一種直澆道偏置澆鑄系統(tǒng)的精密鑄造組合鑄型的加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種直澆道偏置澆鑄系統(tǒng)的精密鑄造組合鑄型的加工方法，屬于鑄造加工技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著航空航天領(lǐng)域?qū)τ陲w行器及其發(fā)動機(jī)減重需求的不斷增加，鈦合金鑄件因其比強(qiáng)度高、整體性好等特點(diǎn)，不僅有利于材料減重，而且有利于結(jié)構(gòu)減重，因此其應(yīng)用不斷擴(kuò)大。
[0003]目前鈦合金鑄件在航空航天發(fā)動機(jī)領(lǐng)域應(yīng)用的幾何特征是環(huán)形件較多，尤其在航空發(fā)動機(jī)領(lǐng)域中以中介機(jī)匣應(yīng)用最多，該類鑄件的澆注系統(tǒng)特點(diǎn)通常是利用鑄件旋轉(zhuǎn)對稱特點(diǎn)，在環(huán)形圓心位置設(shè)置中心直澆道，輻射狀橫澆道，底注式。在飛機(jī)機(jī)體或航天飛行器領(lǐng)域，有些鈦合金鑄件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是大尺寸框型結(jié)構(gòu)，在此類鑄件在澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面通常利用鑄件中空部位，設(shè)置中心澆道，縮短流程，底注式。但還有些鑄件與上述對稱結(jié)構(gòu)不同，不僅具有大型、薄壁的特點(diǎn)，還具有復(fù)雜的非對稱結(jié)構(gòu)，不具有中空部位，采用底注式澆注系統(tǒng)制備時(shí)，只能采用偏置的直澆道而無法在鑄件自身范圍內(nèi)設(shè)置中心直澆道。在研究中，我們將制備此類鑄件的澆鑄系統(tǒng)定義為直澆道偏置澆鑄系統(tǒng)，該澆鑄系統(tǒng)的特點(diǎn)是一次只能澆鑄一個(gè)鑄件，而且該澆鑄系統(tǒng)的直澆道設(shè)置在鑄件一側(cè)，不在鑄件的投影范圍內(nèi)。
[0004]在制備過程中，由于這類鑄件的鑄型尺寸較大，不利于鑄型材料的涂掛，其陶瓷鑄型制備也較為困難，困難的原因是，對于大型的環(huán)形鑄件、框型鑄件或者一組多件的整體模組，其中心直澆道在澆注系統(tǒng)中不僅起到引流的作用，還起到了在涂料過程中支撐蠟?zāi)Ｄ＝M的作用，并使整個(gè)蠟?zāi)Ｄ＝M重心位于中心直澆道上，這樣才能實(shí)現(xiàn)大型鑄件的涂料、制殼，而對于偏置中心直澆道的大型鑄件蠟?zāi)Ｄ＝M，由于整個(gè)蠟?zāi)Ｄ＝M的重心不在直澆道上，因而在蠟?zāi)Ｄ＝M焊、涂料過程中很容易造成蠟?zāi)Ｄ＝M損壞，難以實(shí)現(xiàn)順利涂料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明正是針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足而設(shè)計(jì)提供了一種直澆道偏置澆鑄系統(tǒng)的精密鑄造組合鑄型的加工方法，其目的是實(shí)現(xiàn)直澆道偏置澆鑄系統(tǒng)的鑄型的制備。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
[0007]該種直澆道偏置澆鑄系統(tǒng)的精密鑄造組合鑄型的加工方法，所述直澆道偏置澆鑄系統(tǒng)是指該澆鑄系統(tǒng)只能實(shí)現(xiàn)澆鑄一個(gè)鑄件，而且該澆鑄系統(tǒng)的直澆道設(shè)置在鑄件一側(cè)，不在鑄件的投影范圍內(nèi)，所述直澆道偏置澆鑄系統(tǒng)沿金屬熔體沖型順序依次為澆杯鑄型
(1)、直澆道鑄型(2)、橫澆道鑄型(3)、用于分流橫澆道的澆道盤鑄型(4)、澆口鑄型(5)、鑄件鑄型￠)，其特征在于:該加工方法的步驟是:
[0008]步驟一、將直澆道偏置澆鑄系統(tǒng)的鑄型分成三部分，澆道盤鑄型(4)、澆口鑄型
(5)和鑄件鑄型(6)為第一部分，橫澆道鑄型(3)為第二部分，澆杯鑄型(I)和直澆道鑄型
(2)為第三部分；
