一种硬模铸造和熔模铸造相结合的组合式铸造方法与流程

本发明是一种硬模铸造和熔模铸造相结合的组合式铸造方法，属于铸造技术领域。

背景技术：

在现有的铸造技术中，金属型、石墨等硬模铸造是一种常用的铸造方法，具有加工周期短、可重复利用、组织致密的优点，但具有不适合复杂结构件、尺寸精度低和表面质量差的缺点。熔模铸造是广泛应用于复杂结构件制备的精密铸造方法，具有尺寸精度高、表面质量好等优点，但是熔模型壳制备存在工序流程多、制备周期长、不可重复利用的缺点，此外浇注系统和铸件构成的整体模组，增加了模组的尺寸、重量和复杂程度，从而对熔模型壳厚度、强度、工艺要求较高，增加了型壳制备难度和周期。随着国内航空、航天、汽车等行业的迅速发展，对精密成型铸件的需求越来越多、要求越来越高，而且更注重制备效率和成本。尤其是对铸造高温合金、钛合金和钛铝合金的需求更加明显，同时迫于国内能源紧张、环境污染的双重压力，对传统制造业提出了绿色节能、环保低碳、重复利用等新的要求。

技术实现要素：

本发明的目的正是针对上述现有技术中存在的不足提供一种硬模铸造和熔模铸造相结合的组合式铸造方法，其中铸件模具采用熔模模壳制备，浇铸系统用硬模模具制备，其目的是减少传统熔模铸造中浇注系统和模组复杂带来的制壳难度大、周期长、不可重复利用的问题，同时能够减少硬模铸造中铸件结构复杂带来的模具加工难度大、成本高、精度差的问题。因此本方法既可制备出高尺寸精度和表面质量的铸件，又能满足制造周期短、生产成本低、部分模具可重复利用的要求。

本发明的目的是通过以下技术措施来实现的：

本发明所述种硬模铸造和熔模铸造相结合的组合式铸造方法，其特征在于：该方法使用的整体铸型由熔模铸造型壳和硬模模具组合而成，该方法中，铸件由熔模铸造型壳制备，浇铸系统用硬模模具制备。

硬模模具的材料为铸铁、铸钢、石墨、模具钢或高温合金。硬模模具为组装、拆卸式结构。

采用硬模铸造和熔模铸造相结合的组合式铸造方法，既满足铸件尺寸精度高、表面质量好的要求，又具有浇注系统模具可重复利用的优点；同时避免了硬模铸造不适合复杂结构铸件、表面质量差的缺点；此外由于减少了模组尺寸，降低了对熔模型壳强度要求，比常规熔模型壳工艺可降低型壳层数、强度和周期20％～50％，有效降低研制周期和成本。

附图说明

图1为本发明实施例1中的整体铸型的结构示意图

图2为本发明实施例2中的整体铸型的结构示意图

具体实施方式

以下将结合实施例对本发明技术方案作进一步地详述：

实施例1

参见附图1所示，以汽车发动机叶轮为例，采用ztc4合金。根据铸造工艺要求，浇铸系统包括浇杯1、直浇道2、横浇道3、内浇口4，该浇铸系统设计为硬模模具，其结构均为沿轴向对半平分，硬模模具采用铸铁或石墨材料制造，形成叶轮铸件的模具5设计为熔模铸造型壳，采用钛合金熔模铸造所使用的氧化钇面层+铝矾土背层型壳工艺制备，熔模铸造型壳的厚度为8层，模具5上预留出与内浇口4组合的装配口，将熔模铸造型壳与硬模模具连接组合后形成整体铸型。

浇铸前，将每个分体硬模和整体铸型用金属丝绑紧加固，在台车加热炉中450℃下预热3小时，将整体铸型装入砂箱，并用砂子填充砂箱，然后整体装入10kg真空自耗电弧凝壳炉，固定在离心盘上，熔炼ztc4合金，进行离心浇注，离心转速为200转/分钟。待冷却至室温后，将铸件从砂箱中取出，分别拆除浇杯1、直浇道2和横浇道3，清除模具5的熔模铸造型壳后拆除内浇口4，然后进行切割、吹砂等工序，获得ztc4合金叶轮。

实施例2

参见附图2所示，以高温合金叶片为例，采用k418合金。根据铸造工艺要求，浇铸系统包括浇杯1、直浇道2、横浇道3、内浇口4，该浇铸系统设计为硬模模具，其结构均为沿轴向对半平分，硬模模具采用耐热模具钢加工制造，形成叶轮铸件的模具5设计为熔模铸造型壳，采用高温合金熔模铸造所使用的氧化铝陶瓷型壳工艺制备，熔模铸造型壳的厚度为6层。模具5预留出与内浇口4组合的装配口，将熔模铸造型壳与硬模模具连接组合后形成整体铸型。

浇铸过程中，将整体铸型放置固定在感应熔炼浇注炉内平台上，对整体铸型进行炉内加热，800℃下保温1h，然后熔炼高温合金k418，进行静止浇注。待冷却至室温后，将铸型从炉内取出，分别拆除浇杯1、直浇道2和横浇道3，清除模具5的熔模铸造型壳后拆除内浇口4，然后切割、吹砂，获得k418合金叶片。

技术特征：

技术总结
本发明是一种硬模铸造和熔模铸造相结合的组合式铸造方法，该方法使用的整体铸型由熔模铸造型壳和硬模模具组合而成，该方法中，铸件由熔模铸造型壳制备，浇铸系统用硬模模具制备。硬模模具的材料为铸铁、铸钢、石墨、模具钢或高温合金。硬模模具为组装、拆卸式结构。将熔模铸造型壳与硬模模具制备的浇铸系统进行组装、紧固，然后对相应的合金进行熔炼浇注形成精密铸件。此铸造方法既具备了铸件尺寸精度高、表面质量好的优点，又具备了制备周期短、浇注系统可重复利用的优点，有效提高制造效率、降低制造成本。

技术研发人员：魏战雷;黄东;李建崇;朱郎平;南海
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司北京航空材料研究院
技术研发日：2016.10.31
技术公布日：2017.08.18