專利名稱：一種提高鈦合金表面鑄字質(zhì)量的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鈦合金鑄造工藝技術(shù)，特別是涉及一種提高鈦合金表面鑄 字質(zhì)量的工藝方法。
背景技術(shù)：
金屬鈦是一種性能優(yōu)異的金屬材料，具有比強度高、抗腐蝕性能好、無磁 性、綜合性能優(yōu)良的特點，使其廣泛應用于航空、航天、航海、化工、體育等 領(lǐng)域，取得了明顯的技術(shù)經(jīng)濟效益。機加工石墨型工藝是鈦和鈦合金采用的造 型方法之一，適用于各種結(jié)構(gòu)的小批量鑄件生產(chǎn)，其原理為采用高純度石墨化 的人造石墨電極或塊，通過機加工或手工制作成部件，高溫焙燒后組合而成。
目前，已有大量的關(guān)于機加工石墨型工藝的文獻資料。例如《鑄造》1998年3 期的《鈦及鈦合金鑄造用石墨型的制造》就介紹了一種機加工石墨型工藝，其 具體方法是依據(jù)石墨強度低易加工的特點，制作合適的石墨分型和分塊工藝， 然后對石墨進行車、鉆、銑、刨和手加工，加工后的石墨塊組合后獲得完成的 模具型腔，之后進行石墨模具的高溫焙燒和鑄件澆注。同時，在鈦合金鑄造時 使用陶瓷型芯也是成熟的工藝方法，申請?zhí)枮?00510047856.5的中國專利介紹 一種鈦合金精鑄用陶瓷型芯材料，由氧化鋯60- 85%、氧化釔4-20%、氧化鈣4-20 %、石蠟5-10%、蜂蠟0.25-0.5%、聚乙烯0.05-0.25%、油酸0.4-0.8%組成，將 上述原料混和加熱后成型即可得到料錠或陶瓷材料。
但是在采用機加工石墨型工藝澆注鑄件時存在以下不足
1、 機加工石墨型的導熱性好，加之鈦液的比熱小容易凝固，造成澆注時充 型能力較差。
2、 機加工石墨造型方法，鑄型采用活動塊組合式結(jié)構(gòu)方式，鑄型分塊較多，而且鑄型內(nèi)部有大量活塊，不宜采用離心澆注工藝。
在各類鈦鑄件屮，許多鑄件(如泵、閥)表面有字體和圖案，此類鑄件的 結(jié)構(gòu)決定其適合采用機加工石墨工藝， 一般的工藝方法為在石墨型表面用木工 鏟鏟出鑄字形狀，但因石墨型工藝的不足造成鑄字澆注不能順利充型。
對鑄件表面鑄字澆不足的情況一般采取在澆不足部位堆焊然后用雕刻機重 新雕刻出字體的方法補救。此方法造成鑄件后處理時間增和成本增加，并且雕 刻出的字體大小深淺不一，影響鑄件表面質(zhì)量。
目前，現(xiàn)有的機加T:石墨型鑄字工藝為在石墨模型上伊出字體形狀，然后 澆注成型。由于存在石墨激冷等不利因素，成功率很低。因此，迫切需要一種 工藝方法，能夠提高鑄字的充型能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種提高鈦合金表面鑄字質(zhì)量的工藝 方法，可以克服石墨的激冷因素，提高鑄字的澆注成功率，特別是為泵閥等表 面有字體的鑄件順利澆注提供一種可靠的工藝方法。
為解決這些技術(shù)問題，本發(fā)明的一種提高鈦合金表面鑄字質(zhì)量的工藝方 法，采用了下述的新的鑄字工藝方法鑄字為凸字時，預先制作和鑄字相同的 凹字陶瓷塊，陶瓷塊形狀和鑄字部分鑄件外形一致，大小以能完全覆蓋鑄字為 準，材質(zhì)為不與液態(tài)鈦起化學反應的陶瓷材料，澆注前在石墨型表面挖出和陶 瓷塊一致的形狀，把預制陶瓷塊鑲?cè)胧＞咧校缓蟀凑粘Ｒ?guī)工藝進行澆注。 鑄字為凹字時做成凸字陶瓷塊，其它相同。所述材質(zhì)為不與液態(tài)鈦起化學反應 的陶瓷材料，可以選用和申請?zhí)枮?00510047856.5的中國專利介紹的鈦合金精 鑄用陶瓷型芯材料相同的工藝制作，將陶瓷粉料混合均勻后壓入熱芯盒中成型， 成型后將型芯坯體加熱至160(TC-170(TC燒結(jié)48h即可。
