CN114346196B - 一种超薄零件上小字体的铸造成型工艺 - Google Patents

Abstract

一种涉及钛合金铸造技术领域的超薄零件上小字体的铸造成型工艺，包含以下步骤：S1、将多个模壳安装于模壳工装篮并放入焙烧炉中加热；S2、对ZTC4钛合金原料进行熔炼，温度1850℃～1950℃；感应加热炉底部出料口的出料流量为3kg/s～6kg/s；S3、将模壳工装篮无接触的运送至转动盘上，感应加热炉的底部出料口与浇口杯上端口间距为5mm～30 mm，将模壳工装篮与转动盘固定好；S4、启动立式离心装置，转速维持在440±30r/min后，进行浇注、冷却；S5、待固体铸件冷却至250℃以下后，将固体铸件从模壳中取出，进行后续工艺处理；该铸造成型工艺能够实现用ZTC4钛合金材质原料对0.5mm以下超薄零件上小字体的铸造。

Description

一种超薄零件上小字体的铸造成型工艺

技术领域

本发明涉及钛合金铸造技术领域，尤其是涉及一种超薄零件上小字体的铸造成型工艺。

背景技术

离心铸造是将液态金属浇入旋转的铸型里，在离心力作用下充型并凝固成铸件的铸造方法，离心铸造的特点是金属补缩效果好，铸件外层组织致密，非金属夹杂物少，机械性能好，且不用造型、制芯，节省了相关材料及设备投入，是一种节省材料、节省能耗、高效益的工艺，而利用综合性能优异的ZTC4钛合金原材料进行离心铸造，也能够通过“强强联合”来更好的提高铸件性能，达到使用需求；

公告号为CN104209487B的中国发明专利公开了一种钛及钛合金离心铸造整体浇注的方法，包括型壳制备、在真空凝壳炉内进行熔炼及离心浇注、清理型壳以及去除铸造浇道和铸件表面污染层、对铸件进行热等静压处理、补焊以及对补焊后的铸件进行修磨和真空去应力退火这七个步骤，解决了现有的离心铸造由于组炉方式、整体浇注方法不合理使得钛合金零件缺陷多以及成品率低的问题；其中也提到了对壁厚不大于3mm薄壁铸件进行离心铸造的工艺，但是通过这种现有的类似工艺对厚度在0.5mm以下的超薄零件进行铸造，特别是需要在这种超薄零件上铸造出宽度为0.2mm左右的小字体时，却常常因为填装不够充分等缺陷而达不到制造要求。

发明内容

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种超薄零件上小字体的铸造成型工艺，能够实现用ZTC4钛合金材质原料对0.5mm以下超薄零件上小字体的铸造。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种超薄零件上小字体的铸造成型工艺，包含以下步骤：S1、将多个模壳以浇口杯为中心均匀安装于模壳工装篮中，然后将整个模壳工装篮放入焙烧炉中对模壳进行加热，加热温度为1030±70℃；S2、启动真空离心浇铸机中的感应加热炉对ZTC4钛合金原料进行熔炼，温度加热至1850℃～1950℃；所述感应加热炉为底出料式加热炉，底部出料口与下方立式离心装置上安装的转动盘中心对应，底部出料口的出料流量为3kg/s～6kg/s；S3、将加热完成后的模壳工装篮无接触的运送至转动盘上盘面，此时感应加热炉的底部出料口与浇口杯上端口对应，且间距为5mm～30 mm，然后利用工具将销钉安装插入模壳工装篮与转动盘对应的连接孔中，将模壳工装篮与转动盘固定好后关闭真空离心浇铸机的机门；S4、启动立式离心装置，转速维持在440±30r/min后，打开感应加热炉的底部出料口进行浇注，浇注完成后继续转动至ZTC4钛合金原料冷却为固体；S5、待固体铸件冷却至250℃以下后，将固体铸件从模壳中取出，进行后续工艺处理。