[0009]步驟二、第二部分和第三部分的鑄型采用石墨材料加工成內(nèi)部帶金屬熔體沖型流道的殼體；
[0010]步驟三、第一部分采用熔模精密鑄造鑄型制備技術(shù)制造出陶瓷型殼；
[0011]步驟四、將步驟二和步驟三制備好的殼體和預(yù)先在陶瓷型殼上設(shè)置的連接孔按直澆道偏置澆鑄系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組裝在一起，完成組合鑄型的加工。
[0012]本發(fā)明技術(shù)方案中，采用將鑄型分部分制造然后組合的方法，解決了大型直澆道偏置澆鑄系統(tǒng)鑄型制備困難的問題。因澆杯鑄型(I)、直澆道鑄型(2)、橫澆道鑄型(3)形狀簡單，可以采用石墨進(jìn)行機(jī)械加工的方法制造，石墨具有可機(jī)加工，加工精度高的特點(diǎn)；鑄件鑄型(6)部分形狀復(fù)雜，尺寸精度要求高，故采用熔模精密鑄造的陶瓷鑄型制備方法制造，因?yàn)閷τ诒”阼T件其鑄件鑄型(6)部分難以單獨(dú)制備，因此將澆道盤鑄型(4)、澆口鑄型(5)與鑄件鑄型(6)整體涂料制備。本發(fā)明技術(shù)方案保障了大型直澆道偏置澆鑄系統(tǒng)鑄型順利制備，實(shí)現(xiàn)了大型薄壁非對稱結(jié)構(gòu)鑄件的鑄造成形。
【附圖說明】
[0013]圖1為采用底注式的直澆道偏置澆鑄系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖
[0014]圖2為制備飛機(jī)艙門鑄件的直澆道偏置澆鑄系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖
[0015]圖3為圖2的另一角度的軸視圖
[0016]圖4為制備飛機(jī)用十字接頭鑄件的直澆道偏置澆鑄系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖
[0017]圖5為圖4的另一角度的軸視圖
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下將結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步地詳述:
[0019]參見附圖1所示為一種采用底注式的直澆道偏置澆鑄系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，該澆鑄系統(tǒng)沿金屬熔體充型順序依次為澆杯鑄型1、直澆道鑄型2、橫澆道鑄型3、用于分流橫澆道的澆道盤鑄型4、澆口鑄型5、鑄件鑄型6 ；
[0020]參見附圖2?3所示為制備飛機(jī)艙門鑄件的直澆道偏置澆鑄系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，該澆鑄系統(tǒng)中，采用石墨分別制造澆杯鑄型1、直澆道2、橫澆道鑄型3，采用熔模精密鑄造技術(shù)制備澆道盤鑄型4、澆口鑄型5、鑄件鑄型6的整體陶瓷鑄型，將澆杯鑄型1、直澆道2、橫澆道鑄型3和整體陶瓷鑄型進(jìn)行鑄型組合，完成熔煉澆注。具體步驟如下:
[0021]步驟一、將直澆道偏置澆鑄系統(tǒng)的鑄型分成三部分，澆道盤鑄型4、澆口鑄型5和鑄件鑄型6為第一部分，橫澆道鑄型3為第二部分，澆杯鑄型I和直澆道鑄型2為第三部分;
[0022]步驟二、第二部分和第三部分的鑄型采用石墨材料加工成內(nèi)部帶金屬熔體沖型流道的殼體；
[0023]步驟三、第一部分采用鈦合金熔模精密鑄造鑄型制備技術(shù)制造，采用激光快速成形制備蠟?zāi)?，在蠟?zāi)Ｉ现饘油繏鞚{料，撒砂，干燥。漿料的粉料和砂料為金屬氧化物，其中面層粉料和砂料為氧化釔，背層粉料和砂料為鋁礬土。最終經(jīng)過電加熱脫蠟，高溫焙燒，完成陶瓷鑄型的制備。
[0024]步驟四、將步驟二和步驟三制備好的殼體和陶瓷型殼按直澆道偏置澆鑄系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組裝在一起，完成組合鑄型的加工。
[0025]步驟五、將其裝入熔煉澆注爐中，固定好，爐腔進(jìn)行抽真空，真空度彡3MPa，熔煉電壓10KV，重力澆注。
[0026]步驟六:完成澆注后，冷卻30min，鑄件出爐。清除鑄型，艙門鑄件成形完整。
