專利名稱：鈦、鋯、鎳及其合金鑄件砂型鑄造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鑄件砂型鑄造工藝，具體涉及鈦、鋯、鎳及其合金鑄件砂型鑄造工藝。
技術(shù)背景
鈦、鋯、鎳及其合金是比較昂貴的金屬材料，在許多強腐蝕介質(zhì)中具有非常優(yōu)異的耐腐蝕性能,并且有良好的機械性能。鈦材及鋯材高溫時活性很高,幾乎能和所有的耐火材料發(fā)生不同程度的化學(xué)反應(yīng)，并且高溫時鋯材非常容易和C02、02、N2和H2等氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)使鋯材脆化造成設(shè)備失效。這使得鈦、鋯、鎳及其合金鑄造必須選用高化學(xué)穩(wěn)定性的鑄型材料，保證金屬不與鑄型發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，具有較小的表面污染層。
目前，有色活潑金屬可用的鑄造工藝方法有機加工石墨型鑄造、熔模精密鑄造。機加工石墨型鑄造的成本高，石墨型導(dǎo)熱快對液態(tài)金屬有激冷作用，在鑄件表面容易形成冷隔和流痕等缺陷；熔模精密鑄造的特點是鑄件表面質(zhì)量高，適合于復(fù)雜薄壁鑄件，但制作工藝較為復(fù)雜，生產(chǎn)周期長，涂層的厚度有限，對于大型鈦、鋯、鎳及其合金鑄件的澆注不適用。發(fā)明內(nèi)容`
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供鈦、鋯、鎳及其合金鑄件砂型鑄造工藝，該工藝能夠大規(guī)?；a(chǎn)出各種大小鑄件，鑄件表面無冷隔、流痕、裂紋等缺陷，鑄件內(nèi)部無縮孔、夾雜等缺陷。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是鈦、鋯、鎳及其合金鑄件砂型鑄造工藝，其特征在于，其工藝步驟(1)型砂配制根據(jù)用砂量，按照質(zhì)量百分比的200 325目的鋁礬土粉45% 55%、30 60目的鋁礬土砂10% 20%、16 30目的鋁礬土砂10% 20%、硅酸鹽粉2% 8%、硅溶膠10% 15%、 糊精3% 6%的比例，采用混砂機配制型砂；先將鋁礬土粉、鋁礬土砂、硅酸鹽粉加入混砂機內(nèi)，攪拌3 4小時后，加入硅溶膠，然后加入糊精，攬祥40分鐘后，制備出型砂；(2)造型根據(jù)鑄造工藝圖紙制作模具用模具壓出砂型，并自然干燥；(3)烘焙形成鑄型將步驟二中自然干燥透徹的砂型裝入烘箱或者電阻爐內(nèi)進行焙燒，形成鑄型；(4)耐火涂料配制按20% 30%的水、5% 10%的氯化鈣、60% 70%的二醋酸鋯的比例配制混合溶液， 進行充分?jǐn)嚢枞芙庵瞥烧辰觿?；?0% 40%的粘接劑，60% 75%的氧化鋯粉或者氧化釔或者鎢粉、O. 5% 1%的潤濕劑、O. 1% O. 5%的消泡劑的比例混合并充分?jǐn)嚢杈鶆?，制成涂料?(5)耐火涂層制備將鑄型預(yù)熱至60 100°C，將攪拌好的涂料噴涂到澆注時與金屬液接觸的鑄型表面， 涂層厚度為O. 3 I. 5毫米，涂層自然干燥I. 5小時以上；(6)高溫煅燒將步驟五中自然干燥完成的鑄型放入電阻爐內(nèi)進行煅燒；(7)熔煉澆注按照以上步驟將最終做好的鑄型，在真空凝殼自耗爐內(nèi)熔煉澆注。
優(yōu)選的，所述烘焙形成鑄型過程步驟二中自然干燥透徹的砂型室溫下裝爐；經(jīng)過I I. 5小時升溫到500°C，保溫4 6小時；隨爐冷卻至100°C以下出爐，形成鑄型。
優(yōu)選的，所述步驟五中制備的涂料粘度控制在5 16秒。
