CN111451446B - TiAl系金属间化合物精密铸造型壳观察孔的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种TiAl系金属间化合物精密铸造型壳观察孔的制造方法，该方法通过在蜡模制备或组焊阶段，在铸件或浇注系统上适当位置通过组焊或直接压制出观察孔蜡模，并在观察孔蜡模末端加金属垫片，在脱蜡前去除掉观察孔位置的金属垫片及附带的型壳，经过脱蜡、焙烧后，即可通过观察孔进行型壳内腔表面的观察和检测。在完成检测后，可用石墨加工成堵头堵住观察孔并用泥浆糊状堵头方法固定，然后可进行浇注。浇注后，观察孔的金属可切割去除。本方法有效地解决了因结构复杂，型壳内腔表面质量无法检测的问题。该方法可以有效提高熔模精密铸造型壳的质量监控，避免因型壳质量导致铸件质量问题，提高了TiAl系金属间化合物熔模精铸技术水平。

Description

TiAl系金属间化合物精密铸造型壳观察孔的制造方法
技术领域
本发明是一种TiAl系金属间化合物精密铸造型壳观察孔的制造方法，所述铸造为熔模精密铸造，所述型壳为陶瓷型壳，属于新材料技术领域。
背景技术
航空、航天飞行器以及船舶、汽车等交通工具为了实现减重、节省能耗的目标，其零部件设计趋于整体化，这样就造成零部件的结构越来越复杂。比如航空发动机机匣集成了气路、油路以及许多测量孔结构，结构就十分复杂。对于TiAl系金属间化合物，由于其与其他金属材料连接难度大，设计人员更倾向于将该类合金构件与其他合金构件整体化，即都采用TiAl系金属间化合物整体成形。熔模精密铸造作为一种近净成形的成形方法，适合整体化制造复杂结构零部件。
由于铸造成形的目标件结构复杂，相应的熔模精密铸造所用的陶瓷型壳结构自然就会复杂，再加上浇注系统，整个陶瓷型壳复杂程度就会加剧。而陶瓷型壳内腔表面质量对于要成形的铸件质量至关重要，严重的情况会造成铸件报废。这种情况下，具有复杂结构的陶瓷型壳内腔表面质量就很难观察和检测，成为熔模精密铸造工艺过程的质量监控盲点。通过合理设置观察孔可以有效解决这一问题，提高铸件铸件质量和合格率。但是，由于陶瓷型壳材质具有坚硬、脆性大的特点，采用传统的通常的切割、钻孔等方法加工观察孔时会有以下问题。一是容易因加工观察孔时容易造成裂纹扩展或者加工时的冲击造成型壳产生裂纹，再者切割物容易掉入型壳内腔并可能在铸件中形成夹杂，还有就是观察孔封堵效果不好，以上这些问题都会影响铸件质量。
发明内容
本发明正是针对上述现有技术中存在的不足而设计提供了一种TiAl系金属间化合物精密铸造型壳观察孔的制造方法，其目的是简单有效地制造出观察孔，以通过观察孔能够检测相应的陶瓷型壳内腔表面质量而不会影响后续的铸件质量。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
该种TiAl系金属间化合物精密铸造型壳观察孔的制造方法的步骤如下：
步骤一、观察孔蜡模与铸件蜡模或浇注系统蜡模组合连接后，在观察孔蜡模末端用粘接蜡粘接铁垫片；
步骤二、根据钛合金的熔模铸造陶瓷型壳的制备工艺完成涂料、撒砂、干燥，此过程中，观察孔蜡模末端的铁垫片会被型壳材料一同包裹，在脱蜡前，敲击去除金属垫片及附带型壳，露出观察孔蜡模；
步骤三、脱蜡、焙烧，蜡料脱除后，形成的观察孔1与型壳内腔2连通；
步骤四、完成观察和检测后，采用石墨堵头3堵住观察孔1，并采用泥浆固定石墨堵头3，干燥硬化后，后续便可以进行熔炼、浇注。
在一种实施中，观察孔蜡模采用中温蜡。
在一种实施中，所述观察孔蜡模为圆柱形，直径为15～20mm，长度为25～40mm，末端为台阶形状。
在一种实施中，铁垫片为圆盘形，直径为30～50mm，厚度为2～4mm。
在一种实施中，步骤一中，铁垫片在粘接前在蜡液浸泡1～2秒，使铁垫片表面涂裹一层蜡，蜡层厚度1～2mm。
在一种实施中，步骤四中，所述泥浆由铝矾土粉和硅溶胶按粉液比5∶2～5∶3混合，干燥6小时以上，泥浆硬化后可以浇注。
在一种实施中，观察孔蜡模为圆柱形，直径为20mm，长度为30mm，末端为台阶形状。
在一种实施中，铁垫片为圆盘形，直径为30mm，厚度为3mm。
附图说明
图1为本发明所述带观察孔的熔模铸造陶瓷型壳的结构示意图
图2为用石墨堵头封堵观察孔后的熔模铸造陶瓷型壳的结构示意图
具体实施方式
以下将结合结合附图和实施例对本发明作进一步地详述：
实施例1
本实施例是制备一种TiAl合金环形复杂构件熔模精密铸造所用陶瓷型壳的观察孔，包括设计观察孔位置并组焊观察孔、观察孔蜡模末端加铁垫片、涂料、去除铁垫片及附带的型壳、脱蜡、焙烧，完成相应观察、检测，制备观察孔及石墨堵头的具体步骤如下：
步骤一：为了观察和监控某TiAl合金环形复杂构件环形壁位置的陶瓷型壳内腔质量，在安装边上沿圆周均匀设置6个观察孔，可以直接观察到环形壁位置的陶瓷型壳内腔情况，观察孔蜡模为φ15mm，高30mm；
步骤二：在其上方加φ30mm，厚3mm的铁片，铁片先浸入到蜡液中，使得蜡将包裹，然后将其与观察孔蜡棒焊接在一起；
步骤三：随后经涂料、撒砂和干燥，反复操作，共10层，用小锤将铁片敲击掉；
步骤四：脱蜡，焙烧后，进行观察，型壳内腔2表面质量良好，如图1所示，用石墨堵头3将观察孔1堵住，如图2所示，并用泥浆糊住石墨堵头，进行固定，干燥12小时后，将此型壳4装入熔炼浇注炉中浇注，清除铸型后，铸件成型完整，关注位置没有出现砂眼、凹陷等因型壳表面缺陷引起的铸件缺陷。
实施例2
本实施例是制备Ti2AlNb大尺寸环形件熔模精密铸造所用陶瓷型壳的观察孔，其步骤如下：
步骤一：为了观察和监控某Ti2AlNb大尺寸环形复杂构件辅助直浇道与铸件连接处的陶瓷型壳内腔质量，在辅助直浇道上与连接处正对的位置观察孔，可以直接观察到连接处的陶瓷型壳内腔情况，观察孔蜡模为φ20mm，高30mm；
步骤二：随后经涂料、撒砂和干燥，反复操作，共20层，用小锤将铁片敲击掉；
步骤三：脱蜡、焙烧后进行观察，型壳内腔表面质量良好，之后用石墨堵头将观察孔堵住，并用铝矾土泥浆糊住堵头，浇注、清壳后铸件成型完整，关注位置没有出现砂眼、凹陷等因型壳表面缺陷引起的铸件缺陷。
实施例3
本实施例是制备TiAl叶片熔模精密铸造所用陶瓷型壳的观察孔，其步骤如下：
步骤一：为了观察和监控某TiAl叶片内浇口位置的陶瓷型壳内腔质量，在内浇口处设置观察孔，可以采用内窥镜观察陶瓷型壳内腔情况。观察孔蜡模截面为φ15mm，高30mm，长30mm；
步骤二：在其末端加φ20mm，厚3mm的铁片。铁片先浸入到蜡液中，使得蜡将包裹，然后将其与观察孔蜡棒焊接在一起；
步骤三：随后经涂料、撒砂和干燥，反复操作，共8层，将观察孔末端铁片及附带的陶瓷型壳敲击去除掉；
步骤四：脱蜡、焙烧后进行观察，型壳内腔表面质量良好。之后用石墨堵头将观察孔堵住，并用泥浆包裹固定，浇注、清壳后铸件成型完整，无夹杂缺陷。

