一种钛合金近回转体铸造制壳工装的制作方法

本发明属于有色金属熔模精密铸造工艺技术领域，涉及钛合金铸造制壳工装。

背景技术：

钛合金熔模精密铸造工艺是制造复杂薄壁钛合金铸件的重要方法之一，而制壳是熔模铸造过程中最关键的工序，尤其是面层和过渡层的涂挂，直接关系到铸件的表面质量和型壳的化学稳定性。随着钛合金铸件结构日趋复杂，内腔经常存在不易观察的狭小空腔和嵌套，极大增加了涂料的涂挂的难度。为了确保面层和过渡层均匀完整的涂挂到铸件的各个部位，制壳时需要不断的旋转模组，涂料在重力作用下不停流淌，可以有效的填充模组内的狭小部位，而且不会造成堆积。以往的涂料多采用手持模组旋转，涂挂效率低且不充分；前期制备的涂料工装，采用铸铁的圆杆穿过中心直浇道，两头架在支撑架子上旋转，因此只有直浇道承受模组的重量，模组容易断裂，而且只能应用于单一尺寸模组，旋转过程不易控制，对中心不对称的模组旋转不便。所以，研究结构稳固、装配灵活、易于控制的制壳工装来旋转模组，并保证在制壳过程中能够牢固可靠，是实现钛合金精密铸造的重要步骤之一。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是，提供一种钛合金近回转体铸造制壳工装，包括制备支撑架、星形架等多项工装组件，经过装配可以固定旋转模组，满足钛合金精密铸造涂料的要求。

本发明的技术方案是：一种钛合金回转体铸造涂料工装，其特征在于，包括有伞形杆、星形架、中心托板、中心杆、加固杆、侧杆、支撑架、固定块及模具；所述的伞形杆包括平板和圆柱，圆柱的端部为圆形的平板，圆柱的另一端与中心杆可拆卸连接；所述的星形架具有中心孔，并且中心对称的伸出若干个杆，称为伸出杆，伸出杆上沿杆的轴线方向即沿星形架中心法线方向开有长形槽；中心杆穿过星形架的中心孔，伸出杆的长形槽与侧杆间隙配合；所述的中心杆位于直浇道中心，两端分别与位于两端的伞形杆连接，中心杆靠近一端的杆上凸起圆柱凸台，圆柱凸台上具有孔，加固杆一端插入圆柱凸台的孔；中心杆另一端与星形架和中心托板间隙配合；中心托板夹在星形架和模组浇杯中间；加固杆位于横浇道中心，加固杆上开有长形槽，加固杆上开槽位置及大小与星形架一致，加固杆的数量与星形架伸出杆数量相同；侧杆两端具有螺纹，两端分别穿过星形架和加固杆的长形槽，侧杆的与星形架、加固杆内侧相邻位置具有螺母，穿出端也具有螺母；松开侧杆端部的螺母，侧杆能够沿着伸出杆的长形槽在中心法线方向移动；侧杆平行于中心杆；支撑架具有两个，用于限制伞形架的移动；两个支撑架分别位于左右的加固杆、星形架的两侧，且分别位于左右的伞形杆之下；固定块与支撑架连接，通过调节固定块的位置，可以将伞形杆的圆柱固定在支撑架的某一位置；模具侧面与下部开口，分别与加固杆和中心杆形成过渡配合，蜡液从上部开口进入模具内腔，凝固后形成中心杆、加固杆、蜡模组合体。

优选地，伸出杆具有四根、六根或者八根。

优选地，中心杆圆柱凸台上具有四到八个孔。

优选地，中心杆靠近圆柱凸台一端的一段上均匀分布小圆台。

优选地，每个支撑架最上部焊接两个螺母，伞形杆的圆柱位于支撑架的两个螺母之间。

优选地，固定块为长方形，四面开槽，用螺栓穿过固定块左右对应的孔和位于固定块中的支撑架的螺母，通过前后方向调节固定块的位置，将伞形杆的圆柱固定在某一位置，伞形杆的圆柱位于支撑架的另一个螺母和固定块之间。

