[发明专利]一种具有狭小缝隙的钛合金石墨型铸件的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于钛合金石墨型铸造领域，具体涉及一种具有狭小缝隙的钛合金石墨型铸件的制备方法。

背景技术

钛合金铸件的成型方式主要有熔模精密铸造成型钛合金铸件与加工石墨型成型钛合金铸件。熔模精密铸造成型钛合金铸件主要适用于航空、航天、医疗器械等领域尺寸相对小的薄壁钛合金铸件，该成型方法对于尺寸及壁厚较大的钛合金铸件易变形同时钛液易与模壳发生反应，造成铸件表面质量差，因此该成型方法不适合厚大型钛合金铸件的生产。加工石墨型铸造成型方法尤其适用于厚大型钛合金铸件的生产。但对于具有狭小缝隙的厚大钛合金石墨型铸件来说，该狭小部位型腔成型所用的石墨芯子比较狭小，难以加工、加工精度不高且浇筑时狭小的石墨芯子易于破碎，难以成型铸件狭小缝隙部位，同时石墨芯子在浇注时破碎会造成铸件内部产生夹杂情况，降低了铸件内部质量，加工精度不高表面光洁度差造成铸件狭小缝隙内表面光洁度低，又由于缝隙狭小无法打磨造成铸件表面光洁度达不到客户要求。目前钛合金现用陶瓷型芯为锆基材质，但是铸件在生产出来后，锆基陶瓷型芯去除较为困难，目前只能采用机械的方法去除，狭小部位型腔中陶瓷型芯机械设备无法进去，因此会造成陶瓷型芯去除不干净的情况。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有狭小缝隙的钛合金石墨型铸件的制备方法，采用加工石墨型与特殊工艺制作的陶瓷型芯相结合的方法生产具有狭小缝隙的钛合金铸件，可以快速、高效、低成本的解决具有狭小缝隙的石墨型钛合金铸件生产问题，提升铸件表面光洁度，同时可以采用化学的方法，达到有效去除陶瓷型芯的目的。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种具有狭小缝隙的钛合金石墨型铸件的制备方法，包括陶瓷型芯的制备、石墨型的制作、陶瓷型芯与石墨型的组型浇注以及陶瓷型芯的去除，所述陶瓷型芯经原料的准备、成型机成型和高温焙烧制得，所制得的陶瓷型芯在与石墨型组型浇注前，对陶瓷型芯的表面进行涂层处理，以得到待组型的陶瓷型芯，涂层处理的方法为：

（1）按照重量份数，将85份的氧化钇粉加入到15份的醋酸锆溶液中并进行搅拌，搅拌速度为1500r/min，搅拌时间为1h，得到涂层浆料；

（2）将焙烧后制得的陶瓷型芯放入所制备的涂层浆料中浸泡，并将浸泡后的陶瓷型芯取出放入温度23±4℃、湿度25%-40%的恒温恒湿环境，干燥24h；

（3）将干燥后挂有涂层浆料的陶瓷型芯放入焙烧炉进行二次焙烧，焙烧温度为1050℃、保温时间6h，然后炉冷至300℃打开炉门进行空冷，空冷完成后得到待组型的陶瓷型芯。

进一步的，用于涂层处理的陶瓷型芯按照以下步骤制备：

（1）按照重量份数，量取70-75份的二氧化硅粉、5-10份的石墨粉和20份的增塑剂作为原料，其中增塑剂由93份的K512蜡、5份的K2683蜡和2份聚乙烯均匀混合所得；

（2）将所量取的二氧化硅粉、石墨粉倒入干燥容器内充分搅拌混合，得到混合物料，其中搅拌速度为150r/min，搅拌时间1h；

（3）加热增塑剂使其溶化，确保其温度控制在110℃±5℃范围之内以保温30min；

（4）将所述的混合物料以100g/min的速度加入溶化后的增塑剂中，并边加入边搅拌，搅拌速度为100r/min，并在搅拌过程中保持110℃±5℃的温度，待所有混合物料完全加入增塑剂后，继续搅拌5h，得到成型浆料；

（5）安装陶瓷型芯成型所用的金属模具，陶瓷型芯成型所用的成型机为注射成型机，将成型浆料倒入注射成型机的料缸中，由注射成型机加热成型浆料，使其温度控制在110℃±5℃的范围内，然后将成型浆料注射到金属模具中，注射压力5MPa并保压20s，待其完全凝固后取出成型后的陶瓷型芯；

（6）将成型后的陶瓷型芯放入恒温恒湿的环境进行干燥，干燥后放入焙烧炉中进行高温焙烧，焙烧后得到用于涂层处理的陶瓷型芯。

进一步的，所述的高温焙烧方法为：所述焙烧炉升温到250℃保温1h，然后以每小时升温100℃的速度升温至1150℃，并保温3h，随后随炉冷却，当炉温降至300℃时，打开炉门进行空冷，空冷至室温时，取出炉中焙烧成型的陶瓷型芯。

进一步的，陶瓷型芯在涂层浆料中的浸泡时间为10min。

进一步的，所述陶瓷型芯与石墨型的组型浇注前，对制作好的石墨型以及经涂层处理所得的陶瓷型芯进行组型校验，并对组型校验合格的石墨型和陶瓷型芯进行真空除气处理，真空除气炉的真空度需小于0.009Pa，除气温度900℃±14℃，保温时间为2h。