Claims (3)

1.一种TiAl系金属间化合物精密铸造型壳观察孔的制造方法，其特征在于：该制造方法的步骤如下：
步骤一、观察孔蜡模与铸件蜡模或浇注系统蜡模组合连接后，在观察孔蜡模末端用粘接蜡粘接铁垫片；
所述观察孔蜡模采用中温蜡，观察孔蜡模为圆柱形，直径为15～20mm，长度为25～40mm，末端为台阶形状；
所述铁垫片为圆盘形，直径为30～50mm，厚度为2～4mm，铁垫片在粘接前在蜡液浸泡1～2秒，使铁垫片表面涂裹一层蜡，蜡层厚度1～2mm；
步骤二、根据钛合金的熔模铸造陶瓷型壳的制备工艺完成涂料、撒砂、干燥，此过程中，观察孔蜡模末端的铁垫片会被型壳材料一同包裹，在脱蜡前，敲击去除金属垫片及附带型壳，露出观察孔蜡模；
步骤三、脱蜡、焙烧，蜡料脱除后，形成的观察孔(1)与型壳内腔(2)连通；
步骤四、完成观察和检测后，采用石墨堵头(3)堵住观察孔(1)，并采用泥浆固定石墨堵头(3)，干燥硬化后，后续便可以进行熔炼、浇注；
所述泥浆由铝矾土粉和硅溶胶按粉液比5∶2～5∶3混合，干燥6小时以上，泥浆硬化后可以浇注。
2.根据权利要求1所述的TiAl系金属间化合物精密铸造型壳观察孔的制造方法，其特征在于：观察孔蜡模为圆柱形，直径为20mm，长度为30mm，末端为台阶形状。
3.根据权利要求1所述的TiAl系金属间化合物精密铸造型壳观察孔的制造方法，其特征在于：铁垫片为圆盘形，直径为30mm，厚度为3mm。
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