带有异形内孔的钛或钛合金铸件的铸造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于铸造技术领域，涉及对带有异形内孔的钛或钛合金铸件铸造方法的改 进。
【背景技术】
[0002] 随着工业的发展，钛合金铸件的形体和结构趋于大型、整体和薄壁方向发展，对铸 造工艺生产有复杂内腔的钛合金铸件提出更高的要求。图1是一种带有异形内孔的钛或钛 合金铸件的局部剖视图，在铸件1的内部有异形内孔la。为了成型异形内孔la，通常，钛合 金铸件的复杂内腔主要有两种成形方式：第一种、陶瓷型芯法，在铸件有内腔的位置预置陶 瓷型芯，在铸件成形后脱除。其缺点是：该方法易出现脱芯难、成本高、效率低等问题。第二 种、金属型芯法，将金属管预先安装在铸型内，利用铸件浇注充型过程使金属熔液和镶嵌体 熔合为一个整体，而金属管的内腔则成为铸件的内腔，如中国发明专利CN102806311A申请 公开的一种钛合金熔模铸件复杂管道成形工艺。其缺点是：第一、虽然该方法对于内腔直径 < 10_的铸件可一次成形，但金属管与铸件之间的熔合效果很差，金属管与铸件本体之间 存在< 0. 05_的结合间隙，直接影响铸件的性能和使用的可靠性。第二、难以成型具有异 形内腔的铸件。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是：提供一种改进的带有异形内孔的钛或钛合金铸件铸造方法，以 便避免采用陶瓷型芯法时出现的脱芯难、成本高、效率低等问题；同时，保证铸件的性能和 使用的可靠性。
[0004] 本发明的技术方案是：带有异形内孔的钛或钛合金铸件的铸造方法，所铸造的铸 件1的内部带有铸件异形内孔la;其特征在于，采用熔模铸造方法进行钛或钛合金铸件的 铸造，铸造的步骤如下：
[0005] 1、制备镶嵌体：
[0006] 1. 1、根据铸件的三维模型建立镶嵌体3的三维模型，采用机械加工方法制作镶嵌 体毛坯，镶嵌体毛坯带有镶嵌体异形内孔2,镶嵌体异形内孔2的形状和尺寸与铸件异形内 孔la的形状和尺寸相同；镶嵌体毛坯带有通孔定位端和实心定位端，通孔定位端由通孔镶 嵌部分3a和通孔定位部分3b组成，通孔镶嵌部分3a被包裹在铸件1内部，是构成镶嵌体 异形内孔2的一部分，通孔定位部分3b伸出铸件1表面的外面，通孔定位部分3b的长度是 在铸件1表面的基础上向表面外延长t= 5mm~20mm,实心定位端由实心镶嵌部分3c和 实心定位部分3d组成，实心镶嵌部分3c被包裹在铸件1内部，实心定位部分3d伸出铸件 1表面的外面，实心定位部分3d的长度是在铸件1表面的基础上向表面外延长t;镶嵌体毛 还的壁厚为1mm~5mm;镶嵌体3的材质为钛或与钛合金铸件相同的材质；
[0007] 1. 2、对镶嵌体毛坯进行壁厚减薄：壁厚减薄的步骤是：
[0008] 1. 2. 1、计算机模拟浇注：首先通过计算机数值模拟的方法进行浇注过程模拟，得 出镶嵌体毛坯与铸件1的熔合效果；
[0009] 1. 2. 2、壁厚减薄：对上述镶嵌体毛坯与铸件1的熔合率进行检查，找出熔合率不 合格的区域，对熔合率不合格区域的镶嵌体毛坯的壁厚进行减薄，减薄的幅度为0. 〇5_~ 0. 1mm;熔合率不合格是指未熔合或者熔合率低于50%;
[0010] 1. 2. 3、重复步骤1. 2. 1~1. 2. 2,直到熔合率满足要求为止；
[0011] 1. 2. 4、根据熔合率满足要求时所确定的镶嵌体毛坯的壁厚，在对镶嵌体毛坯的通 孔定位部分3b和实心定位部分3d进行保护后，对镶嵌体毛坯通过化铣进行壁厚减薄，壁厚 减薄以后成为镶嵌体3;
[0012] 2、压制蜡型：根据铸件图纸和镶嵌体图纸制作蜡型模具，利用通孔定位部分3b和 实心定位部分3d将镶嵌体3固定在蜡型模具中，压制出含有镶嵌体3的蜡型4,镶嵌体3上 的通孔镶嵌部分3a和实心镶嵌部分3c被蜡包覆，通孔定位部分3b和实心定位部分3d未 被蜡包覆；
[0013] 3、制壳：按照正常的型壳制造工序制造型壳，脱蜡后，镶嵌体3通过通孔定位部分 3b和实心定位部分3d固定在型壳内腔中；型壳培烧温度为700~950°C;