本發(fā)明的一種提高鈦合金表面鑄字質(zhì)量的工藝方法，優(yōu)選的技術(shù)方案可以 是預先制作和鑄字相同的凹字陶瓷塊，厚度不小于5mm。
本發(fā)明的一種提高鈦合金表面鑄字質(zhì)量的工藝方法，優(yōu)選的技術(shù)方案還可以是預制陶瓷塊鑲?cè)胧椭泻螅?jīng)過900。C高溫真空焙燒3小時后冷至室 溫。其原岡在于石墨具有很強的吸氣能力，再加上它內(nèi)部有很發(fā)達的孔隙，為
獲得質(zhì)量好的鑄件，石墨型澆注前應經(jīng)90(TC高溫真空焙燒，冷卻后然后按照
常規(guī)工藝進行澆注。
木工藝的技術(shù)原理在于由于石墨的熱傳導能力強，因此對澆注的合金鈦 具有激冷作用，從而使合金鈦液體過早的凝固，失去流動性，不能充分進行字 體的填充。通過采用預制陶瓷塊鑲?cè)胧椭?，由于陶瓷的熱傳導系?shù)低，澆 注時能避免陶瓷塊附近鈦液的石墨激冷作用，提高鈦液過熱度，避免了合金鈦 液體過早凝固，從而提高陶瓷塊附近鈦液的充型能力，很細小的鑄字也能澆注 成功，解決了泵閥等產(chǎn)品的鑄字難題，基本避免了澆不足等鑄字缺陷，從而避 免了澆注后的補焊和雕刻工作，提高鈦鑄件生產(chǎn)的工作效率，縮短生產(chǎn)周期和 降低生產(chǎn)成本。
通過釆用上述的技術(shù)方案，本發(fā)明的提高鈦合金表面鑄字質(zhì)量的工藝方法， 其有益效果為
本工藝可以有效避免局部石墨的激冷作用，提高鈦充型能力，從而提高局 部過熱度，解決了泵閥等產(chǎn)品的鑄字難題，基本避免了鑄字缺陷；減少了因字
體澆注不足造成的補焊和雕刻等工序，減少了鈦鑄件的生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)周
期；工藝己成功應用于泵閥類鈦鑄件等產(chǎn)品的生產(chǎn)，鑄件表面鑄字的成品率由 20%左右提高到90%以上，降低了鑄件的修整成本，縮短了生產(chǎn)周期，取得良 好的經(jīng)濟效益。
具體實施例方式
實施例l:某型化工用泵體鑄件，材質(zhì)為鈦合金ZTA2，鑄件約80kg。需在 其表面鑄出廠家標識和公稱壓力等文字，字體為在泵體表面80mmX50mm范圍 內(nèi)的九個黑體阿拉伯字體和一個表示液體流動方向的箭頭，要求為凸字，每個 字體大小約20mmX20mm，字體(箭頭)深度和寬度約為2mm，以往澆注一直 不能成功鑄出文字，需澆注后再雕刻字體，牛產(chǎn)效率低且成本高。預制厚度為6mm大小為80mmX50mm的凹字陶瓷塊，陶瓷塊的成分為氧化鋯70%、氧化 紀5.5%、氧化鈣13%、石蠟10%、蜂蠟0.5%、聚乙烯0.25%、油酸0.75%， 將陶瓷粉料混合均勻后壓入13(TC熱芯盒中成型，將成型的型芯坯體加熱至 160(TC-170(TC燒結(jié)48h，之后在石墨模具表面伊出此形狀凹坑，將陶瓷塊鑲于 該處石墨模具中，經(jīng)過90(TC高溫真空焙燒3小時后冷卻至常溫，待鈦合金ZTA2 完全熔化后隨即進行真空鑄造澆注，能順利澆注字體。采用該工藝該泵已澆注 3批共15件，未出現(xiàn)字體不能成形現(xiàn)象。