[0027]參見附圖4?5所示為制備飛機(jī)用十字接頭鑄件的直澆道偏置澆鑄系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，該澆鑄系統(tǒng)中，采用石墨分別制造澆杯鑄型1、直澆道2、橫澆道鑄型3，采用熔模精密鑄造技術(shù)制備澆道盤鑄型4、澆口鑄型5、鑄件鑄型6的整體陶瓷鑄型，將澆杯鑄型1、直澆道2、橫澆道鑄型3和整體陶瓷鑄型進(jìn)行鑄型組合，完成熔煉澆注。具體步驟如下:
[0028]步驟一、將直澆道偏置澆鑄系統(tǒng)的鑄型分成三部分，澆道盤鑄型4、澆口鑄型5和鑄件鑄型6為第一部分，橫澆道鑄型3為第二部分，澆杯鑄型I和直澆道鑄型2為第三部分;
[0029]步驟二、第二部分和第三部分的鑄型采用石墨材料加工成內(nèi)部帶金屬熔體沖型流道的殼體；
[0030]步驟三、第一部分采用鈦合金熔模精密鑄造鑄型制備技術(shù)制造，采用激光快速成形制備蠟?zāi)?，在蠟?zāi)Ｉ现饘油繏鞚{料，撒砂，干燥。漿料的粉料和砂料為金屬氧化物，其中面層粉料和砂料為氧化釔，背層粉料和砂料為鋁礬土。最終經(jīng)過電加熱脫蠟，高溫焙燒，完成陶瓷鑄型的制備。
[0031]步驟四、將步驟二和步驟三制備好的殼體和陶瓷型殼按直澆道偏置澆鑄系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組裝在一起，完成組合鑄型的加工。
[0032]步驟五、將其裝入熔煉澆注爐中，固定好，爐腔進(jìn)行抽真空，真空度彡3MPa，熔煉電壓10KV，采用重力澆注。
[0033]步驟六:完成澆注后，冷卻45min，鑄件出爐。清除鑄型，十字接頭鑄件成形完整。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種直澆道偏置澆鑄系統(tǒng)的精密鑄造組合鑄型的加工方法，所述直澆道偏置澆鑄系統(tǒng)是指該澆鑄系統(tǒng)只能實(shí)現(xiàn)澆鑄一個(gè)鑄件，而且該澆鑄系統(tǒng)的直澆道設(shè)置在鑄件一側(cè)，不在鑄件的投影范圍內(nèi)，所述直澆道偏置澆鑄系統(tǒng)沿金屬熔體沖型順序依次為澆杯鑄型(I)、直澆道鑄型(2)、橫澆道鑄型(3)、用于分流橫澆道的澆道盤鑄型(4)、澆口鑄型(5)、鑄件鑄型(6)，其特征在于:該加工方法的步驟是: 步驟一、將直澆道偏置澆鑄系統(tǒng)的鑄型分成三部分，澆道盤鑄型(4)、澆口鑄型(5)和鑄件鑄型(6)為第一部分，橫澆道鑄型(3)為第二部分，澆杯鑄型(I)和直澆道鑄型(2)為第三部分； 步驟二、第二部分和第三部分的鑄型采用石墨材料加工成內(nèi)部帶金屬熔體充型流道的殼體； 步驟三、第一部分采用熔模精密鑄造鑄型制備技術(shù)制造出陶瓷型殼； 步驟四、將步驟二和步驟三制備好的殼體和預(yù)先在陶瓷型殼上設(shè)置的連接孔按直澆道偏置澆鑄系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組裝在一起，完成組合鑄型的加工。
【專利摘要】本發(fā)明是一種直澆道偏置澆鑄系統(tǒng)的精密鑄造組合鑄型的加工方法，該方法采用將鑄型分部分制造然后組合的方式解決了大型直澆道偏置澆鑄系統(tǒng)鑄型制備困難的問題，因澆杯鑄型(1)、直澆道鑄型(2)、橫澆道鑄型(3)形狀簡單，可以采用石墨進(jìn)行機(jī)械加工的方法制造，石墨具有可機(jī)加工，加工精度高的特點(diǎn)；鑄件鑄型(6)部分形狀復(fù)雜，尺寸精度要求高，故采用熔模精密鑄造的陶瓷鑄型制備方法制造，因?yàn)閷τ诒”阼T件其鑄件鑄型(6)部分難以單獨(dú)制備，因此將澆道盤鑄型(4)、澆口鑄型(5)與鑄件鑄型(6)整體涂料制備。本發(fā)明技術(shù)方案保障了大型直澆道偏置澆鑄系統(tǒng)鑄型順利制備，實(shí)現(xiàn)了大型薄壁非對稱結(jié)構(gòu)鑄件的鑄造成形。
【IPC分類】B22C9/04, B22C9/08
【公開號】CN105081217
【申請?zhí)枴緾N201410778109
【發(fā)明人】趙鵬, 南海, 趙嘉琪, 李巖, 魏戰(zhàn)雷
【申請人】中國航空工業(yè)集團(tuán)公司北京航空材料研究院
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2014年12月15日