[发明专利]一种利用金属型芯生产小尺寸复杂内腔钛合金铸件的工艺方法

说明书

一种利用金属型芯生产小尺寸复杂内腔钛合金铸件的工艺方法。本发明属于钛合金熔模精密铸造工艺技术领域。本发明为解决现有熔模精密铸造复合水溶型芯的工艺方法，当内腔尺寸小到一定程度时，该工艺方法无法实现浆料涂挂和干燥以及现有熔模精密铸造复合陶瓷型芯的工艺方法不适用于小尺寸复杂流道结构等封闭程度较高的产品的技术问题。本发明的工艺方法：采用金属型芯替代现有水溶型芯和陶瓷型芯，利用金属型芯材料与钛合金之间的性质差异，采用化学法实现型芯去除，完成小尺寸复杂内腔产品的研制生产，保证产品尺寸精度和产品质量。

技术领域

本发明属于钛合金熔模精密铸造工艺技术领域，具体涉及一种利用金属型芯生产小尺寸复杂内腔钛合金铸件的工艺方法。

背景技术

近年来，随着航空航天装备不断升级，其应用的钛合金结构件向着复杂化和精密化发展，部分产品具有一定复杂内腔结构或小尺寸复杂流道结构。这种复杂结构通常无法进行机械加工，必须依靠精密铸造过程中预设型芯实现产品成形，通常采用的是熔模精密铸造复合型芯的工艺方法。

型芯的材质主要有两种，一种是水溶芯，一种是陶瓷芯。熔模精密铸造复合陶瓷型芯的工艺方法适合生产有利于型芯去除的半开放式结构的产品(因陶瓷型芯材质特殊，无法采用碱煮等方式去除)，却不适用于小尺寸复杂流道结构等封闭程度较高的产品；熔模精密铸造复合水溶型芯的工艺方法虽然适合生产大多数具有复杂流道结构等封闭程度较高的产品，但当流道的上盖与下盖间的开口小到一定程度时，该工艺方法无法实现浆料涂挂和干燥，进而导致该工艺失效，产品质量无法保证。

因此，需要采用其他的工艺方法，突破上述工艺方法的局限性，以实现小尺寸复杂内腔钛合金铸件的研制生产。

发明内容

本发明为解决现有熔模精密铸造复合水溶型芯的工艺方法，当内腔尺寸小到一定程度时，该工艺方法无法实现浆料涂挂和干燥以及现有熔模精密铸造复合陶瓷型芯的工艺方法不适用于小尺寸复杂流道结构等封闭程度较高的产品的技术问题，而提供了一种利用金属型芯生产小尺寸复杂内腔钛合金铸件的工艺方法。

本发明的一种利用金属型芯生产小尺寸复杂内腔钛合金铸件的工艺方法按以下步骤进行：

一、采用铁基合金制作型芯，然后在型芯表面喷涂惰性涂层，干燥后，得到带有涂层的型芯；

二、将型芯放置在蜡模模具中，进行蜡模压制，得到蜡模；

三、对表面清洗干净的蜡模进行多次涂浆、撒砂和干燥操作，脱蜡后真空焙烧，得到型壳；

四、将熔融的钛合金液倒入型壳内，静置成型，脱除型芯后，得到小尺寸复杂内腔钛合金铸件。

进一步限定，步骤一中所述喷涂采用真空等离子喷涂。

进一步限定，步骤一中所述惰性涂层为稀土氧化物涂层。

进一步限定，所述稀土氧化物涂层中的稀土氧化物为Y₂O₃。

进一步限定，步骤一中所述惰性涂层厚度为0.1mm～0.2mm。

进一步限定，步骤一中所述干燥的温度为18～24℃，时间为24h～36h。

进一步限定，步骤二中所述蜡模模具的材质为铝合金或钢。

进一步限定，步骤三中所述涂浆具体是对蜡模的面层和背层进行涂浆。

进一步限定，步骤三中所述涂浆的浆料分为面层浆料和背层浆料，所述面层浆料和背层浆料均由耐火材料和粘结剂制备而成。

进一步限定，所述面层浆料中的耐火材料为Y₂O₃、ZrO₂或两者的混合物，所述面层浆料中的粘结剂为二醋酸锆或碳酸锆铵；所述背层浆料中的耐火材料为硅铝酸盐，所述背层浆料中的粘结剂为硅溶胶。