CN109175250A

CN109175250A - 一种可部分重复利用的石墨铸型铸造方法

Info

Publication number: CN109175250A
Application number: CN201811202302.1A
Authority: CN
Inventors: 石明星; 李勇; 焦海峰; 马林芝
Original assignee: Beijing Xinghang Electromechanical Equipment Co Ltd
Current assignee: Beijing Xinghang Electromechanical Equipment Co Ltd
Priority date: 2018-10-16
Filing date: 2018-10-16
Publication date: 2019-01-11

Abstract

本发明属于钛合金铸造技术领域，具体涉及一种可部分重复利用的石墨铸型铸造方法。该方法包括将石墨铸型的浇杯、铸件外模和内浇道部件分别设计为能够拆分的分体结构，各部件分别使用多个石墨块进行制作，各部件的各个石墨块之间通过连接件以间隙配合的方式固定；在石墨铸型浇注完毕后，将各部件的各个石墨块依次拆卸取出并回收。通过本发明的特殊设计及表面涂刷涂层，实现了部分石墨块的重复利用，石墨铸型在浇注后，部分石墨块可以完整地清理出来，用作相同铸件下一炉铸型的一部分，回收率超过60％，显著降低石墨型的铸造成本。本发明所调配的涂料可有效填补石墨型表面的孔隙，避免钛液的渗入，防止石墨铸型的氧化，有利于石墨铸型的脱模和回收使用。本发明的石墨铸型及固定方式拆卸清理方便，石墨块不易损坏，有利于石墨铸型的回收使用。

Description

一种可部分重复利用的石墨铸型铸造方法

技术领域

本发明属于钛合金铸造技术领域，具体涉及一种可部分重复利用的石墨铸型铸造方法。

背景技术

钛合金铸造目前比较成熟的生产方式是熔模铸造工艺和机加石墨铸型工艺，相比熔模铸造工艺，机加石墨铸型工艺具有生产周期短、内部质量好、尺寸稳定性高等优点，尤其是对于一些大型复杂钛合金铸件，机加石墨铸型更能体现其工艺优势，是国内外钛合金铸造厂家共同的选择。机加石墨铸型在快速高效铸造钛合金的同时，铸造成本显著提高，主要体现在石墨铸型原材料成本高且不易重复使用。机加一公斤石墨铸型超过四十元，一些小型简单的铸件石墨用量都在一百公斤左右，对于大型复杂铸件的石墨用量甚至达到几吨。铸型浇注完成后，受铸件收缩力、石墨结构及装配固定方式等因素的影响，只能破坏石墨铸型才能获得完整的铸件轮廓，导致机加石墨铸型铸件成本较高。因此，急需开展钛合金铸件石墨铸型的重复利用研究，实现部分铸型的二次使用，降低机加石墨铸型铸造成本。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提出一种可部分重复利用的石墨铸型铸造方法，以解决如何重复利用石墨铸型材料的技术问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提出一种可部分重复利用的石墨铸型铸造方法，该方法包括，将石墨铸型的浇杯、铸件外模和内浇道部件分别设计为能够拆分的分体结构，各部件分别使用多个石墨块进行制作，各部件的各个石墨块之间通过连接件以间隙配合的方式固定；在石墨铸型浇注完毕后，将各部件的各个石墨块依次拆卸取出并回收。

进一步，在分别使用多个石墨块制作各部件时，在将各个石墨块之间以间隙配合的方式固定之前，对每个石墨块的表面进行涂层处理。

进一步，各部件的各个石墨块之间采用螺杆螺母以间隙配合的方式固定。

进一步，将浇杯设计为外方内圆结构，对称分成2个石墨块；将铸件外模设计为方形结构，根据铸件结构和开模方向分成2-4个石墨块；将内浇道对称分成2个石墨块。

进一步，在浇杯和铸件外模的外部设置便于手持的凹槽。

进一步，对每个石墨块的表面进行涂层处理，具体包括如下步骤：

S1、在二醋酸锆粘结剂中连续加入200～400目的Y₂O₃粉，粉液比控制在2.6:1～3.4:1，边搅拌边加入润湿剂和消泡剂，配制成流杯粘度为30～35s的涂料；

S2、对外模、浇杯及内浇道接触金属液的内表面进行清理，用步骤S1配制的涂料对清理后的表面进行多遍涂刷；

S3、将刷完涂料的石墨块置于真空除气炉中进行真空除气；

S4、当石墨块冷却到室温后，对石墨块进行打磨与清理，将清理完毕的石墨块组装成石墨铸型等待浇注。

进一步，在步骤S1中，润湿剂为JFC、EA、OP-10中的一种，加入量占粘结剂质量分数的0.1～0.3％；消泡剂为正辛醇、正戊醇、异丙醇中的一种，加入量占粘结剂质量分数的0.05～0.1％。

