650℃~750℃保温1.5~2小时,1350℃~1500℃保温2~6小时,最后随炉冷却至300℃以下出炉;
(7)熔炼浇注
按照上述步骤将最终做好的铸型,在真空凝壳自耗炉内熔炼浇注, 采用Φ400毫米锆电极,熔炼电流28000安培,熔炼真空度小于1帕。
实施例1:
生产材料锆,型号为8”X343F150LbZr-01的阀体,具体工艺如下:
(1)型砂配制
根据用砂量,用200目的铝矾土粉50千克、30~60目的铝矾土砂16千克、16~30目的铝矾土砂12千克、硅酸盐粉4千克、硅溶胶15千克、糊精4千克,采用混砂机配制型砂。
先将铝矾土粉、铝矾土砂、硅酸盐粉加入混砂机内,搅拌3小时后,加入硅溶胶,然后加入糊精,搅拌40分钟后,制备出型砂。
(2)造型
根据铸造工艺图纸制作模具。将适量型砂装入模具内捣实,捣砂需均匀;型砂填实完成后,将沙箱翻转180°,取出模具;将造好的砂型自然干燥18小时。
(3)烘焙形成铸型
将自然干燥透彻的砂型装入烘箱或者电阻炉内进行焙烧。
焙烧过程为:在室温下装炉;经过1小时升温到500℃,保温4小时;随炉冷却至100℃以下出炉,形成铸型。
(4)耐火涂料配制
按1000克的水、300克的氯化钙、3000克的二醋酸锆的比例配制混合溶液,进行充分搅拌溶解制成粘接剂。
按4300克的粘接剂,9000克的氧化锆粉、60克的润湿剂、25克的消泡剂混合并充分搅拌均匀,制成涂料。
上述百分比为质量百分比,各组采用其范围内任意数值,其和值为100%。涂料粘度控制在5~16秒。
(5)耐火涂层制备
将铸型预热至100℃,将搅拌好的涂料喷涂到浇注时与金属液接触的铸型表面,涂层厚度为0.3~0.5毫米,涂层自然干燥3小时。
(6)高温煅烧
将自然干燥完成的铸型放入电阻炉内进行煅烧;
煅烧过程为:室温装炉,300℃保温1.5小时,500℃保温1.5小时,750℃保温1.5小时,1400℃保温5小时,最后随炉冷却至300℃以下出炉。
(7)熔炼浇注
按照上述步骤将最终做好的铸型,在真空凝壳自耗炉内熔炼浇注。采用Φ400毫米锆电极,熔炼电流28000安培,熔炼真空度小于1帕。
实施例2:
生产材料牌号为TA2,型号为CZx150-450的泵体,具体工艺如下:
(1)型砂配制
根据用砂量,用200目的铝矾土粉50千克、30~60目的铝矾土砂16千克、16~30目的铝矾土砂12千克、硅酸盐粉4千克、硅溶胶15千克、糊精4千克,采用混砂机配制型砂。
先将铝矾土粉、铝矾土砂、硅酸盐粉加入混砂机内,搅拌3小时后,加入硅溶胶,然后加入糊精,搅拌40分钟后,制备出型砂。
(2)造型
根据铸造工艺图纸制作模具。将适量型砂装入模具内捣实,捣砂需均匀;型砂填实完成后,将沙箱翻转180°,取出模具;将造好的砂型自然干燥18小时。
(3)烘焙形成铸型
将自然干燥透彻的砂型装入烘箱或者电阻炉内进行焙烧。
焙烧过程为:在室温下装炉;经过1小时升温到500℃,保温4小时;随炉冷却至100℃以下出炉,形成铸型。
(4)耐火涂料配制
按1000克的水、300克的氯化钙、3000克的二醋酸锆的比例配制混合溶液,进行充分搅拌溶解制成粘接剂。
按4300克的粘接剂,9000克的氧化锆粉、60克的润湿剂、25克的消泡剂混合并充分搅拌均匀,制成涂料。
