CN105817608B - 一种钛合金熔炼浇铸方法 - Google Patents

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Abstract

钛合金熔炼浇铸方法，钛合金熔炼浇铸型壳采用如下结构：在传统浇铸型壳制壳工艺的基础上，通过在型壳面层和背层之间涂挂硅酸铝质耐高温隔热保温涂料；钛合金熔炼后直接浇铸型壳。尤其是浇铸金属液时经过带感应线圈加热漏斗，在金属浇注液漏斗外侧围绕均匀的与漏斗形贴合的环状感应加热线圈，对流经的金属液进行感应加热，提高浇铸的金属液过热度。

Description

一种钛合金熔炼浇铸方法
技术领域：
本发明涉及一种钛合金熔炼浇铸方法，尤其是免二次烧结型壳的熔炼浇铸。
背景技术：
钛及钛合金熔炼浇铸时金属液过热度低，为了保持金属液在进入型壳时 有良好的流动性，要保持热壳浇注，否则会大大影响到铸件质量。所以传统制壳工艺传统工艺中，型壳干燥后要进行一次高温烧结，1100℃保温2h；由于型壳散热较快，装炉浇注时还需要再次加热至900℃，保温1h左右，才能浇注。
发明内容
本发明目的是，提出一种钛合金熔炼浇铸方法，尤其是采用隔热保温层，可以冷壳浇注，节约能源，本发明目的还在于通过浇口的过热加热熔融金属，保证金属液的浇铸温度。
本发明技术方案是，钛合金熔炼浇铸方法，其特征是钛合金熔炼浇铸型壳采用如下结构：在传统浇铸型壳制壳工艺的基础上，通过在型壳面层和背层之间涂挂硅酸铝质隔热保温涂料，提升型壳的保温性能，以实现在金属液浇入型壳时热量不散，这样就实现型壳装炉浇注时免不用再次加热，从而节约能源损耗。
进一步的，浇铸金属液时经过带感应线圈加热漏斗，在金属浇注液漏斗外侧围绕均匀的与漏斗形贴合的环状感应加热线圈，对流经的金属液进行感应加热，提高浇铸的金属液过热度。
有益效果：本发明方案以改性无机粘结剂为基料，采用抗热性强的硅酸铝作主导填料 (尤其是配制的少量铝粉在浇铸时会助于空气微孔层)，研制成耐高温隔热保温涂料。硅酸铝与无机粘结剂形成无机涂膜，利用其热导率极低的空气微孔层和反射层来阻隔热能传递，有效抑制辐射传热和对流传热，从而达到降低涂覆表面的热平衡温度的目的，隔热保温效果显著。加上感应加热线圈中通入交变电流时,交变电流在感应线圈中的分布直接影响到加热的效果,在频率较高在感应线圈内侧及表面电流密度最大。当直径与高度约400mm的漏斗设计450kw的感应线圈时，金属液流经感应线圈时被感应加热，通过红外测温仪进行检测，金属熔融的温度达到2000℃，过热度相比之前提升230℃，金属液的流动性和充填性改善，从而改善铸件品质。本发明工艺在型壳面层和背层之间涂挂硅酸铝质隔热保温涂料，提升型壳的保温性能，以实现在金属液浇入型壳时热量不散，这样就实现型壳装炉浇注时免不用再次加热，加上加热漏斗效果更好。
附图说明
图1为本发明隔热保温涂料层(干燥前)的照片；
图2为本发明隔热保温涂料层(干燥后)的照片；
图3为本发明带感应线圈加热漏斗结构示意图。
图4为本发明微观形貌图(图2的放大)。
具体实施方式
本发明隔热保温涂料层：钛合金熔炼浇铸型壳采用如下结构：在传统浇铸型壳制壳工艺的基础上，通过在型壳面层和背层之间涂挂硅酸铝质隔热保温涂料，提升型壳的保温性能，以实现在金属液浇入型壳时热量不散，加上带感应线圈加热漏斗提升金属液体的温度，这样就实现型壳装炉浇注时免不用再次加热，从而节约能源损耗。型壳制备时根据型芯先制备(涂覆在型芯上)型壳的面层，再制备隔热保温涂料层(涂覆在面层上)，最后制备更起支撑型壳结构的背层(涂覆在隔热保温涂料层面层上)。
