CN115488288A - 一种钛及钛合金铸造型壳工装及型壳 - Google Patents

Abstract

本发明属于钛及钛合金铸造技术领域，并具体涉及一种钛及钛合金铸造型壳工装及型壳，所述工装包括浇道蜡模、铸件蜡模和支撑框架，所述浇道蜡模包括交叉布设以形成平面的第一芯骨、第二芯骨以及成型于所述第一芯骨、所述第二芯骨上并具有规则形状的蜡料；所述铸件蜡模连接于所述浇道蜡模的上表面；支撑框架包括底框、连接于所述底框的侧框以及连接于所述侧框上端的顶框，所述底框与所述第一芯骨、第二芯骨的端部连接的底框，所述顶框悬设于所述铸件蜡模上方。通过上述结构，为大尺寸铸件的整体铸造提供了基础。

Description

一种钛及钛合金铸造型壳工装及型壳

技术领域

本发明属于钛及钛合金铸造技术领域，并具体涉及一种钛及钛合金铸造型壳工装及型壳。

背景技术

随着航空、航天等领域的飞速发展，钛合金铸件的集成度越来越高，对于大尺寸尤其是大长宽比结构的钛及钛合金铸件的需求也越来越多，受制于技术能力和设备条件限制，对于高集成度的大长宽比钛及钛合金铸件，传统工艺方法往往是通过分体铸造、整体焊接的方式来实现，存在工艺复杂、尺寸精度低、冶金质量控制困难、成品率低等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钛及钛合金铸造型壳工装及型壳，以解决现有技术中较大尺寸的铸件需要分体铸造、整体焊接的方式成型的问题。

本发明提供了一种钛及钛合金铸造型壳工装，包括：

浇道蜡模，所述浇道蜡模包括交叉布设以形成平面的第一芯骨、第二芯骨以及成型于所述第一芯骨、所述第二芯骨上并具有规则形状的蜡料；

铸件蜡模，所述铸件蜡模连接于所述浇道蜡模的上表面；

支撑框架，包括底框、连接于所述底框的侧框以及连接于所述侧框上端的顶框，所述底框与所述第一芯骨、第二芯骨的端部连接的底框，所述顶框悬设于所述铸件蜡模上方。

本发明提供的钛及钛合金铸造型壳工装还可具有如下附加技术特征：

在本发明的一个具体实施方式中，沿轴线方向，所述第一芯骨中设有多个径向通孔，每个所述第一芯骨上通过所述径向通孔插设有多个所述第二芯骨，每个所述第二芯骨依次穿插于多个所述第一芯骨的所述径向通孔以形成平面。

在本发明的一个具体实施方式中，所述浇道蜡模还包括与所述蜡料连接的第一脱蜡口蜡模、第二脱蜡口蜡模和第三脱蜡口蜡模，每个所述第一芯骨端部套接一个所述第一脱蜡口蜡模，所述第二芯骨中与浇道口位置对应的多个端部套接有所述第二脱蜡口蜡模，所述第二芯骨中未套接所述第二脱蜡口蜡模的端部套接有所述第三脱蜡口蜡模。

在本发明的一个具体实施方式中，所述第一芯骨的数量为3个，所述第二芯骨的数量为9个，位于中间的7个所述第二芯骨同一侧的端部套接有所述第二脱蜡口蜡模。

在本发明的一个具体实施方式中，所述蜡料于避让所述第一芯骨和第二芯骨的位置处形成有多个减重孔。

在本发明的一个具体实施方式中，所述底框包括数量均为两个的第一梁、第二梁和第三芯骨，其中每个所述第三芯骨的中部插装于一个所述第一梁中，端部分别于两个所述第二梁的端部连接以形成矩形框架；

优选的，沿长度方向，所述第一梁和所述第三芯骨均设有多个位置对应以适于所述第一芯骨适配插接的通孔，所述第二梁上设有适于第二芯骨和第三芯骨适配插接的通孔。

在本发明的一个具体实施方式中，所述侧框和所述顶框均为矩形框架，其中，所述侧框为两个，且长度与所述第二梁的长度相同，并分别与两个所述第二梁连接；所述顶框的两个长边分别与两个所述侧框的顶面连接。

