CN109365748A - 一种用于钛合金铸造的基于无机粘结剂铸型的制备方法 - Google Patents

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姬艳硕
冯港雯
张娜
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Abstract

本发明公开了一种用于钛合金铸造的基于无机粘结剂铸型的制备方法：所述方法是型壳采用水玻璃作为无机粘结，有机脂为固化剂，采用石英砂、刚玉等作为耐火材料，采用传统翻砂工艺制备出铸型。然后在铸型表面喷涂氧化钇基涂料等耐火材料，再经过高温焙烧形成用于浇注钛合金铸件铸型的成形方法。该方法有效降低了钛合金型壳制备成本，提高了型壳制备的灵活性。

Description

一种用于钛合金铸造的基于无机粘结剂铸型的制备方法
技术领域
本发明涉及钛合金铸造领域，具体涉及一种用于钛合金铸造的基于无机粘结剂铸型的制备方法
背景技术
钛及其合金具有比强度高、耐高温、耐腐蚀、性能稳定等特点，是一种轻质高温结构材料，已广泛应用于航空航天、舰船、能源、化工等军用领域。在国民经济中钛已成为继钢、铝之后的第三金属，近年来随着科技的发展，钛及其合金在汽车、医疗、体育用品、石化工业等方面的应用也逐渐得到推广。
钛合金在常温状态下较为稳定，但钛合金在熔融状态下具有高化学活性，要与常用的耐火材料发生化学反应，因此熔炼和铸造成形难度较大，需要专用的造型材料和造型工艺及专用的熔炼和铸造设备，同时生产成本居高不下。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的一种用于钛合金铸造的基于无机粘结剂铸型的制备方法，以降低钛合金铸造的成本及缩短周期。本发明是型壳采用水玻璃作为无机粘结，有机脂为固化剂，采用石英砂、刚玉等作为耐火材料，采用传统翻砂工艺制备出铸型。然后在铸型表面喷涂氧化钇基涂料，再经过高温焙烧形成用于浇注钛合金铸件铸型的成形方法。该方法较传统的精密铸造方法生产成本大幅度降低，生产流程大幅度缩短，对于精度要求不高的钛合金铸件尤其合适。
本发明是一种用于钛合金铸造的基于无机粘结剂铸型的制备方法，
填砂：将混均匀的型砂料导入带有模样的砂箱中，并进行充实，充实后刮平；
取模：填砂后等待10-30分钟，待水所述型砂料充分反映固化后将模样取出，留下铸型待用；
涂喷涂料：将涂料均匀涂于铸型表面，涂料确保覆盖整个型腔，喷涂后铸型中涂料厚度约为0.3-1.0mm；
焙烧：将喷涂后的铸型自然干燥超过3小时后，放入焙烧炉中高温焙烧，高温焙烧的温度在900～1050℃，高温焙烧2～2.5小时。
优选的，焙烧后铸型随炉冷却至300℃以下后可取出。
优选的，铸型不浇注时需储存于不低于100℃的烘箱中。
优选的，涂喷涂料为方式为喷涂或刷涂。
优选的，铸型的模样可以为铝模、钢模或木模。
优选的，铸型制备方法可以为型板造型或叠箱造型。
一种用于钛合金铸造的基于无机粘结剂铸型的型砂料，包括有机脂固化剂、粘结剂、型砂；所述粘结剂为水玻璃，所述型砂为石英砂和刚玉砂的一种或两种；所述粘结剂粘度为100-300mpa.s，密度1.48-1.53g/cm3,抗拉强度0.4-1.0Mpa；所述有机脂固化剂粘度≤100mpa.s，密度1.05-1.2g/cm3,游离度≤2.0％；所述型砂粒度为50～100目；所述粘结剂加入量约占型砂料总量的2％-3％，所述有机脂固化剂加入量占水玻璃总量的15％-20％。
一种用于钛合金铸造的基于无机粘结剂铸型表面涂料的制备方法，步骤一：称取经过高温煅烧的320目纯氧化钇，S-830面层专用硅溶胶为粘结剂，将所述氧化钇与硅溶胶按照粉液比3.5-4：1的比例混合搅拌；步骤二：搅拌不低于12小时后加入0.5％润湿剂待用，所述搅拌后的涂料粘度为20-30s。
与传统工艺精密铸造制壳工艺相比，本发明具备如下有益效果：
1、本发明流程较短，时间少。传统精密铸造制壳工艺需要反复的挂浆、撒砂、干燥，周期长，工序复杂。制壳工艺对环境要求高，干燥过程中需要恒温恒湿的条件下进行，本发明则避免了上述问题。
2、本发明成本较低。相对对传统精密铸造工艺，项目所需的原材料成分较低。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。本发明包含以下内容，但并不仅限于以下内容。
1、称料：称取一定重量的有机脂固化剂、粘结剂、型砂。有机脂固化剂称取量占水玻璃量的15％-20％，水玻璃称取量占型砂重量的2％-3％。型砂可以采用石英砂、刚玉砂等，目数为50-100目。水玻璃粘度为100-300mpa.s，密度1.48-1.53g/cm3,抗拉强度0.4-1.0Mpa，牌号可为HYTS-101。有机脂固化剂，粘度≤100mpa.s，密度1.05-1.2g/cm3,游离度≤2.0％，牌号可为HYTG-131。
2、混砂：1)、将一定比例的固化剂均匀混入称取好的型砂中，采用机械混砂或者手工混砂的方法搅拌均匀。2)、将一定比例的水玻璃加入搅拌均匀的型砂砂中，进一步搅拌均匀。
3、填砂：将混均匀的型砂导入带有模样的砂箱中，并进行充实，充实后刮平。
4、取模：填砂后等待10-30分钟，待水玻璃与有机脂固化剂充分反映固化后将模样取出，留下铸型待用。
5、涂料制备：1)按一定比例称取经过高温煅烧的320目纯氧化钇为耐火材料，S-830面层专用硅溶胶为粘结剂。2)将氧化钇与硅溶胶按照粉液比3.5-4：1的比例混合搅拌，混合时加入0.5％的润湿剂。涂料搅拌不低于12h后加入0.5％润湿剂待用，氧化钇涂料粘度为20-30s。
6、涂喷涂：将涂料均匀涂于铸型表面。可采用喷涂和刷涂的方法进行。涂料确保覆盖整个型腔。喷涂后铸型中涂料厚度约为0.3-1.0mm
7、焙烧：将喷涂后的铸型自然干燥超过3小时后，放入焙烧炉中高温焙烧，高温焙烧的具体条件为900～1050℃、2h～2.5h小时。
8、脱模：焙烧后随炉冷却至300℃一下将铸型取出。
9、储存：如铸型不浇注，需将铸型储存于不低于100℃的烘箱中。