上述百分比为质量百分比,各组采用其范围内任意数值,其和值为100%。涂料粘度控制在5~16秒。
(5)耐火涂层制备
将铸型预热至100℃,将搅拌好的涂料喷涂到浇注时与金属液接触的铸型表面,涂层厚度为0.3~0.5毫米,涂层自然干燥3小时。
(6)高温煅烧
将自然干燥完成的铸型放入电阻炉内进行煅烧;
煅烧过程为:室温装炉,300℃保温1.5小时,500℃保温1.5小时,750℃保温1.5小时,1400℃保温5小时,最后随炉冷却至300℃以下出炉。
(7)熔炼浇注
按照上述步骤将最终做好的铸型,在真空凝壳自耗炉内熔炼浇注。采用Φ400毫米的TA2电极,熔炼电流28000安培,熔炼真空度小于1帕。
Claims (5)
1.钛、锆、镍及其合金铸件砂型铸造工艺,其特征在于,其工艺步骤:
(1)型砂配制
根据用砂量,按照质量百分比的200~325目的铝矾土粉45%~55%、30~60目的铝矾土砂10%~20%、16~30目的铝矾土砂10%~20%、硅酸盐粉2%~8%、硅溶胶10%~15%、糊精3%~6%的比例,采用混砂机配制型砂;
先将铝矾土粉、铝矾土砂、硅酸盐粉加入混砂机内,搅拌3~4小时后,加入硅溶胶,然后加入糊精,搅拌40分钟后,制备出型砂;
(2)造型
根据铸造工艺图纸制作模具:用模具压出砂型,并自然干燥;
(3)烘焙形成铸型
将步骤二中自然干燥透彻的砂型装入烘箱或者电阻炉内进行焙烧,形成铸型;
(4)耐火涂料配制
按20%~30%的水、5%~10%的氯化钙、60%~70%的二醋酸锆的比例配制混合溶液,进行充分搅拌溶解制成粘接剂;
按30%~40%的粘接剂,60%~75%的氧化锆粉或者氧化钇或者钨粉、0.5%~1%的润湿剂、0.1%~0.5%的消泡剂的比例混合并充分搅拌均匀,制成涂料;
(5)耐火涂层制备
将铸型预热至60~100℃,将搅拌好的涂料喷涂到浇注时与金属液接触的铸型表面,涂层厚度为0.3~1.5毫米,涂层自然干燥1.5小时以上;
(6)高温煅烧
将步骤五中自然干燥完成的铸型放入电阻炉内进行煅烧;
(7)熔炼浇注
按照以上步骤将最终做好的铸型,在真空凝壳自耗炉内熔炼浇注。
2.根据权利1要求所述的钛、锆、镍及其合金铸件砂型铸造工艺,其特征在于,所述烘焙形成铸型过程:步骤二中自然干燥透彻的砂型室温下装炉;经过1~1.5小时升温到500℃,保温4~6小时;随炉冷却至100℃以下出炉,形成铸型。
3.根据权利1要求所述的钛、锆、镍及其合金铸件砂型铸造工艺,其特征在于,所述步骤五中制备的涂料粘度控制在5~16秒。
4.根据权利1要求所述的钛、锆、镍及其合金铸件砂型铸造工艺,其特征在于,所述高温煅烧过程:室温装炉,200℃~300℃保温1.5~2小时,450℃~550℃保温1.5~2小时,650℃~750℃保温1.5~2小时,1350℃~1500℃保温2~6小时,最后随炉冷却至300℃以下出炉。
5. 根据权利1要求所述的钛、锆、镍及其合金铸件砂型铸造工艺,其特征在于,所述熔炼浇注过程:按照上述步骤将最终做好的铸型,在真空凝壳自耗炉内熔炼浇注,采用Φ400毫米锆电极,熔炼电流28000安培,熔炼真空度小于1帕。
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