一種快速成型的鈦精鑄件制作方法
【專利摘要】快速成型的鈦精鑄件制作方法，選擇激光熔融燒結工藝制備蠟模，即通過紅外激光束使PS蠟粉末材料均勻燒結鈦精鑄件形狀的成形蠟模并完成浸封工序，待蠟模完成浸封工序后，將蠟模冷卻，并完成清洗自然干燥；將氧化鋯鋯溶膠與經氧化鈣或氫氧化鈣處理的氧化鋯混和的漿料，將蠟模完全浸入氧化鋯鋯溶膠漿料中并掛砂，完成鑄型的第一至三層氧化鋯作為主體的漿料層的制作；再制備以堿性硅溶膠與莫來石粉為主體的漿料，完成鑄型的背層的制作；然后進行高溫燒結，將電阻爐空爐升溫至1050±50℃，將制殼完成的鑄型放入電阻爐內，保溫2±1個小時后出爐自然冷卻、溶解掉蠟模，然后用80℃～90℃的熱水清洗后制備成鑄型，此鑄型用于鑄造鈦精鑄件。
【專利說明】一種快速成型的鈦精鑄件制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及鈦及鈦合金熔模精密鑄造過程中蠟模制備、鑄型的制作、真空離心澆注鈦精鑄件的方法。
【背景技術】
[0002]目前，鈦鑄件的主要工藝過程中蠟模的制備都是通過往金屬模具內注射膏狀蠟而獲得鑄件的，在其制備過程中對金屬模具的設計及制作有較高的要求，當鑄件結構復雜且薄壁時，就容易發(fā)生充不滿、變形嚴重等一系列問題，而使用SLS快速成型獲得鑄件蠟模可以很好的解決上述問題。
[0003]SLS (選擇性激光熔融燒結)工藝是以激光器為能量源，通過紅外激光束使PS蠟粉末材料均勻燒結成形的。其制作過程如下:將材料粉末鋪灑在已成形零件的上表面，并刮平；用高強度的C02激光器在剛鋪的新層上掃描出零件截面；材料粉末在高強度的激光照射下被燒結在一起，得到零件的截面，并與下面已成形的部分粘接；當一層截面燒結完后，鋪上新的一層材料粉末，選擇性地燒結下層截面，如此反復，直至掃描完所有層面。去掉多余的粉末，并經過浸封等適當?shù)暮筇幚?，即可獲得鑄件蠟模。通過蠟模的直接獲得，減少金屬模具的設計時間及制作工期，消除了金屬模具需要反復返修的弊端，降低了整個鈦鑄件的生產周期。鈦合金熔模精密鑄造過程中蠟模制備、鑄型的制作。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于，提出一種新型的鑄型及鈦精鑄件獲得方法，包括蠟模、鑄型制備和鈦精鑄件的鑄造，克服了傳統(tǒng)的因內腔結構形式復雜且壁厚較小造成的金屬模具設計復雜工期長、蠟模制備成品率低的現(xiàn)象。
[0005]本發(fā)明的目的可以通過以下措施實現(xiàn):快速成型的鈦精鑄件制作方法，選擇性激光熔融燒結工藝制備蠟模，即通過紅外激光束使PS蠟粉末材料均勻燒結鈦精鑄件形狀的成形蠟模并完成浸封工序，待蠟模完成浸封工序后，將蠟模冷卻，并完成清洗自然干燥；將氧化鋯鋯溶膠與經氧化鈣(或氫氧化鈣)處理的氧化鋯混和的漿料，將蠟模完全浸入氧化鋯鋯溶膠漿料中并掛砂，完成鑄型的第一至三層氧化鋯作為主體的漿料層的制作；再制備以堿性硅溶膠與莫來石粉為主體的漿料，完成鑄型的背層的制作；將電阻爐空爐升溫至1050±50°C，將制殼完成的鑄型放入電阻爐內，保溫2± I個小時后出爐自然冷卻、溶解掉蠟模，然后用80°C?90°C的熱水清洗后制備成鑄型，此鑄型用于鑄造鈦精鑄件。