優(yōu)選的，所述高溫煅燒過程室溫裝爐，200V 300V保溫1. 5 2小時，450°C 550°C保溫L 5 2小時，650°C 750°C保溫L 5 2小時，1350°C 1500°C保溫2 6小時，最后隨爐冷卻至300°C以下出爐。
優(yōu)選的，所述熔煉澆注過程按照上述步驟將最終做好的鑄型，在真空凝殼自耗爐內(nèi)熔煉澆注，采用Φ400毫米鋯電極，熔煉電流28000安培，熔煉真空度小于I帕。
本發(fā)明的優(yōu)點如下(1)本發(fā)明是以砂型做模型基體，在砂型表面噴涂耐火涂料的工藝方法制作鈦、鋯、鎳及其合金鑄型，采用該方法能夠制作出強度高的砂型，適用于澆注小、中、大的鈦、鋯、鎳及其合金鑄件；(2)砂型導(dǎo)熱慢，與石墨相比可有效降低鑄型激冷作用，提高液態(tài)金屬的充型能力，有效減低表面出現(xiàn)冷隔、流痕等缺陷幾率；(3)鑄型及涂層熱穩(wěn)定性高，鑄件沾污層厚度小；(4)生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)效率高；(5)工藝制作簡單，原材料來源廣泛，與熔模精密鑄造、機加工石墨型相比成本較低；(6)砂型清理要比石墨鑄型容易的多，大大提高勞動效率。
具體實施方式
下面對本發(fā)明作進一步詳細的描述。
鈦、鋯、鎳及其合金鑄件砂型鑄造工藝，其工藝步驟(1)型砂配制根據(jù)用砂量，按照質(zhì)量百分比的200 325目的鋁礬土粉45% 55%、30 60目的鋁礬土砂10% 20%、16 30目的鋁礬土砂10% 20%、硅酸鹽粉2% 8%、硅溶膠10% 15%、 糊精3% 6%的比例，采用混砂機配制型砂，先將鋁礬土粉、鋁礬土砂、硅酸鹽粉加入混砂機內(nèi)，攪拌3 4小時后，加入硅溶膠，然后加入糊精，攬祥40分鐘后，制備出型砂；所述上述百分比為質(zhì)量百分比，各組分采用其范圍內(nèi)任意數(shù)值，其和值為100% ；(2)造型根據(jù)鑄造工藝圖紙制作模具，將適量型砂裝入模具內(nèi)搗實，搗砂需均勻，型砂填實完成4后，將沙箱翻轉(zhuǎn)180°，取出模具；將造好的砂型自然干燥，大型砂型干燥32小時以上，小型砂型干燥24小時以上；(3)烘焙形成鑄型將步驟二中自然干燥透徹的砂型裝入烘箱或者電阻爐內(nèi)進行焙燒；焙燒過程為在室溫下裝爐；經(jīng)過I I. 5小時升溫到500°C，保溫4 6小時；隨爐冷卻至100°C以下出爐，形成鑄型；(4)耐火涂料配制按質(zhì)量百分比20% 30%的水、5% 10%的氯化鈣、60% 70%的二醋酸鋯的比例配制混合溶液，進行充分?jǐn)嚢枞芙庵瞥烧辰觿?；?0% 40%的粘接劑，60% 75%的氧化鋯粉或者氧化釔或者鎢粉、O. 5% 1%的潤濕劑、O. 1% O. 5%的消泡劑的比例混合并充分?jǐn)嚢杈鶆颍瞥赏苛?；所述上述百分比為質(zhì)量百分比，各組采用其范圍內(nèi)任意數(shù)值，其和值為100%。涂料粘度控制在5 16秒；(5)耐火涂層制備將鑄型預(yù)熱至60 100°C，將攪拌好的涂料噴涂到澆注時與金屬液接觸的鑄型表面， 涂層厚度為O. 3 I. 5毫米，涂層自然干燥I. 5小時以上；(6)高溫煅燒將步驟五中自然干燥完成的鑄型放入電阻爐內(nèi)進行煅燒；煅燒過程為室溫裝爐，200°C 300°C保溫I. 5 2小時，450°C 550°C保溫I. 5 2 小時，650°C 750°C保溫I. 5 2小時，1350°C 1500°C保溫2 6小時，最后隨爐冷卻至 300°C以下出爐；(7)熔煉澆注按照上述步驟將最終做好的鑄型，在真空凝殼自耗爐內(nèi)熔煉澆注，采用Φ400毫米鋯電極，熔煉電流28000安培，熔煉真空度小于I帕。