进一步，在步骤S1中，模壳的加热时间为2～3min。

进一步，所述感应加热炉的底部出料口匹配插装一石墨棒的底端，所述石墨棒的顶端滑动密封穿过感应加热炉的顶部后，与一升降机构对应连接。

进一步，所述焙烧炉的炉底至真空离心浇铸机的机门之间铺设有导轨，所述导轨上设有能沿导轨移动且与焙烧炉内底部插装适配的耐火底架，所述模壳工装篮能够放置于耐火底架上方，并保证模壳工装篮底部与转动盘上盘面对应平齐，所述真空离心浇铸机的机门处设有用于将耐火底架上的模壳工装篮对应导引至转动盘上的辊架。

进一步，所述模壳工装篮的外底面设有三条间隔平行的定位插条，所述耐火底架与转动盘的上表面均设有对应定位插条滑动插入的定位插槽，且耐火底架的定位插槽和转动盘的定位插槽均向两者的对应端贯通，所述辊架上设有多排辊子，每排辊子由多个同轴的辊轮单元组成，且相邻两辊轮单元的间隙能够对应模壳工装篮的定位插条滑动穿过。

进一步，所述模壳工装篮的底部外壁一周均匀设有至少三个带连接孔的固定耳环。

进一步，在S4步骤中，感应加热炉的浇注时间为5s。

进一步，在S4步骤中，立式离心装置在浇注完成后继续转动6～10min。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下有益效果：

本发明公开的超薄零件上小字体的铸造成型工艺，能够从以下四点来大幅度提高ZTC4钛合金原材料进行0.5mm以下超薄零件上小字体铸造的产品率，从而突破了现有铸造工艺的极限，具有很大的生产和经济效益：

第一、对模壳进行高温加热，防止浇注液浇注时因为接触温差较大的模壳而降低流动性，影响填充效果，同时极大的节省了模壳和模壳工装篮的安装转移时间，进而更好的维持了高温效果，并降低了因为模壳高温对整个工艺的操作难度，提高了操作人员的安全性；

第二、利用感应加热炉提高ZTC4钛合金原材料的加热温度，使得金属原料熔化得更加充分，从而增加小字体铸造成型的合格率；

第三、采用底出料式感应加热炉，提高了浇注速度，大幅缩短了浇注距离，从而有效降低了浇注过程中热量的损失，保证了浇注的稳定性；

第四、增加了模壳工装篮在立式离心装置上安装的便利性和连接强度，提高离心铸造的转速，从而有效提高了熔液的致密填装效果。

附图说明

图1是本发明模壳工装篮的焙烧浇注过程示意图；

图2是所述模壳工装篮的仰视结构示意图；

图3是所述模壳工装篮的俯视结构示意图。

图中：1、真空离心浇铸机；2、感应加热炉；3、转动盘；4、辊架；5、立式离心装置；6、焙烧炉；7、浇口杯；8、模壳；9、模壳工装篮；10、导轨；11、耐火底架；12、定位插条；13、固定耳环；14、定位插槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行说明，在描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系，仅是与本发明的附图对应，为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位：

实施例一：

结合附图1-3所述的超薄零件上小字体的铸造成型工艺，包含以下步骤：

步骤一、将多个模壳8以浇口杯7为中心均匀安装于模壳工装篮9中，然后将整个模壳工装篮9放入焙烧炉6中对模壳8进行加热，避免模壳8加热后不利于安装的情况，加热温度为1030±70℃（具体能够为960℃、1030℃或1100℃），模壳8的加热时间为2～3min，不宜加热时间过长，内外热透即可；通过对模壳8进行高温加热，防止浇注液浇注时因为接触温差较大的模壳8而降低流动性，影响填充效果，同时极大的节省了模壳8和模壳工装篮9的安装时间，进而更好的维持了高温效果，并降低了因为模壳8高温对整个工艺的操作难度，提高了操作人员的安全性；