进一步，在步骤S2中，用风管和100目的砂纸对铸件外模、浇杯及内浇道接触钛液的内表面进行清理；在步骤S2中，涂料涂刷3～5遍，自然干燥，第1遍干燥时间12～24h，2～5遍干燥时间6～12h；在步骤S3中，除气温度为910±20℃，真空度≤2Pa，保温时间2～4h，随炉冷却到200℃以下出炉；在步骤S4中，用砂纸对涂层的起皮、凸起位置进行打磨，并用风管去除掉落的粉尘颗粒。

进一步，将各部件的各个石墨块依次拆卸取出并回收，具体包括如下步骤：首先拆卸内浇道上的连接件，沿开模方向取出内浇道石墨块，然后切断内浇道，使石墨铸型与内浇道分离；采用同样方式回收直浇道上的浇杯；再将铸件外模放置在平整的位置，取出连接件，沿开模方向拉出，回收铸件外模。

进一步，对于取出的石墨块，用风管将回收的石墨块吹干净，然后用100目的砂纸打磨掉残留的涂层及氧化色。

(三)有益效果

本发明提出的可部分重复利用的石墨铸型铸造方法，包括将石墨铸型的浇杯、铸件外模和内浇道部件分别设计为能够拆分的分体结构，各部件分别使用多个石墨块进行制作，各部件的各个石墨块之间通过连接件以间隙配合的方式固定；在石墨铸型浇注完毕后，将各部件的各个石墨块依次拆卸取出并回收。通过本发明的特殊设计及表面涂刷涂层，实现了部分石墨块的重复利用，石墨铸型在浇注后，部分石墨块可以完整地清理出来，用作相同铸件下一炉铸型的一部分，回收率超过60％，显著降低石墨型的铸造成本。本发明所调配的涂料可有效填补石墨型表面的孔隙，避免钛液的渗入，防止石墨铸型的氧化，有利于石墨铸型的脱模和回收使用。本发明的石墨铸型及固定方式拆卸清理方便，石墨块不易损坏，有利于石墨铸型的回收使用。

附图说明

图1为本发明实施例1的石墨铸型结构示意图；

图2为本发明实施例2的石墨铸型结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

实施例1

本实施例提出一种可部分重复利用的石墨铸型铸造方法，以环形圆筒铸件为例，铸件最大外廓尺寸φ494×262mm。

1、石墨铸型设计

石墨铸型由13块石墨组成，如图1所示，石墨块包括4块铸件外模、2块芯子、4块内浇道、1块直浇道、2块浇杯。每块浇杯外部设置1个10mm深的凹槽，每块外模设置2个15mm深的凹槽，各部分石墨块采用螺杆螺母以间隙配合的方式固定。

2、石墨铸型涂层

步骤一：在二醋酸锆粘结剂中连续的加入325目的Y₂O₃粉，粉液比控制在3:1，边搅拌边加入润湿剂和消泡剂，配制成流杯粘度为32s的涂料。润湿剂为JFC，加入量约占粘结剂质量分数的0.15％，消泡剂为正辛醇，加入量约占粘结剂质量分数的0.08％。

步骤二：用风管和100目的砂纸对外模、浇杯及内浇道接触钛液的内表面进行清理，用步骤一配制的涂料对清理后的表面进行涂刷，涂刷4遍，自然干燥，第1遍干燥时间15h，2～5遍干燥时间8h。

步骤三：将刷完涂料的石墨块置于真空除气炉中进行真空除气，除气温度为900℃，真空度≤2Pa，保温时间3h，随炉冷却到200℃以下出炉。

步骤四：当石墨块冷却到室温后，用砂纸对涂层的部分凸起位置进行打磨，并用风管去除掉落的粉尘颗粒。将清理完毕的石墨块，用螺栓螺母组装成石墨铸型等待浇注。

3、石墨铸型回收：石墨铸型浇注完毕后，冷却到100℃以下开始清理，按照内浇道、浇杯、外模的顺序拆卸完螺栓螺母后，其中2块芯子受铸件收缩力的影响，1块直浇道受铸型结构的影响，只能破坏石墨铸型才能获得完整的铸件轮廓。4块外模、4块内浇道及2块浇杯结构完好无损，用100目的砂纸打磨掉残留的涂层及氧化色后，重复步骤一到四，即可作为下炉浇注的铸型重复利用。回收石墨块总重234kg，占总石墨铸型的68.4％，为下炉铸件节省成超过10万元。

实施例2

本实施例提出一种可部分重复利用的石墨铸型铸造方法，以弧形板状口盖铸件为例，铸件最大外廓尺寸650×553×142mm。

1、石墨铸型设计

石石墨铸型铸型由19块石墨组成，如图2所示，包括12块铸件外模、4块内浇道、1块直浇道、2块浇杯。每块浇杯外部设置2个15mm深的凹槽，每块外模设置2个20mm深的凹槽，各部分石墨块采用螺杆螺母以间隙配合的方式固定。