优选地，伞形杆、星形架、中心托板、中心杆、加固杆、侧杆采用碳素钢制造。

优选地，模具采用石墨加工成模具。

优选地，伞形杆圆柱与中心杆螺纹连接。

优选地，根据铸件大小，加工出模具。

本发明的技术效果是：

钛合金回转体铸造制壳工装，结构稳固、装配灵活、易于控制，同时该工装制造容易，可以平稳牢靠的实现钛合金近回转体铸件制壳，特别是内腔复杂的大型钛合金铸件，能够形成完整均匀的涂层，提高企业技术能力，经济效益和社会效益良好。

附图说明

图1、伞形杆示意图；

图2、星形架示意图；

图3、中心托板示意图；

图4、中心杆示意图；

图5、加固杆示意图；

图6、侧杆示意图；

图7、支撑架示意图；

图8、固定块示意图；

图9、石墨模具示意图；

图10、加固杆、中心杆、石墨模具组装示意图；

图11、焊接模组示意图；

图12、制壳工装组合示意图；

图13制壳工装(不带模具9)组合三维示意图；

图14加固杆、中心杆、蜡模组合体。

其中，1.有伞形杆1、星形架2、中心托板3、中心杆4、加固杆5、侧杆6、支撑架7、固定块8、(石墨)模具9。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步详细地描述。

1、本发明的一种钛合金回转体铸造涂料工装的组成，包括有伞形杆1、星形架2、中心托板3、中心杆4、加固杆5、侧杆6、支撑架7、固定块8及(石墨)模具9。各项工具结构和作用如下(具体图示见附图1～9)：

(1)伞形杆1：如图1所示，采用普通碳素钢制造，包括平板和圆柱，圆柱的端部为凸起的圆形的平板，圆柱的另一端与中心杆4螺纹连接，通过转动平板带动模组旋转，同时平板在水平方向形成约束，防止模组在旋转过程中从支撑架7上脱落，而且在型壳干燥过程中便于悬挂在干燥架上。

(2)星形架2：如图2所示，采用普通碳素钢制造，中心对称的伸出四根、六根或者八根杆，称为伸出杆，伸出杆上沿杆的轴线方向(沿星形架2中心法线方向)开有长形槽；星形架2中心开孔与中心杆4间隙配合(中心杆4穿过星形架2的中心孔)，伸出杆的长形槽与侧杆6间隙配合(侧杆的一端穿过长形槽，穿出端通过螺母固定)，通过侧杆6的螺母预紧对模组的水平方向形成约束，配合伞形杆1方便旋转模组，松开侧杆6端部的螺母，侧杆6可以沿着伸出杆的长形槽在中心法线方向移动，能够实现不同直径模组的固定旋转。

(3)中心托板3：如图3所示，采用普通碳素钢制造，中心开孔与中心杆4间隙配合，中心托板夹在星形架2和模组浇杯中间，避免侧杆6预紧力过大或旋转摩擦对模组的破坏。

(4)中心杆4：如图4所示，采用普通碳素钢制造，位于模组直浇道中心，中心杆4两端与伞形杆1(的圆柱)螺纹连接，靠近一端处凸起圆柱凸台，凸台上打四到八个孔与加固杆5间隙配合，保证伞形杆1的转动力通过中心杆4凸台传递到加固杆5，进而带动模组的转动。为了增加传递效率，中心杆4靠近一端的一段上均匀焊接小圆台，增大与直浇道的摩擦力，(上部)另一端与星形架2和中心托座3间隙配合，可以沿轴线方向移动，实现不同高度模组的固定旋转。