耐高温隔热保温涂料的配制:(1)硅酸铝纤维：水：高岭土：云母粉：海泡石粉：无机改性粘结剂：铝粉＝500：50：80：60：100：150：20(质量比，可以有5-10％的配比质量范围)。
(2)按配比依次加入改性粘结剂、水、高岭土、云母粉、海泡石粉、铝粉混合后，用EFJ_400砂磨搅拌分散机高速分散研磨2h，最后低速搅拌均匀，制得耐高温隔热保温涂料。
(3)制得耐高温隔热保温涂料直接喷涂在面层干燥的模组上，涂层厚度1-3mm。隔热保温机理：硅酸铝质隔热保温涂料基本结构单元是Si-O-Si四面体，硅氧键在分子中形成了一个硬度较高的网状结构，这又增加了强度和耐温性，形成性能优异的复合涂膜。其稳定性保持有效的骨架成分而长时间保持高效的隔热性。同时，还可降低粘结剂固化时的收缩率，防止气泡及裂纹产生，使涂层强度提高。另一方面，填料选择不当会造成涂料体系的不稳定，属于这类填料的有氧化锌、轻质碳酸钙等。这是因为这些活性填料中的游离离子具有导致某些阴离子乳化剂的乳液破乳胶凝的可能性，所以应对填料精心试验，选择使用。
其微观形貌如图4(放大500倍的涂层微观形貌)。
同时，在面层型壳制备方面，通过大量实验验证，得出最佳撒砂，砂的粒度级配30目： 60目质量比1：1，制得透气性(真空炉真空度E-1，铸件无气孔)和高温强度(≥5Mpa) 最佳型壳。型壳表面光洁度Ra≤1.6μm，高温强度≥5Mpa，残留强度≤2Mpa，表面无粉尘、不剥落、不开裂。
本发明方案所制备型壳隔热保温效果显著，保留金属热量90％，实现冷壳浇注。型壳透气性好，在炉体真空度1帕以下浇注，型壳无需加排气棒；型壳高温强度≥5Mpa)；型壳表面光洁度Ra≤1.6μm，表面无粉尘、不剥落、不开裂。
使用带感应线圈加热漏斗1效果更好：感应加热线圈2中通入交变电流时,交变电流在感应线圈中的分布直接影响到加热的效果,在频率较高在感应线圈内侧及表面电流密度最大。当直径与高度约400mm的漏斗设计450kw的感应线圈时，金属液流经感应线圈时被感应加热，通过红外测温仪进行检测，金属熔融的温度达到2000℃，过热度相比之前提升230℃，金属液的流动性和充填性改善，从而改善铸件品质。

Claims (1)

1.钛合金熔炼浇铸方法，其特征是钛合金熔炼浇铸型壳采用如下结构：在传统浇铸型壳制壳工艺的基础上，通过在型壳面层和背层之间涂挂硅酸铝质隔热保温涂料；隔热保温涂料的配制：（1）硅酸铝纤维：水：高岭土：云母粉：海泡石粉：无机改性粘结剂：铝粉的质量比为500：50：80：60：100：150：20；（2）按配比依次加入改性粘结剂、水、高岭土、云母粉、海泡石粉、铝粉混合后，用EFJ_400砂磨搅拌分散机高速分散研磨2 h，最后低速搅拌均匀，制得耐高温隔热保温涂料；（3）制得耐高温隔热保温涂料直接喷涂在面层干燥的模组上，涂层厚度1-3mm；
浇铸金属液时经过带感应线圈加热漏斗，在金属浇注液漏斗外侧围绕均匀的与漏斗形贴合的环状感应加热线圈，对流经的金属液进行感应加热，提高浇铸的金属液过热度；
在面层型壳制备时撒砂，砂粒度级配30目：60目质量比1: 1。
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