[发明专利]一种钛及钛合金铸造用砂芯及其制备方法

说明书

本发明涉及一种钛及钛合金铸造用砂芯的制备方法，该方法包括制备砂芯原坯，砂芯的烘烤，制备砂芯原坯涂料，砂芯原坯涂挂涂料，砂芯的烧结步骤。本发明中砂芯的基体材料主要采用不同颗粒度的铝矾土粉料，有利于大型薄壁砂芯原坯的成型，大型薄壁砂芯在烘烤和焙烧过程中均填埋于耐火粉料中，并设计合理的焙烧工艺参数，有效预防了砂芯的变形开裂的不良情况。采用本专利可以成型具有大型薄壁特点的精密砂芯，制备的砂芯尺寸精度好，成品率高，退让性好，性能可满足钛及钛合金铸造所需的性能要求。

技术领域

本发明属于铸造成型领域，具体涉及一种铸造用砂芯。

背景技术

随着航空、航天、舰船、兵器、石油化工等领域的飞速发展，对于复杂型腔的钛及钛合金铸件的需求也越来越多，对于具有复杂型腔的铸件成型主要是采用陶瓷型芯方法，目前钛合金铸造用的陶瓷型芯原料主要是采用氧化钇、氧化锆等，采用注射成型的工艺，受技术能力和设备条件限制，适合于中小尺寸的型芯制备。专利CN 105127374A是采用铝矾土为原料，内部复合高温合金丝的方法，为制备大型型芯提供了一种解决方案，但实际中一些具有大型薄壁结构特点(尺寸≥300mm、壁厚≤10mm)的型芯采用该技术成型难度大，砂芯成品率极低，型芯的变形和尺寸精度难以控制。

发明内容

本发明是针对上述现有技术中存在的至少一方面的不足而设计的一种钛及钛合金铸造用大型薄壁精密砂芯制备方法，该方法对于大型薄壁精密砂芯的制备提供了解决方案，大大提高了砂芯的成品率，砂芯的尺寸精度和性能均可以满足钛及钛合金铸造使用。

作为本发明的其中一方面，本发明提出一种钛及钛合金铸造用砂芯的制备方法，包括：

1)将砂芯原料混合均匀后填砂芯模具的内部空腔并均匀捣实，造型完成后取出得到砂芯原坯，将砂芯原坯放置于装有耐火粉料的砂箱内，并完全填埋，例如填埋的粉料厚度为10mm～30mm；砂芯原料包括按重量百分比计10％～15％的8目～12目的铝矾土砂，10％～20％的16目～80目的铝矾土粉，2％～8％的硅酸盐强化剂，15％～20％的硅溶胶，余量为150目～200目的铝矾土粉；

2)将砂芯和砂箱一并放入烘箱中进行烘烤，烘烤完成并冷却后出炉，如炉内温度冷却到100℃以下出炉；烘烤包括升温至150℃～200℃，保温1h～3h，然后升温至300℃～450℃，保温1h～3h；

3)制备砂芯原坯涂料；例如砂芯原坯涂料的原料包括按重量百分比计，60％～70％的氧化钇，30％～40％的粘结剂；制备时，将氧化钇和粘结剂混合料搅拌均匀，制成砂芯原坯涂料；

4)将砂芯原坯冷却后，如冷却至30℃～80℃，清洁砂芯原坯表面，如清除砂芯原坯表面的浮砂和污物，将砂芯原坯涂料均匀覆盖砂芯原坯表面，如使用砂芯原坯涂料对砂芯原坯表面进行喷涂或刷涂，喷涂或刷涂的涂层厚度为0.1mm～2.0mm；

5)将覆盖涂料的砂芯原坯进行干燥，干燥后填埋于耐火粉料中，并放入烧结炉内进行烧结，烧结完成并冷却后取出砂芯，如冷却到100℃以下出炉取出砂芯；烧结包括升温至400℃～600℃，保温1h～3h，然后升温至600℃～800℃，保温1h～3h，然后升温至1000℃～1300℃，保温1h～3h。