CN115739803A

CN115739803A - 一种钛合金精密铸造型壳的清洗方法及清洗装置

Info

Publication number: CN115739803A
Application number: CN202211371309.2A
Authority: CN
Inventors: 崔新鹏; 朱艳杰; 郭键; 王红; 马静
Original assignee: Beijing Aviation Materials Research Institute Co ltd
Current assignee: Beijing Aviation Materials Research Institute Co ltd
Priority date: 2022-11-03
Filing date: 2022-11-03
Publication date: 2023-03-07

Abstract

本发明属于钛合金精密铸造技术领域，并具体涉及一种钛合金精密铸造型壳的清洗方法及清洗装置，其中清洗方法包括：将经过面层制备、背层制备、脱蜡及高温焙烧步骤得到的初始型壳冷却至室温；驱动所述初始型壳转动，转动的同时向所述初始型壳的内腔注入清洗液至充满内腔，所述清洗液包括无水酒精与硅酸乙酯；经预设时间的离心旋转后停止所述初始型壳，排出所述初始型壳内腔的清洗液并将所述初始型壳置于恒温环境中干燥；对干燥后的所述初始型壳进行烘烤处理，烘烤完毕后即可得到清洗后的钛合金精密铸造型壳。上述方法操作简单、修复效率高，制备得到的陶瓷型壳表面光洁度高、陶瓷残渣少、表面裂纹少，能大幅提升最终钛合金铸件产品的内部冶金质量。

Description

一种钛合金精密铸造型壳的清洗方法及清洗装置

技术领域

本发明属于钛合金精密铸造技术领域，并具体涉及一种钛合金精密铸造型壳的清洗方法及清洗装置。

背景技术

钛合金精密铸造的型壳通常采用双层陶瓷材料制备而成，其中面层通常为惰性高的氧化钇陶瓷，背层为铝矾土陶瓷。面层陶瓷与背层陶瓷为不同材质，且热膨胀系数差异较大，因此在高温焙烧结过程中经常由于膨胀不均导致型壳内壁开裂进而形成微裂纹，同时还会从裂纹内掉出陶瓷颗粒。如果直接采用这种型壳进行钛合金金属液的浇注，金属液会渗入到裂纹中与铝矾土反应，从而在铸件中产生气孔和铸瘤缺陷，同时陶瓷颗粒还会混入到金属液中形成夹杂缺陷，这些缺陷将降低铸件质量，增加后期缺陷清理成本，严重的会导致铸件报废。

基于上述原因，制备得到的型壳首先需要进行清洗步骤，但是钛合金型壳通常开口小而内腔大，内腔形状复杂，肉眼无法观察，而采用风机吹风的传统方法因某些死角位置风力无法到达而难以将型壳内腔中的陶瓷颗粒完全清除。另外，型壳内腔的表面裂纹也是型壳质量质控的难点，目前仍没有办法修复内腔盲区的表面裂纹。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钛合金精密铸造型壳的清洗方法及清洗装置，以至少部分解决现有技术中的部分技术问题。

本发明第一方面提供了一种钛合金精密铸造型壳的清洗方法，包括以下步骤：

将经过面层制备、背层制备、脱蜡及高温焙烧步骤得到的初始型壳冷却至室温；

驱动所述初始型壳转动，转动的同时向所述初始型壳的内腔注入清洗液至充满内腔，所述清洗液包括无水酒精与硅酸乙酯；经预设时间的离心旋转后停止所述初始型壳，排出所述初始型壳内腔的清洗液并将所述初始型壳置于恒温环境中干燥；

对干燥后的所述初始型壳进行烘烤处理，烘烤完毕后即可得到清洗后的钛合金精密铸造型壳。

本发明提供的钛合金精密铸造型壳的清洗方法还可具有如下附加技术特征：

本发明的一个具体实施方式中，所述无水酒精与硅酸乙酯按照(2～4):1的重量比混合并经10-20min的搅拌后充分融合得到所述清洗液。

本发明的一个具体实施方式中，所述初始型壳的离心转速为10-20r/min；清洗液注入完毕后，经20-40min离心旋转后停止所述初始型壳。

本发明的一个具体实施方式中，还包括：于驱动所述初始型壳旋转之前封堵所述初始型壳多余的脱蜡口以使所述初始型壳的内腔仅具有一个注入开口；于所述初始型壳停止转动后打开脱蜡口以使所述清洗液自然排出。

本发明的一个具体实施方式中，排出清洗液后，将所述初始型壳置于20-25℃的恒温环境中静置至少3h以干燥所述初始型壳。

本发明的一个具体实施方式中，对干燥后的所述初始型壳进行烘烤处理具体为：将初始型壳从恒温环境中移入到烘烤箱内进行烘烤，烘烤温度300-600℃，烘烤时间2～4h。

本发明的一个具体实施方式中，向所述初始型壳的内腔充满清洗液具体为：以100～300cm³/s的流速向初始型壳内注入清洗液直至清洗液充满内腔。

本发明还提供了一种钛合金精密铸造型壳的清洗装置，用于上述钛合金精密铸造型壳的清洗方法，包括：

托盘架，所述托盘架包括支撑框架、离心盘和转子电机，所述离心盘转动配置于所述支撑框架上；所述转子电机安装于所述支撑框架上，并且旋转轴与所述离心盘连接；

搅拌桶，所述搅拌桶内设搅拌腔和搅拌轴，外部还设有水泵，所述水泵的进水端和出水端均连通有导管，并且进水端的导管设于所述搅拌腔中。

本发明的一个具体实施方式中，还包括石墨堵头，所述石墨堵头用于封堵初始型壳的出蜡口。

本发明提供的钛合金精密铸造型壳的清洗方法通过设计一种新型清洗液，并利用离心作用使清洗液冲刷初始型壳的内腔，由于清洗液具有良好的填充性和流动性，能够流动至型壳的边边角角以及死角位置处，并使对应位置处的陶瓷颗粒被混合溶液所裹挟，并最终使陶瓷颗粒通过出蜡口彻底排除至型壳外，上述方法不仅操作简单，且清除效率高。同时由于清洗液会侵入到型壳内腔表面的微裂纹中，排出时也依然滞留，因此在经过型壳烘烤工艺时，残留的清洗液将与裂纹中的氧化物陶瓷发生反应形成硬质的填充物，填充物能够将内腔表面宽度不超过1mm的表面裂纹填平，进而解决了目前型壳内表面微裂纹无法修复的问题。