[0014] 4、浇注：按照正常的浇注工艺进行浇注；
[0015] 5、切割：将铸件上残留的浇注系统、通孔定位部分3b和实心定位部分3d切除获得 钛或钛合金铸件。
[0016] 本发明的优点是：提供了一种改进的带有异形内孔的钛或钛合金铸件铸造方法， 能避免采用陶瓷型芯法时出现的脱芯难、成本高、效率低等问题；同时，保证了铸件的性能 和使用的可靠性。
【附图说明】
[0017]图1是一种带有异形内孔的钛或钛合金铸件的局部剖视图。
[0018] 图2是本发明中铸件蜡型的局部结构示意图。
[0019] 图3是采用本发明方法成型的钛或钛合金铸件的局部剖视图。
[0020] 图中：1、铸件，la、铸件异形内孔，2、镶嵌体异形内孔，3、镶嵌体，3a、通孔镶嵌部 分，3b、通孔定位部分，3c、实心镶嵌部分，3d、实心定位部分，4、蜡型。
【具体实施方式】
[0021] 下面对本发明做进一步详细说明。参见图1至图3,带有异形内孔的钛或钛合金铸 件的铸造方法，所铸造的铸件1的内部带有铸件异形内孔la;其特征在于，采用熔模铸造方 法进行钛或钛合金铸件的铸造，铸造的步骤如下：
[0022] 1、制备镶嵌体：
[0023] 1. 1、根据铸件的三维模型建立镶嵌体3的三维模型，采用机械加工方法制作镶嵌 体毛坯，镶嵌体毛坯带有镶嵌体异形内孔2,镶嵌体异形内孔2的形状和尺寸与铸件异形内 孔la的形状和尺寸相同；镶嵌体毛坯带有通孔定位端和实心定位端，通孔定位端由通孔镶 嵌部分3a和通孔定位部分3b组成，通孔镶嵌部分3a被包裹在铸件1内部，是构成镶嵌体 异形内孔2的一部分，通孔定位部分3b伸出铸件1表面的外面，通孔定位部分3b的长度是 在铸件1表面的基础上向表面外延长t= 5mm~20mm,实心定位端由实心镶嵌部分3c和 实心定位部分3d组成，实心镶嵌部分3c被包裹在铸件1内部，实心定位部分3d伸出铸件 1表面的外面，实心定位部分3d的长度是在铸件1表面的基础上向表面外延长t;镶嵌体毛 还的壁厚为1mm~5mm;镶嵌体3的材质为钛或与钛合金铸件相同的材质；
[0024]1. 2、对镶嵌体毛坯进行壁厚减薄：壁厚减薄的步骤是：
[0025] 1. 2. 1、计算机模拟浇注：首先通过计算机数值模拟的方法进行浇注过程模拟，得 出镶嵌体毛坯与铸件1的熔合效果；
[0026] 1. 2. 2、壁厚减薄：对上述镶嵌体毛坯与铸件1的熔合率进行检查，找出熔合率不 合格的区域，对熔合率不合格区域的镶嵌体毛坯的壁厚进行减薄，减薄的幅度为0. 〇5_~ 0. 1mm;熔合率不合格是指未熔合或者熔合率低于50% ;
[0027] 1. 2. 3、重复步骤1. 2. 1~1. 2. 2,直到熔合率满足要求为止；
[0028] 1. 2. 4、根据熔合率满足要求时所确定的镶嵌体毛坯的壁厚，在对镶嵌体毛坯的通 孔定位部分3b和实心定位部分3d进行保护后，对镶嵌体毛坯通过化铣进行壁厚减薄，壁厚 减薄以后成为镶嵌体3 ;
[0029] 2、压制蜡型：根据铸件图纸和镶嵌体图纸制作蜡型模具，利用通孔定位部分3b和 实心定位部分3d将镶嵌体3固定在蜡型模具中，压制出含有镶嵌体3的蜡型4,镶嵌体3上 的通孔镶嵌部分3a和实心镶嵌部分3c被蜡包覆，通孔定位部分3b和实心定位部分3d未 被蜡包覆；
[0030] 3、制壳：按照正常的型壳制造工序制造型壳，脱蜡后，镶嵌体3通过通孔定位部分 3b和实心定位部分3d固定在型壳内腔中；型壳培烧温度为700~950°C;
[0031] 4、浇注：按照正常的浇注工艺进行浇注，其中离心转速为150~400转/分。
[0032] 5、切割：将铸件上残留的浇注系统、通孔定位部分3b和实心定位部分3d切除获得 钛或钛合金铸件。
[0033] 本发明的工作原理是：根据铸件异形内孔的形状预先制作镶嵌体，利用铸件浇注 时金属熔液对镶嵌体的包覆在铸件内一次成形铸件异形内孔。同时，通过计算机数值模拟 方法确定镶嵌体毛坯的壁厚减薄方案，区别对待镶嵌体毛坯上的不同区域，对镶嵌体与铸 件熔合率合格的区域进行局部保护，对熔合率不合格的区域通过减薄镶嵌