實施例I :生產(chǎn)材料鋯，型號為8”X343F150LbZr-01的閥體，具體工藝如下(I)型砂配制根據(jù)用砂量，用200目的鋁礬土粉50千克、30 60目的鋁礬土砂16千克、16 30目的鋁礬土砂12千克、硅酸鹽粉4千克、硅溶膠15千克、糊精4千克，采用混砂機配制型砂。
先將鋁礬土粉、鋁礬土砂、硅酸鹽粉加入混砂機內(nèi)，攪拌3小時后，加入硅溶膠，然后加入糊精，攬祥40分鐘后，制備出型砂。
(2)造型根據(jù)鑄造工藝圖紙制作模具。將適量型砂裝入模具內(nèi)搗實，搗砂需均勻；型砂填實完成后，將沙箱翻轉(zhuǎn)180°，取出模具；將造好的砂型自然干燥18小時。
(3)烘焙形成鑄型將自然干燥透徹的砂型裝入烘箱或者電阻爐內(nèi)進行焙燒。
焙燒過程為在室溫下裝爐；經(jīng)過I小時升溫到50(TC，保溫4小時；隨爐冷卻至 100°C以下出爐，形成鑄型。
(4)耐火涂料配制按1000克的水、300克的氯化鈣、3000克的二醋酸鋯的比例配制混合溶液，進行充分?jǐn)嚢枞芙庵瞥烧辰觿?br> 按4300克的粘接劑，9000克的氧化鋯粉、60克的潤濕劑、25克的消泡劑混合并充分?jǐn)嚢杈鶆?，制成涂料?br> 上述百分比為質(zhì)量百分比，各組采用其范圍內(nèi)任意數(shù)值，其和值為100%。涂料粘度控制在5 16秒。
(5)耐火涂層制備將鑄型預(yù)熱至100°c，將攪拌好的涂料噴涂到澆注時與金屬液接觸的鑄型表面，涂層厚度為O. 3 O. 5毫米，涂層自然干燥3小時。
(6)高溫煅燒將自然干燥完成的鑄型放入電阻爐內(nèi)進行煅燒；煅燒過程為室溫裝爐，300°C保溫I. 5小時，500°C保溫I. 5小時，750°C保溫I. 5小時， 1400°C保溫5小時，最后隨爐冷卻至300°C以下出爐。
(7)熔煉澆注按照上述步驟將最終做好的鑄型，在真空凝殼自耗爐內(nèi)熔煉澆注。采用Φ400毫米鋯電極，熔煉電流28000安培，熔煉真空度小于I帕。
實施例2 生產(chǎn)材料牌號為TA2，型號為CZxl50-450的泵體，具體工藝如下(I)型砂配制根據(jù)用砂量，用200目的鋁礬土粉50千克、30 60目的鋁礬土砂16千克、16 30目的鋁礬土砂12千克、硅酸鹽粉4千克、硅溶膠15千克、糊精4千克，采用混砂機配制型砂。
先將鋁礬土粉、鋁礬土砂、硅酸鹽粉加入混砂機內(nèi)，攪拌3小時后，加入硅溶膠，然后加入糊精，攬祥40分鐘后，制備出型砂。
(2)造型根據(jù)鑄造工藝圖紙制作模具。將適量型砂裝入模具內(nèi)搗實，搗砂需均勻；型砂填實完成后，將沙箱翻轉(zhuǎn)180°，取出模具；將造好的砂型自然干燥18小時。
(3)烘焙形成鑄型將自然干燥透徹的砂型裝入烘箱或者電阻爐內(nèi)進行焙燒。
焙燒過程為在室溫下裝爐；經(jīng)過I小時升溫到50(TC，保溫4小時；隨爐冷卻至 100°C以下出爐，形成鑄型。
(4)耐火涂料配制按1000克的水、300克的氯化鈣、3000克的二醋酸鋯的比例配制混合溶液，進行充分?jǐn)嚢枞芙庵瞥烧辰觿?br> 按4300克的粘接劑，9000克的氧化鋯粉、60克的潤濕劑、25克的消泡劑混合并充分?jǐn)嚢杈鶆?，制成涂料?br> 上述百分比為質(zhì)量百分比，各組采用其范圍內(nèi)任意數(shù)值，其和值為100%。涂料粘度控制在5 16秒。
(5)耐火涂層制備將鑄型預(yù)熱至100°c，將攪拌好的涂料噴涂到澆注時與金屬液接觸的鑄型表面，涂層厚度為O. 3 O. 5毫米，涂層自然干燥3小時。
(6)高溫煅燒將自然干燥完成的鑄型放入電阻爐內(nèi)進行煅燒；煅燒過程為室溫裝爐，300°C保溫I. 5小時，500°C保溫I. 5小時，750°C保溫I. 5小時， 1400°C保溫5小時，最后隨爐冷卻至300°C以下出爐。
(7)熔煉澆注按照上述步驟將最終做好的鑄型，在真空凝殼自耗爐內(nèi)熔煉澆注。采用Φ400毫米的 TA2電極，熔煉電流28000安培，熔煉真空度小于I帕。