在本发明的一个具体实施方式中，所述第二梁上设有多个第一孔，所述侧框上设有多个第二孔，所述顶框上多个第三孔，每个所述第一孔均与一个所述第二孔及一个所述第三孔对应贯通；所述支撑框架还包括依次插设于所述第一孔、第二孔和第三孔中的第四芯骨。

在本发明的一个具体实施方式中，所述侧框的外侧还连接有水平布设的支撑杆。

在本发明的一个具体实施方式中，所述侧框和顶框的中部均设有支撑横梁和多个与所述支撑横梁交叉的支撑纵梁。

本发明另一方面还提供了一种钛及钛合金型壳，其采用上述任意一项所述的钛及钛合金铸造型壳工装制备而成。

本发明与现有技术相比具有以下的优点：

本发明通过设置包括浇道蜡模、铸件蜡模和支撑框架的钛及钛合金铸造型壳工装，首先，通过交叉布设以形成平面的第一芯骨和第二芯骨提高了浇道蜡模的支撑强度，进而可承载大尺寸及大重量的铸件蜡模，进而形成底注式型壳，为大尺寸及大重量铸件加工提供基础；同时还通过将支撑框架设置为底框、侧框以及顶框，并将浇道蜡模的第一芯骨、第二芯骨与支撑框架的底框连接，进一步为浇道蜡模和铸件蜡模提供保护，避免浇道蜡模和铸件蜡模遭到破坏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明钛及钛合金铸造型壳工装中浇道蜡模与支撑框架的连接示意图；

图2为图1的爆炸图；

图3为图1中浇道蜡模与底框的连接示意图；

图4为图3的俯视图；

图5为图3的爆炸图。

附图标记说明：

1-第一芯骨，2-第二芯骨，3-蜡料，4-底框，5-侧框，6-顶框，7-第三芯骨，8-第四芯骨，9-纵梁，10-横梁，11-支撑杆，12-第一梁，13-第二梁，14-第一脱蜡口蜡模，15-第二脱蜡口蜡模，16-第三脱蜡口蜡模，17-减重孔。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。

尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。

如图1-5所示，本发明提供了一种钛及钛合金铸造型壳工装，包括：

浇道蜡模，所述浇道蜡模包括交叉布设以形成平面的第一芯骨1、第二芯骨2以及成型于所述第一芯骨1、所述第二芯骨2上并具有规则形状的蜡料3；

铸件蜡模，所述铸件蜡模连接于所述浇道蜡模的上表面；

支撑框架，包括底框4、连接于所述底框4的侧框5以及连接于所述侧框5上端的顶框6，所述底框4与所述第一芯骨1、第二芯骨2的端部连接的底框4，所述顶框6悬设于所述铸件蜡模上方。

上述结构中，通过优化浇道蜡模的结构，使其具有交叉布设以形成平面的第一芯骨1、第二芯骨2，从而能够支撑较大重量的蜡料3，形成大尺寸的浇道蜡模；同时通过设置具有底框4、侧框5和顶框6的支撑框架，并使底框4与第一芯骨1和第二芯骨2的端部连接，进而使得浇道蜡模中的第一芯骨1和第二芯骨2都可用于支撑铸件蜡模，因此可支撑大体积、大重量的铸件蜡模；侧框5和顶框6还可用于浇道蜡模和铸件蜡模的保护。综上所述，基于上述结构，使得较大蜡模可具有浇道尺寸，同时能够提供较大的重量支撑，因此，具有上述浇道蜡模和支撑框架的铸造型壳工装可用于制备大尺寸铸件的整体型壳，实现大尺寸铸件的整体铸造。相较于现有技术中大尺寸铸件通过分体铸造、整体焊接的实现方式，本发明提供的钛及钛合金铸造型壳工装不仅可以制的具有完整铸件型腔的型壳，实现大尺寸铸件的整体铸造，进而简化了大尺寸铸件的制备工艺，同时结构简单、组装方便、可重复使用且经济性好，型壳制备过程中型壳变形小、开裂少；此外还避免了现有技术中大尺寸铸件因通过分体铸造、整体焊接的方式实现而存在的工艺复杂、尺寸精度低、冶金质量控制困难、成品率低等问题，使最终得到的大尺寸铸件具有较高的精度和较高的成品率。