步骤二、启动真空离心浇铸机1中的感应加热炉2对ZTC4钛合金原料进行熔炼，温度加热至1850℃～1950℃（具体能够为1850℃、1900℃或1950℃），利用感应加热炉2提高ZTC4钛合金原材料的加热温度，使得金属原料熔化得更加充分，从而增加小字体铸造成型的合格率；感应加热炉2为底出料式加热炉，底部出料口与下方立式离心装置5上安装的转动盘3中心对应，底部出料口的出料流量为3kg/s～6kg/s（具体能够为3kg/s、4.5kg/s或6kg/s），大大提高了浇注速度和浇注稳定性；现有的底出料式加热炉多种多样，在此不再过多赘述，根据需要，感应加热炉2的底部出料口匹配插装一石墨棒的底端，石墨棒的顶端滑动密封穿过感应加热炉的顶部后，与一升降机构对应连接，便于控制出料，并能够与浇口杯7对应准确；

步骤三、将加热完成后的模壳工装篮9无接触的运送至转动盘3上盘面，也即防止操作人员近距离接触，保证高温下的操作安全，此时感应加热炉2的底部出料口与浇口杯7上端口对应，且间距为5mm～30 mm（具体能够为5mm、18 mm或30 mm），通过大幅缩短浇注距离，从而有效降低了浇注过程中热量的损失，然后利用较长的夹持工具将销钉安装插入模壳工装篮9与转动盘3对应的连接孔中，将模壳工装篮9与转动盘3固定好后，关闭真空离心浇铸机1的机门，保证真空浇铸的环境；

步骤四、启动立式离心装置5，转速维持在440±30r/min（具体能够为410 r/min 、440 r/min或470 r/min）后，打开感应加热炉2的底部出料口进行浇注，感应加热炉2的浇注时间为5s，浇注完成后继续转动至ZTC4钛合金原料冷却为固体，且立式离心装置5在浇注完成后继续转动了6～10min（具体能够为6 min、8min、或10min），增加了模壳工装篮9在立式离心装置5上安装的便利性和连接强度，提高离心铸造的转速，从而有效提高了熔液的致密填装效果；

步骤五、待固体铸件冷却至250℃以下后，将固体铸件从模壳8中取出，进行后续工艺处理。

实施例二：

与实施例一的不同之处在于，焙烧炉6的炉底至真空离心浇铸机1的机门之间铺设有导轨10，导轨10上设有能沿导轨10移动且与焙烧炉6内底部插装适配的耐火底架11，模壳工装篮9能够放置于耐火底架11上方，并保证模壳工装篮9底部与转动盘3上盘面对应平齐，真空离心浇铸机1的机门处设有用于将耐火底架11上的模壳工装篮9对应导引至转动盘3上的辊架4；在使用的过程中，先将模壳工装篮9放置在耐火底架11上，送入焙烧炉6内按照要求焙烧，焙烧结束后，打开焙烧炉6的炉门，将耐火底架11与模壳工装篮9一块沿着导轨10拉出至真空离心浇铸机1，导轨10能够设置一定的坡度，使得耐火底架11能够依靠重力自动的移动，并在撞到真空离心浇铸机1后，利用惯性力，使得模壳工装篮9能够通过辊架4自动转移到转动盘3上，不仅提高了转移速度，降低了传统的操作难度，而且也大大提高了高温环境下的安全性；

根据需要，模壳工装篮9的外底面设有三条间隔平行的定位插条12，三条定位插条12使得模壳工装篮9在平时外置时也能够放置平稳；耐火底架11与转动盘3的上表面均设有对应定位插条12滑动插入的定位插槽14，且耐火底架11的定位插槽14和转动盘3的定位插槽14均向两者的对应端贯通，辊架4上设有多排辊子，每排辊子由多个同轴的辊轮单元组成，且相邻两辊轮单元的间隙能够对应模壳工装篮9的定位插条12滑动穿过，相邻两辊轮单元以及各个定位插槽14对模壳工装篮9的限位，使得模壳工装篮9能够始终沿着固定轨迹移动，且能够保证模壳工装篮9在移动到转动盘3上后，利用转动盘3上的定位插槽14进行限位，并保证模壳工装篮9与转动盘3的连接孔能够对应上，便于安装插销固定，而且模壳工装篮9的定位插条12与转动盘3的定位插槽14匹配，也能够增加转动时的连接强度；此外，模壳工装篮9的底部外壁一周均匀设有至少三个带连接孔的固定耳环13，保证连接紧固。