權(quán)利要求
1.鈦、鋯、鎳及其合金鑄件砂型鑄造工藝，其特征在于，其工藝步驟 (1)型砂配制 根據(jù)用砂量，按照質(zhì)量百分比的200 325目的鋁礬土粉45% 55%、30 60目的鋁礬土砂10% 20%、16 30目的鋁礬土砂10% 20%、硅酸鹽粉2% 8%、硅溶膠10% 15%、糊精3% 6%的比例，采用混砂機配制型砂； 先將鋁礬土粉、鋁礬土砂、硅酸鹽粉加入混砂機內(nèi)，攪拌3 4小時后，加入硅溶膠，然后加入糊精，攬祥40分鐘后，制備出型砂； (2)造型 根據(jù)鑄造工藝圖紙制作模具用模具壓出砂型，并自然干燥； (3)烘焙形成鑄型 將步驟二中自然干燥透徹的砂型裝入烘箱或者電阻爐內(nèi)進行焙燒，形成鑄型； (4)耐火涂料配制 按20% 30%的水、5% 10%的氯化鈣、60% 70%的二醋酸鋯的比例配制混合溶液，進行充分?jǐn)嚢枞芙庵瞥烧辰觿? 按30% 40%的粘接劑，60% 75%的氧化鋯粉或者氧化釔或者鎢粉、O. 5% 1%的潤濕劑、O. 1% O. 5%的消泡劑的比例混合并充分?jǐn)嚢杈鶆?，制成涂料? (5)耐火涂層制備 將鑄型預(yù)熱至60 100°C，將攪拌好的涂料噴涂到澆注時與金屬液接觸的鑄型表面，涂層厚度為O. 3 I. 5毫米，涂層自然干燥I. 5小時以上； (6)高溫煅燒 將步驟五中自然干燥完成的鑄型放入電阻爐內(nèi)進行煅燒； (7)熔煉澆注 按照以上步驟將最終做好的鑄型，在真空凝殼自耗爐內(nèi)熔煉澆注。
2.根據(jù)權(quán)利I要求所述的鈦、鋯、鎳及其合金鑄件砂型鑄造工藝，其特征在于，所述烘焙形成鑄型過程步驟二中自然干燥透徹的砂型室溫下裝爐；經(jīng)過I I. 5小時升溫到500°C，保溫4 6小時；隨爐冷卻至100°C以下出爐，形成鑄型。
3.根據(jù)權(quán)利I要求所述的鈦、鋯、鎳及其合金鑄件砂型鑄造工藝，其特征在于，所述步驟五中制備的涂料粘度控制在5 16秒。
4.根據(jù)權(quán)利I要求所述的鈦、鋯、鎳及其合金鑄件砂型鑄造工藝，其特征在于，所述高溫煅燒過程室溫裝爐，200V 300V保溫I· 5 2小時，450°C 550°C保溫I· 5 2小時，650°C 750°C保溫I. 5 2小時，1350°C 1500°C保溫2 6小時，最后隨爐冷卻至300°C以下出爐。
5.根據(jù)權(quán)利I要求所述的鈦、鋯、鎳及其合金鑄件砂型鑄造工藝，其特征在于，所述熔煉澆注過程按照上述步驟將最終做好的鑄型，在真空凝殼自耗爐內(nèi)熔煉澆注，采用Φ400毫米鋯電極，熔煉電流28000安培，熔煉真空度小于I帕。
全文摘要
本發(fā)明公開了鈦、鋯、鎳及其合金鑄件砂型鑄造工藝，其工藝步驟(1)型砂配制先將鋁礬土粉、鋁礬土砂、硅酸鹽粉加入混砂機內(nèi)，攪拌3～4小時后，加入硅溶膠，然后加入糊精，制備出型砂；(2)造型根據(jù)鑄造工藝圖紙制作模具；(3)烘焙形成鑄型將步驟二中自然干燥透徹的砂型裝入烘箱或者電阻爐內(nèi)進行焙燒，形成鑄型；(4)耐火涂料配制；(5)耐火涂層制備攪拌好的涂料噴涂到澆注時與金屬液接觸的鑄型表面，(6)高溫煅燒；將步驟五中自然干燥完成的鑄型放入電阻爐內(nèi)進行煅燒；(7)熔煉澆注:在真空凝殼自耗爐內(nèi)熔煉澆注。能夠大規(guī)模化生產(chǎn)出各種大小鑄件，鑄件表面無冷隔、流痕、裂紋等缺陷，鑄件內(nèi)部無縮孔、夾雜等缺陷。
文檔編號B22C9/02GK102921885SQ20121042185
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月30日
發(fā)明者黃湘云, 薛芃, 李彩虹, 楊軍鋒 申請人:西安泵閥總廠有限公司