[0006]所述鋯溶膠與氧化鋯的質量配制比例為3.5± 1:1 ;所述氧化鋯是經過5%氧化鈣或氫氧化鈣穩(wěn)定化處理過的氧化鋯。
[0007]所述堿性硅溶膠與莫來石粉的質量比為4± 1:1。
[0008]無需金屬模具可直接通過燒結蠟粉制得蠟模，再配以堿性鋯溶膠與氧化鈣穩(wěn)定的氧化鋯為制殼材料，通過電阻爐的高溫燒結獲得鑄型，將鑄型清洗后加熱至指定溫度，然后放置在真空自耗電極爐內，進行鈦液澆注獲得鈦精鑄件。[0009]所述澆注方式采用真空離心澆注；將鑄型加熱至500±50°C，放入真空自耗電極爐內，抽真空后提高離心轉盤轉速至200±50r/min，熔融鈦或鈦合金電極，將鈦液或鈦合金液倒入鑄型內腔，真空冷卻30min后出爐清殼，獲得組織致密的精鑄件。
[0010]所述氧化鋯是經過5%氧化鈣穩(wěn)定化處理過的氧化鋯；所述高溫燒結是先將電阻爐升溫至1050±50°C，然后將型殼在電阻爐內保溫2±1小時；所述鑄型清洗是用80°C?90 V熱水，清洗鑄型內腔十次以上。
[0011]本發(fā)明鈦精鑄件的制作工藝，在于無需金屬模具可直接通過燒結蠟粉制得蠟模，再配以堿性鋯溶膠與氧化鈣穩(wěn)定的氧化鋯為制殼材料，通過電阻爐的高溫燒結獲得鑄型，將鑄型清洗后加熱至指定溫度，然后放置在真空自耗電極爐內，進行鈦液離心澆注獲得鈦精鑄件。溫燒結后鑄型內腔，直至無肉眼可見的小顆粒為止。所述蠟粉為PS蠟粉；
[0012]本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明制備的鑄型的精度高，耐溫性能好，消除了金屬模具的設計及制作工期，適合于鈦及鈦合金的鑄造，提高了復雜結構薄壁鑄件蠟模制備的成品率，縮短了新產品的研發(fā)速度。
【具體實施方式】
[0013]發(fā)明的具體操作方法如下:制備蠟模并完成浸封工序。蠟模制備通過繪制三維圖并導入快速成型機，或通過SLS (選擇性激光熔融燒結)工藝制備、以激光器為能量源，通過紅外激光束使PS蠟粉末材料均勻燒結成形的。將PS蠟粉材料粉末鋪灑在已成形零件的上表面，并刮平；用高強度的C02激光器在剛鋪的新一層上掃描出零件截面；并與下面已成形的部分粘接；當一層截面燒結完后，鋪上新一層PS蠟粉材料粉末，選擇性地燒結下一層截面，直至掃描完所有層面；經過浸封獲得鑄件蠟模。
[0014]待蠟模完成浸封工序后，將蠟模與其他澆注補縮系統(tǒng)的蠟模組焊冷卻，并完成清洗自然干燥。制備堿性氧化鋯鋯溶膠，氧化鋯與氧化鈣(氫氧化鈣)穩(wěn)定的氧化鋯作為主體的漿料，將模組完全浸入漿料中并掛砂，完成鑄型第一、二層氧化鋯作為主體的漿料層的制作；再制備以堿性硅溶膠與莫來石粉為主體的漿料，完成背層的制作；將電阻爐空爐升溫至1050±50°C，將制殼完成的型殼放入電阻爐內，保溫2± I個小時后出爐自然冷卻、溶解掉蠟模，然后用80°C?90°C的熱水清洗后制備成鑄型。
[0015]將鑄型加熱至500°C，放入真空自耗電極爐內，抽真空后提高離心轉盤轉速至200r/min,熔融鈦電極，將鈦液倒入鑄型內腔，真空冷卻30min后出爐清殼，獲得組織致密的鈦精鑄件。