2、石墨铸型涂层

步骤一：在二醋酸锆粘结剂中连续的加入325目的Y₂O₃粉，粉液比控制在3.2:1，边搅拌边加入润湿剂和消泡剂，配制成流杯粘度为35s的涂料。润湿剂为OP-10，加入量约占粘结剂质量分数的0.2％，消泡剂为正戊醇，加入量约占粘结剂质量分数的0.06％。

步骤二：用风管和100目的砂纸对外模、浇杯及内浇道接触钛液的内表面进行清理，用步骤一配制的涂料对清理后的表面进行涂刷，涂刷5遍，自然干燥，第1遍干燥时间18h，2～5遍干燥时间10h。

步骤三：将刷完涂料的石墨块置于真空除气炉中进行真空除气，除气温度为920℃，真空度≤2Pa，保温时间4h，随炉冷却到200℃以下出炉。

3、石墨铸型回收：石墨铸型浇注完毕后，冷却到100℃以下开始清理，按照内浇道、浇杯、外模的顺序拆卸完螺栓螺母后，其中1块直浇道和4块外模受铸型结构的影响，只能破坏石墨铸型才能获得完整的铸件轮廓。8块外模、4块内浇道及2块浇杯结构完好无损，用100目的砂纸打磨掉残留的涂层及氧化色后，重复步骤一到四，即可作为下炉浇注的铸型重复利用。回收石墨块总重302kg，占总石墨铸型的88.4％，为下炉铸件节省成超过13万元。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种可部分重复利用的石墨铸型铸造方法，其特征在于，所述方法包括，将石墨铸型的浇杯、铸件外模和内浇道部件分别设计为能够拆分的分体结构，各部件分别使用多个石墨块进行制作，各部件的各个石墨块之间通过连接件以间隙配合的方式固定；在所述石墨铸型浇注完毕后，将各部件的各个石墨块依次拆卸取出并回收。

2.如权利要求1所述的石墨铸型铸造方法，其特征在于，在分别使用多个石墨块制作各部件时，在将各个石墨块之间以间隙配合的方式固定之前，对每个石墨块的表面进行涂层处理。

3.如权利要求1所述的石墨铸型铸造方法，其特征在于，各部件的各个石墨块之间采用螺杆螺母以间隙配合的方式固定。

4.如权利要求1所述的石墨铸型铸造方法，其特征在于，将所述浇杯设计为外方内圆结构，对称分成2个石墨块；将所述铸件外模设计为方形结构，根据铸件结构和开模方向分成2-4个石墨块；将所述内浇道对称分成2个石墨块。

5.如权利要求1所述的石墨铸型铸造方法，其特征在于，在所述浇杯和铸件外模的外部设置便于手持的凹槽。

6.如权利要求2所述的石墨铸型铸造方法，其特征在于，所述对每个石墨块的表面进行涂层处理，具体包括如下步骤：

S2、对所述外模、浇杯及内浇道接触金属液的内表面进行清理，用所述步骤S1配制的涂料对清理后的表面进行多遍涂刷；

S3、将刷完涂料的所述石墨块置于真空除气炉中进行真空除气；

S4、当所述石墨块冷却到室温后，对所述石墨块进行打磨与清理，将清理完毕的所述石墨块组装成石墨铸型等待浇注。

7.如权利要求6所述的石墨铸型铸造方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述润湿剂为JFC、EA、OP-10中的一种，加入量占粘结剂质量分数的0.1～0.3％；所述消泡剂为正辛醇、正戊醇、异丙醇中的一种，加入量占粘结剂质量分数的0.05～0.1％。

8.如权利要求6所述的石墨铸型铸造方法，其特征在于，在所述步骤S2中，用风管和100目的砂纸对所述铸件外模、浇杯及内浇道接触钛液的内表面进行清理；在所述步骤S2中，涂料涂刷3～5遍，自然干燥，第1遍干燥时间12～24h，2～5遍干燥时间6～12h；在所述步骤S3中，除气温度为910±20℃，真空度≤2Pa，保温时间2～4h，随炉冷却到200℃以下出炉；在所述步骤S4中，用砂纸对涂层的起皮、凸起位置进行打磨，并用风管去除掉落的粉尘颗粒。

9.如权利要求1所述的石墨铸型铸造方法，其特征在于，所述将各部件的各个石墨块依次拆卸取出并回收，具体包括如下步骤：首先拆卸内浇道上的连接件，沿开模方向取出内浇道石墨块，然后切断所述内浇道，使所述石墨铸型与所述内浇道分离；采用同样方式回收所述直浇道上的所述浇杯；再将所述铸件外模放置在平整的位置，取出所述连接件，沿开模方向拉出，回收所述铸件外模。

10.如权利要求9所述的石墨铸型铸造方法，其特征在于，对于取出的所述石墨块，用风管将回收的所述石墨块吹干净，然后用100目的砂纸打磨掉残留的涂层及氧化色。