本发明未详述部分为现有技术，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明；因此，无论从哪一点来看，均应将上述实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求内容。

Claims (6)

1.一种超薄零件上小字体的铸造成型工艺，其特征是：包含以下步骤：

S1、将多个模壳（8）以浇口杯（7）为中心均匀安装于模壳工装篮（9）中，然后将整个模壳工装篮（9）放入焙烧炉（6）中对模壳（8）进行加热，加热温度为1030±70℃；

S2、启动真空离心浇铸机（1）中的感应加热炉（2）对ZTC4钛合金原料进行熔炼，温度加热至1850℃～1950℃；所述感应加热炉（2）为底出料式加热炉，底部出料口与下方立式离心装置（5）上安装的转动盘（3）中心对应，底部出料口的出料流量为3kg/s～6kg/s；

S3、将加热完成后的模壳工装篮（9）无接触的运送至转动盘（3）上盘面，此时感应加热炉（2）的底部出料口与浇口杯（7）上端口对应，且间距为5mm～30 mm，然后利用工具将销钉安装插入模壳工装篮（9）与转动盘（3）对应的连接孔中，将模壳工装篮（9）与转动盘（3）固定好后关闭真空离心浇铸机（1）的机门；所述焙烧炉（6）的炉底至真空离心浇铸机（1）的机门之间铺设有导轨（10），所述导轨（10）上设有能沿导轨（10）移动且与焙烧炉（6）内底部插装适配的耐火底架（11），所述模壳工装篮（9）能够放置于耐火底架（11）上方，并保证模壳工装篮（9）底部与转动盘（3）上盘面对应平齐，所述真空离心浇铸机（1）的机门处设有用于将耐火底架（11）上的模壳工装篮（9）对应导引至转动盘（3）上的辊架（4）；所述模壳工装篮（9）的外底面设有三条间隔平行的定位插条（12），所述耐火底架（11）与转动盘（3）的上表面均设有对应定位插条（12）滑动插入的定位插槽（14），且耐火底架（11）的定位插槽（14）和转动盘（3）的定位插槽（14）均向两者的对应端贯通，所述辊架（4）上设有多排辊子，每排辊子由多个同轴的辊轮单元组成，且相邻两辊轮单元的间隙能够对应模壳工装篮（9）的定位插条（12）滑动穿过；

S4、启动立式离心装置（5），转速维持在440±30r/min后，打开感应加热炉（2）的底部出料口进行浇注，浇注完成后继续转动至ZTC4钛合金原料冷却为固体；

S5、待固体铸件冷却至250℃以下后，将固体铸件从模壳（8）中取出，进行后续工艺处理。

2.根据权利要求1所述的超薄零件上小字体的铸造成型工艺，其特征是：在步骤S1中，模壳（8）的加热时间为2～3min。

3.根据权利要求1所述的超薄零件上小字体的铸造成型工艺，其特征是：所述感应加热炉（2）的底部出料口匹配插装一石墨棒的底端，所述石墨棒的顶端滑动密封穿过感应加热炉的顶部后，与一升降机构对应连接。

4.根据权利要求1所述的超薄零件上小字体的铸造成型工艺，其特征是：所述模壳工装篮（9）的底部外壁一周均匀设有至少三个带连接孔的固定耳环（13）。

5.根据权利要求1所述的超薄零件上小字体的铸造成型工艺，其特征是：在S4步骤中，感应加热炉（2）的浇注时间为5s。

6.根据权利要求1所述的超薄零件上小字体的铸造成型工艺，其特征是：在S4步骤中，立式离心装置（5）在浇注完成后继续转动6～10min。

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