(5)加固杆5：如图5所示，采用普通碳素钢制造，位于横浇道中心，增加横浇道的强度，避免扭转力对横浇道的破坏，加固杆5上开有长形槽，加固杆上开槽位置及大小与星形架保持一致，以实现侧杆沿中心法线方向的移动。加固杆5的数量与星形架2伸出杆数量相同。

(6)侧杆6：如图6所示，采用普通碳素钢制造，两端分别于星形架2和加固杆5间隙配合，侧杆的两端分别穿过星形架2和加固杆5的长形槽，侧杆的与星形架2、加固杆5内侧相邻位置具有螺母，穿出端(即星形架2、加固杆5外侧相邻位置)也具有螺母，通过双重螺母夹紧，将星形架2、中心托座、中心杆4及加固杆5连为整体。两端具有螺纹。

(7)支撑架7：如图7所示，采用普通碳素钢圆杆焊接成两个相同的支撑架7，每个支撑架7最上部焊接两个螺母，用于限制伞形架的移动范围，防止模组脱落支撑架。两个支撑架7分别位于左右的加固杆5、星形架2的两侧，且分别位于左右的伞形杆1之下。

(8)固定块8：如图8所示，采用普通碳素钢制造，长方形，四面开槽与支撑架7螺母间隙配合，用螺栓穿过固定块(左右对应的孔)和位于固定块中的支撑架7的螺母，实现与支撑架连接，通过(前后方向)调节固定块8的位置，可以将模组固定在某一位置。伞形杆1的圆柱位于支撑架7的另一个螺母和固定块8之间。

(9)(石墨)模具9：如图9所示，根据铸件的直径和高度，设计圆盘式浇道模型，采用普通石墨加工成模具，模具的设计及固定便于蜡模的起模及拆卸，侧面与下部开口，分别与加固杆5和中心杆4形成过渡配合，蜡液从上部开口进入模具内腔，凝固后形成圆盘浇道，中心杆和加固杆内嵌在浇道内部。

模组为铸件蜡模、伞形杆1、星形架2、中心托板3、侧杆6以及蜡模、中心杆4、加固杆5的组合体。

2、各个工装按照图10至图12所示进行组合装配，形成钛合金回转体铸造制壳工装。

对工装进行了组合装配，具体装配如下：

(1)按由上到下的顺序拆开石墨模具9，把中心杆4下端插入模具9下部开口，保证中心杆垂直水平面，在中心杆4凸台处安装加固杆5，适当旋转中心杆4，确保加固杆5与模具9侧面开口配合。

(2)按照由下到上的顺序组装石墨模具9，组转完毕从模具上部浇口杯处倒入蜡液，保证中心杆4不发生偏斜，待蜡液凝固后，按顺序打开模具，取出蜡模、中心杆4及加固杆5的组合体，该组合体，组合体与铸件蜡模焊接形成模组。

(3)每个侧杆6两端各拧入一个螺母，侧杆6一端(下端)穿入加固杆5槽中，依次将中心托板3、星形架2穿入中心杆4，调整星形架2的方向使侧杆另一端(上部)穿入星形架的长形槽中，然后在每个侧杆两端再拧入一个螺母，侧杆沿中心法线方向移动到合适位置，用螺母拧紧，保证侧杆与中心杆平行且松紧适当，最后在中心杆的两端安装伞形杆1。

(4)按照伞形杆1间的距离，合理设置两个支撑架7间的距离，并将固定块8(也称固定槽)通过支撑架7上的螺栓连接到支撑架7上，最后将模组放到支撑架7上，并保证模组在支撑架之间平稳转动。

工装装配组合完成，便可以进行钛合金精密铸件的制壳，在其它近似回转结构铸件的制壳时，只要侧杆6沿着中心法线移动，星形架2沿着中心杆4移动，无需重新制作工装，便可满足不同尺寸铸件的制壳需要，体现了该工装的实用性和通用性。

工装固定钛合金铸造模组，进行涂料制壳，人工转动伞形杆，模组可以架在支撑架上稳定转动，保证制壳的正常进行。