實施例2:某船用鈦合金閥門，共2000余件，材質(zhì)為鈦合金ZTA2，鑄件 約5kg。閥門鑄件表面需鑄字，字體為凸字，大小為3號字體大小的阿拉伯數(shù) 字，字體的高度為lmm，數(shù)量為六個，分布范圍為閥門表面35mmX20mm的 區(qū)域。預制35mmX20mmX5mm的凹字鈦合金精鑄用陶瓷塊，陶瓷塊的成分為 氧化鋯70%、氧化釔5.5%、氧化鈣13%、石蠟10%、蜂蠟0.5%、聚乙烯0.25 %、油酸0.75%，將陶瓷粉料混合均勻后壓入13(TC熱芯盒中成型，將成型的 型芯坯體加熱至160(TC-170(TC燒結(jié)48h，之后在石墨模具表面鏟出此形狀凹坑， 將陶瓷塊鑲于該處石墨模具中，經(jīng)過90(TC高溫真空焙燒3小時后冷卻至常溫， 待鈦合金ZTA2完全熔化后隨即進行真空鑄造澆注。采用該工藝的閥門鑄字成 功率達到90%，僅個別閥門需補焊和雕刻。
對比例
某船用鈦合金閥門，共200余件，材質(zhì)為鈦合金ZTA2，鑄件約5kg。閥門 鑄件表面需鑄字，字體為凸字，大小為3號字體大小的阿拉伯數(shù)字，字體的高 度為lmm，數(shù)量為六個，分布范圍為閥門表面35mmX20mm的區(qū)域。使用石 墨模具，在石墨模具表面直接鏟出字體形狀，經(jīng)過90(TC高溫真空焙燒3小時 后冷卻至常溫，待鈦合金ZTA2完全熔化后隨即進行真空鑄造澆注。由于石墨 表面的激冷作用，造成過鈦液熱度低，閥門鑄字成功率只有20%左右，多數(shù)需 返工補焊雕刻字體。
權(quán)利要求
1、一種提高鈦合金表面鑄字質(zhì)量的工藝方法，其特征在于在普通的鈦合金機加工石墨型工藝澆注鑄件工藝基礎(chǔ)上，鑄字為凸字時，預先制作和鑄字相同的凹字陶瓷塊，鑄字為凹字時做成凸字陶瓷塊；陶瓷塊形狀和鑄字部分鑄件外形一致，大小以能完全覆蓋鑄字為準，材質(zhì)為不與液態(tài)鈦起化學反應的陶瓷材料，澆注前在石墨型表面挖出和陶瓷塊一致的形狀，把預制陶瓷塊鑲?cè)胧椭?，然后按照常?guī)工藝進行澆注。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述提高鈦合金表面鑄字質(zhì)量的工藝方法，其特征在 于所述預先制作的陶瓷塊厚度不小于5mm。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述提高鈦合金表面鑄字質(zhì)量的工藝方法，其特征在 于預制陶瓷塊鑲?cè)胧椭泻螅?jīng)過90(TC高溫焙燒3小時后冷至室溫后， 按照常規(guī)工藝進行澆注。
全文摘要
本發(fā)明介紹了一種提高鈦合金表面鑄字質(zhì)量的工藝方法，特征是鑄字為凸字時，預先制作和鑄字相同的凹字陶瓷塊，陶瓷塊形狀和鑄字部分鑄件外形一致，大小以能完全覆蓋鑄字為準，材質(zhì)為不與液態(tài)鈦起化學反應的陶瓷材料，澆注前在石墨型表面挖出和陶瓷塊一致的形狀，把預制陶瓷塊鑲?cè)胧＞咧泻螅?jīng)過900℃高溫真空焙燒3小時后冷至室溫后澆注。鑄字為凹字時做成凸字陶瓷塊。本工藝可以有效避免局部石墨的激冷作用，提高鈦充型能力，解決了泵閥等產(chǎn)品的鑄字難題，基本避免了鑄字缺陷；減少了補焊和雕刻等工序，已應用于泵閥類鈦鑄件等產(chǎn)品的生產(chǎn)，鑄件表面鑄字的成品率由20％左右提高到90％以上，降低了鑄件的修整成本。
文檔編號B22D23/00GK101480714SQ200910064179
公開日2009年7月15日 申請日期2009年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月6日
發(fā)明者寧二賓 申請人:洛陽雙瑞精鑄鈦業(yè)有限公司