[0016]在于所述堿性鋯溶膠與氧化鋯的配制比例為3.5:1 ;所述氧化鋯是經過5%氧化鈣穩(wěn)定化處理過的氧化鋯；
[0017]1、所述鑄型清洗是用80°C?90°C熱水，清洗鑄型內腔十次以上；直至無肉眼可見的小顆粒為止。
[0018]2、將電阻爐空爐升溫至1050°C，將制殼完成的型殼(鑄型)放入電阻爐內，保溫2個小時后出爐自然冷卻。
[0019]3、所述澆注方式采用真空離心澆注；
[0020]4、用80°C?90°C的熱水清洗高溫燒結后鑄型內腔，將鑄型加熱至500°C，放入真空自耗電極爐內，抽真空后提高離心轉盤轉速至200r/min，熔融鈦電極，將鈦液倒入鑄型內 腔，真空冷卻30min后出爐清殼，獲得組織致密的鈦精鑄件。
【權利要求】
1.快速成型的鈦精鑄件制作方法，其特征是選擇激光熔融燒結工藝制備蠟模，即通過紅外激光束使PS蠟粉末材料均勻燒結鈦精鑄件形狀的成形蠟模并完成浸封工序，待蠟模完成浸封工序后，將蠟模冷卻，并完成清洗自然干燥；將氧化鋯鋯溶膠與經氧化鈣或氫氧化鈣處理的氧化鋯混和的漿料，將蠟模完全浸入氧化鋯鋯溶膠漿料中并掛砂，完成鑄型的第一至三層氧化鋯作為主體的漿料層的制作；再制備以堿性硅溶膠與莫來石粉為主體的漿料，完成鑄型的背層的制作；然后進行高溫燒結，將電阻爐空爐升溫至1050±50°c，將制殼完成的鑄型放入電阻爐內，保溫2±1個小時后出爐自然冷卻、溶解掉蠟模，然后用80°C?90 0C的熱水清洗后制備成鑄型，此鑄型用于鑄造鈦精鑄件。
2.根據權利要求1所述的快速成型鑄型制作方法，其特征是所述鋯溶膠與氧化鋯的質量配制比例為3.5± 1:1 ;所述氧化鋯是經過5%氧化鈣或氫氧化鈣穩(wěn)定化處理過的氧化鋯。
3.根據權利要求1所述的快速成型鑄型制作方法，其特征是堿性硅溶膠與莫來石粉的質量比為4± 1:1。 無需金屬模具可直接通過燒結蠟粉制得蠟模，再配以堿性鋯溶膠與氧化鈣穩(wěn)定的氧化鋯為制殼材料，通過電阻爐的高溫燒結獲得鑄型，將鑄型清洗后加熱至指定溫度，然后放置在真空自耗電極爐內，進行鈦液澆注獲得鈦精鑄件。
4.根據權利要求1-3之一所述的快速成型的鈦精鑄件制作方法，其特征是將鑄型加熱至500±50°C，放入真空自耗電極爐內，抽真空后提高離心轉盤轉速至200土50r/min，熔融鈦或鈦合金電極，將鈦液或鈦合金液倒入鑄型內腔，真空冷卻30min后出爐清殼,獲得組織致密的精鑄件。
5.根據權利要求1所述的所述的快速成型的鈦精鑄件制作方法，其特征是鈦精鑄件的制作工藝，其特征在于所述高溫燒結是先將電阻爐升溫至1050±50°C，然后將上述鑄型半成品在電阻爐內保溫2±1小時。
6.根據權利要求1所述的所述的快速成型的鈦精鑄件制作方法，其特征是所述鑄型清洗是用80°C?90°C熱水，清洗鑄型內腔十次以上。
【文檔編號】B22C9/04GK103934417SQ201410149094
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月14日 優(yōu)先權日:2014年4月14日
【發(fā)明者】鄧寧嘉, 孫健, 戴和華, 潘玉龍, 許成武, 夏克瑞, 趙瑞晉, 許強 申請人:南京寶泰特種材料股份有限公司