进一步的，在本发明的一个具体实施方式中，沿轴线方向，所述第一芯骨1中设有多个径向通孔，每个所述第一芯骨1上通过所述径向通孔插设有多个所述第二芯骨2，每个所述第二芯骨2依次穿插于多个所述第一芯骨1的所述径向通孔以形成平面。通过在第一芯骨1上设置径向通孔，并使第二芯骨2插装其中，以此方式形成的交叉结构不仅能够形成一个平面，彼此支撑，同时还便于制壳制备的脱蜡工序中完整抽出第一芯骨1、第二芯骨2，使其可重复利用。

进一步的，在本发明的一个具体实施方式中，所述浇道蜡模还包括与所述蜡料3连接的第一脱蜡口蜡模14、第二脱蜡口蜡模15和第三脱蜡口蜡模16，每个所述第一芯骨1端部套接一个所述第一脱蜡口蜡模14，所述第二芯骨2中与浇道口位置对应的多个端部套接有所述第二脱蜡口蜡模15，所述第二芯骨2中未套接所述第二脱蜡口蜡模15的端部套接有所述第三脱蜡口蜡模16。

通过设置第一脱蜡口蜡模14、第二脱蜡口蜡模15和第三脱蜡口蜡模16一方面用于形成脱蜡口型壳，即可用于形成浇注口，还可用于提高浇道型壳的强度，另一方面还使型壳制备的脱蜡工序中通过切割型壳以实现脱蜡时，切口能远离浇道型壳，进而避免破坏浇道型壳。

进一步的，在本发明的一个具体实施方式中，所述第一芯骨1的数量为3个，所述第二芯骨2的数量为9个，位于中间的7个所述第二芯骨2同一侧的端部套接有所述第二脱蜡口蜡模15。通过上述数量的第一芯骨1和第二芯骨2的设置，使得浇道蜡模具有较大的长宽比，进而可用于制备具有较大长宽比的铸件。此外，第一芯骨1的直径大于第二芯骨2，第一芯骨1的支撑强度比第二芯骨2大，因此设计时在保证支撑强度的基础上，可使第一芯骨1的长度远大于第二芯骨2。

当然，其他数量的第一芯骨和第二芯骨也可用于本申请中，实际应用时可根据需要自行选择。

在本发明的一个具体实施方式中，所述蜡料3于避让所述第一芯骨1和第二芯骨2的位置处形成有多个减重孔17。通过设置通孔一方面可减轻浇道蜡模的重量，提高浇道蜡模的支撑能力，另一方面，通过设置通孔便于在翻转工装时向铸件蜡模淋砂，从而使砂在铸件蜡模上均匀分布。

在本发明的一个具体实施方式中，所述底框4包括数量均为两个的第一梁12、第二梁13和第三芯骨7，其中每个所述第三芯骨7的中部插装于一个所述第一梁12中，端部分别于两个所述第二梁13的端部连接以形成矩形框架；

优选的，沿长度方向，所述第一梁12和所述第三芯骨7均设有多个位置对应以适于所述第一芯骨1适配插接的通孔，所述第二梁13上设有适于第二芯骨2和第三芯骨7适配插接的通孔。

具体的，第一梁12和第二梁13采用金属方管制成，且第一梁12的两端通过第三芯骨7抵接于第二梁13的侧面，第三芯骨7的两端穿出第二梁13，并通过螺母紧固，从而结构稳固的矩形框架。第一芯骨1的端部插接于第一梁12和第三芯骨7位置对应的通孔中，并通过螺母紧固连接，第二芯骨2的端部插接于第二梁13的通孔中，并通过螺母紧固连接，使得连接后的底框4和浇道蜡模形成一个稳固的整体。

在本发明的一个具体实施方式中，所述侧框5和所述顶框6均为矩形框架，其中，所述侧框5为两个，且长度与所述第二梁13的长度相同，并分别与两个所述第二梁13连接；所述顶框6的两个长边分别与两个所述侧框5的顶面连接。

具体的，侧框5和顶框6也采用金属方管拼接制成，且侧框5、顶框6和底框4的长度均相同，连接时也相互对齐。

在本发明的一个具体实施方式中，所述第二梁13上设有多个第一孔，所述侧框5上设有多个第二孔，所述顶框6上多个第三孔，每个所述第一孔均与一个所述第二孔及一个所述第三孔对应贯通；所述支撑框架还包括依次插设于所述第一孔、第二孔和第三孔中的第四芯骨8。