Claims (8)

1.一种用于钛合金铸造的基于无机粘结剂铸型的制备方法，其特征在于，
填砂：将混均匀的型砂料导入带有模样的砂箱中，并进行充实，充实后刮平；
取模：填砂后等待10-30分钟，待水所述型砂料充分反映固化后将模样取出，留下铸型待用；
涂喷涂料：将涂料均匀涂于铸型表面，涂料确保覆盖整个型腔，喷涂后铸型中涂料厚度约为0.3-1.0mm；
焙烧：将喷涂后的铸型自然干燥超过3小时后，放入焙烧炉中高温焙烧，高温焙烧的温度在900～1050℃，高温焙烧2～2.5小时。
2.如权1所述的用于钛合金铸造的基于无机粘结剂铸型的制备方法，其特征在于，所述焙烧后铸型随炉冷却至300℃以下后可取出。
3.如权1所述的用于钛合金铸造的基于无机粘结剂铸型的制备方法，其特征在于，所述铸型不浇注时需储存于不低于100℃的烘箱中。
4.如权1所述的用于钛合金铸造的基于无机粘结剂铸型的制备方法，其特征在于，所述涂喷涂料为方式为喷涂或刷涂。
5.如权1所述的用于钛合金铸造的基于无机粘结剂铸型的制备方法，其特征在于，所述铸型的模样可以为铝模、钢模或木模。
6.如权1所述的用于钛合金铸造的基于无机粘结剂铸型的制备方法，其特征在于，铸型制备方法可以为型板造型或叠箱造型。
7.一种用于钛合金铸造的基于无机粘结剂铸型的型砂料，其特征在于，包括有机脂固化剂、粘结剂、型砂；所述粘结剂为水玻璃，所述型砂为石英砂和刚玉砂的一种或两种；
所述粘结剂粘度为100-300mpa.s，密度1.48-1.53g/cm3,抗拉强度0.4-1.0Mpa；
所述有机脂固化剂粘度≤100mpa.s，密度1.05-1.2g/cm3,游离度≤2.0％；
所述型砂粒度为50～100目；
所述粘结剂加入量约占型砂料总量的2％-3％，所述有机脂固化剂加入量占水玻璃总量的15％-20％。
8.一种用于钛合金铸造的基于无机粘结剂铸型表面涂料的制备方法，其特征在于，
步骤一：称取经过高温煅烧的320目纯氧化钇，S-830面层专用硅溶胶为粘结剂，将所述氧化钇与硅溶胶按照粉液比3.5-4：1的比例混合搅拌；
步骤二：搅拌不低于12小时后加入0.5％润湿剂待用，所述搅拌后的涂料粘度为20-30s。
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