本发明的清洗装置结构简单、操作方便且修复效率高，制备的陶瓷型壳内表面光洁度高、陶瓷残渣少、表面裂纹少，能大幅度提升最终钛合金铸件产品的冶金质量。

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为本发明中一个具体实施方式中钛合金精密铸造型壳的清洗装置的结构示意图。

附图标记说明：

1-支撑框架，2-离心盘，3-转子电机，4-搅拌桶，5-水泵，6-导管，7-初始型壳。

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。

本发明提供了一种钛合金精密铸造型壳的清洗方法，包括以下步骤：

上述方法清洗方法通过设计一种新型清洗液，并利用离心作用使清洗液冲刷初始型壳的内腔，由于清洗液具有良好的填充性和流动性，能够流动至型壳的边边角角以及死角位置处，并使对应位置处的陶瓷颗粒被混合溶液所裹挟，并最终使陶瓷颗粒通过出蜡口彻底排除至型壳外，上述方法不仅操作简单，且清除效率高。同时由于清洗液会侵入到型壳内腔表面的微裂纹中，排出时也依然滞留，因此在经过型壳烘烤工艺时，残留的清洗液将与裂纹中的氧化物陶瓷发生反应形成硬质的填充物，填充物能够将内腔表面宽度不超过1mm的表面裂纹填平，进而解决了目前型壳内表面微裂纹无法修复的问题。

如图1所示，本发明还公开了一种钛合金精密铸造型壳的清洗装置，其用于上述钛合金精密铸造型壳的清洗方法，包括：

托盘架，所述托盘架包括支撑框架1、离心盘2和转子电机3，所述离心盘2转动配置于所述支撑框架1上；所述转子电机3安装于所述支撑框架1上，并且旋转轴与所述离心盘2连接；

搅拌桶4，所述搅拌桶内设搅拌腔和搅拌轴，外部还设有水泵5，所述水泵的进水端和出水端均连通有导管6，并且进水端的导管6设于所述搅拌腔中。

具体的，离心盘2通过滚轮与设于支撑框架1上的轨道转动连接，并在转子电机3的驱动下在支撑框架1上转动，进而带动固定于离心盘2上方的初始型壳7转动。

本发明的一个具体实施方式中，还包括石墨堵头，所述石墨堵头用于封堵初始型壳7的出蜡口。

上述结构中，离心盘2用于放置并固定初始型壳7，进而能够在收到转子电机3的驱动时带动初始型壳7转动，以使初始型壳7内腔的清洗液离心转动。堵头适于封堵初始型壳7多余的出蜡口以使初始型壳7的内腔仅具有一个进口。水泵5进水端的软管插设于搅拌腔中，出水端的软管6插于初始型壳7内腔的进口处，适于在初始型壳7转动时向其内腔注入清洗液直至清洗液充满内腔。

上述清洗装置结构简单、操作方便且修复效率高，制备的陶瓷型壳内表面光洁度高、陶瓷残渣少、表面裂纹少，能大幅度提升最终钛合金铸件产品的冶金质量。

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

1.一种钛合金精密铸造型壳的清洗方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的钛合金精密铸造型壳的清洗方法，其特征在于，所述无水酒精与硅酸乙酯按照(2～4):1的重量比混合并经10-20min的搅拌后充分融合得到所述清洗液。

3.根据权利要求1所述的钛合金精密铸造型壳的清洗方法，其特征在于，所述初始型壳的离心转速为10-20r/min；清洗液注入完毕后，经20-40min离心旋转后停止所述初始型壳。

4.根据权利要求1所述的钛合金精密铸造型壳的清洗方法，其特征在于，还包括：于驱动所述初始型壳旋转之前封堵所述初始型壳多余的脱蜡口以使所述初始型壳的内腔仅具有一个注入开口；于所述初始型壳停止转动后打开脱蜡口以使所述清洗液自然排出。

5.根据权利要求1所述的钛合金精密铸造型壳的清洗方法，其特征在于，排出清洗液后，将所述初始型壳置于20-25℃的恒温环境中静置至少3h以干燥所述初始型壳。

6.根据权利要求1所述的钛合金精密铸造型壳的清洗方法，其特征在于，对干燥后的所述初始型壳进行烘烤处理具体为：将初始型壳从恒温环境中移入到烘烤箱内进行烘烤，烘烤温度300-600℃，烘烤时间2～4h。

7.根据权利要求1所述的钛合金精密铸造型壳的清洗方法，其特征在于，向所述初始型壳的内腔充满清洗液具体为：以100～300cm³/s的流速向初始型壳内注入清洗液直至清洗液充满内腔。

8.一种钛合金精密铸造型壳的清洗装置，其特征在于，用于上述钛合金精密铸造型壳的清洗方法，包括：

9.根据权利要求8所述的钛合金精密铸造型壳的清洗装置，其特征在于，还包括石墨堵头，所述石墨堵头用于封堵初始型壳的出蜡口。