第四芯骨8的两端设有螺母，进而将侧框5、顶框6和底框4连接到一起，同时，底框4还通过第四芯骨8离地并水平放置。具体的，第一孔的数量为8个，第二孔的数量为4个，第三孔的数量为8个。当然，满足连接强度的其他孔数也符合要求。

优选的，所述侧框5和顶框6的中部均设有支撑横梁10和多个与所述支撑横梁10交叉的支撑纵梁9。具体的，通过设置支撑横梁10和支撑纵梁9进一步提高侧框5和顶框6的强度，同时还能够对顶面区域和侧面区域进行分割，提高对蜡模的保护。

在本发明的一个具体实施方式中，所述侧框5的外侧还连接有水平布设的支撑杆11。两个支撑杆11左右对称布设，上下设置在重心点位置，适于抬起工装并放置到专用工程车上，实现竖直方向360度翻转涂料和撒砂。

本发明另一方面还提供了一种钛及钛合金型壳，其采用上述任意一项所述的钛及钛合金铸造型壳工装制备而成。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种钛及钛合金铸造型壳工装，其特征在于，包括：

浇道蜡模，所述浇道蜡模包括交叉布设以形成平面的第一芯骨、第二芯骨以及成型于所述第一芯骨、所述第二芯骨上并具有规则形状的蜡料；

铸件蜡模，所述铸件蜡模连接于所述浇道蜡模的上表面；

支撑框架，包括底框、连接于所述底框的侧框以及连接于所述侧框上端的顶框，所述底框与所述第一芯骨、第二芯骨的端部连接的底框，所述顶框悬设于所述铸件蜡模上方。

2.根据权利要求1所述的钛及钛合金铸造型壳工装，其特征在于，沿轴线方向，所述第一芯骨中设有多个径向通孔，每个所述第一芯骨上通过所述径向通孔插设有多个所述第二芯骨，每个所述第二芯骨依次穿插于多个所述第一芯骨的所述径向通孔以形成平面。

3.根据权利要求2所述的钛及钛合金铸造型壳工装，其特征在于，所述浇道蜡模还包括与所述蜡料连接的第一脱蜡口蜡模、第二脱蜡口蜡模和第三脱蜡口蜡模，每个所述第一芯骨端部套接一个所述第一脱蜡口蜡模，所述第二芯骨中与浇道口位置对应的多个端部套接有所述第二脱蜡口蜡模，所述第二芯骨中未套接所述第二脱蜡口蜡模的端部套接有所述第三脱蜡口蜡模。

4.根据权利要求3所述的钛及钛合金铸造型壳工装，其特征在于，所述第一芯骨的数量为3个，所述第二芯骨的数量为9个，位于中间的7个所述第二芯骨同一侧的端部套接有所述第二脱蜡口蜡模。

5.根据权利要求2所述的钛及钛合金铸造型壳工装，其特征在于，所述蜡料于避让所述第一芯骨和第二芯骨的位置处形成有多个减重孔。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的钛及钛合金铸造型壳工装，其特征在于，所述底框包括数量均为两个的第一梁、第二梁和第三芯骨，其中每个所述第三芯骨的中部插装于一个所述第一梁中，端部分别于两个所述第二梁的端部连接以形成矩形框架；

优选的，沿长度方向，所述第一梁和所述第三芯骨均设有多个位置对应以适于所述第一芯骨适配插接的通孔，所述第二梁上设有适于第二芯骨和第三芯骨适配插接的通孔。

7.根据权利要求6所述的钛及钛合金铸造型壳工装，其特征在于，所述侧框和所述顶框均为矩形框架，其中，所述侧框为两个，且长度与所述第二梁的长度相同，并分别与两个所述第二梁连接；所述顶框的两个长边分别与两个所述侧框的顶面连接。

8.根据权利要求7所述的钛及钛合金铸造型壳工装，其特征在于，所述第二梁上设有多个第一孔，所述侧框上设有多个第二孔，所述顶框上多个第三孔，每个所述第一孔均与一个所述第二孔及一个所述第三孔对应贯通；所述支撑框架还包括依次插设于所述第一孔、第二孔和第三孔中的第四芯骨。

9.根据权利要求1所述的钛及钛合金铸造型壳工装，其特征在于，所述侧框的外侧还连接有水平布设的支撑杆。

10.一种钛及钛合金型壳，其特征在于，采用权利要求1-9中任意一项所述的钛及钛合金铸造型壳工装制备而成。

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