PDF《大型复杂薄壁类钛合金精铸件的研制》

从第三层开始选用硅溶胶涂 料 ,干燥时间必须大于 24h ;

在第四层进行特殊的型壳加 固处理工艺 ,进一步加强型壳的强度. 对已经在恒定湿度、 温度下干燥透的型壳 ,通过快速 化学脱蜡工艺 ,迅速脱除型壳内的蜡模 ,然后进行低温焙 烧和高温下的还原气氛焙烧后 ,获得了强度高、 质量良好 的型壳.

3 铸件的浇注以及热等静压处理 由于该铸件是一大型薄壁件 ,必须采用离心铸造来 提高钛液的充型能力 ,否则无法获得形状完整的铸件 ,而 且采用离心铸造也有助于铸件内部组织的致密化.所以 采用真空自耗电极电弧熔炼炉进行离心浇铸. 由于像这样的大型复杂薄壁精密铸件 ,国内还未研 制过 ,所以离心浇注工艺参数只有通过计算和试验来设 定.离心浇注工艺参数主要包括离心转速 ω、 熔炼电流 I 、 熔炼电压 V 、 熔化重量 W .其中熔炼电流 I 和熔炼电 压V,主要根据熔炼炉的功率大小确定 ,这里为了保证钛 合金液有足够的过热度 ,一般电流在 20000A 以上.熔化 重量 W 可以根据铸件的蜡模重量计算出来.最关键、 最 重要的离心浇注工艺参数是离心转速 ω.当离心转速太 低时 ,钛合金液充型力不足 ,会导致浇不足、 冷隔等铸造 缺陷.相反 ,当离心转速太高时 ,型壳受到的离心作用力 过大 ,超过型壳强度 ,型壳破裂 ,会导致铸型跑火的严重 事故.通过分析计算和试验 ,确定出了合适的离心浇注 工艺参数. 铸型装夹工艺设计是防止铸造失败的关键因素之 一.由于该铸件属于特殊形状铸件 ,没有现成合适的离 心浇注夹具 ,因此根据铸型尺寸和结构 ,自行设计制作了 主挡板、 侧挡板和底座等夹具 ,防止了在高速离心浇注过 程中 ,铸型夹具不合乎要求 ,使铸型被甩动 ,导致浇注失 败的事故. 经过以上的工艺设计和试验之后 ,成功地浇注出了 钛合金精铸件 ,重量仅为 3. 5kg ,低于铝锻模机加工成的 铝合金同类构件.铸件外形如图

1 所示. 由于钛合金铸件容易产生缩松、 气孔等缺陷 ,采用普 通的退火处理工艺 ,无法消除这些缺陷.所以采用热等 静压处理技术 ,在高温高压下 ,使铸件内部的封闭气孔、 ―

3 1 ― 试验研究 ― ― ― 大型复杂薄壁类钛合金精铸件的研制 2/

2001 中国铸造装备与技术 ? 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 缩松被压实闭合 ,并扩散结合成致密的组织 ,使铸件的缺 陷得到修复 ,性能得到改善.该铸件热等静压工艺中的 保护气体为氩气 ,压力为 110MPa ,加热温度

920 ℃,保持 时间 2h.

4 试验结果 经过无损检测、 化学成分分析、 力学性能测试、 尺寸 检验等 ,该钛合金 ZTC4 精铸件符合设计要求.其中化 学成分分析、 力学性能测试的实验结果见表

3、 4. 表3化学成分 合金 牌号 主要合金元素含量( %) 主要杂质不大于( %) Al V Ti Fe Si C N H O ZTC4 6.

33 4.

14 基体 0.

08 0.

03 0.

026 0.

0096 0.

0043 0.

16 表4力学性能 试验 温度 试样 编号 抗拉强度 σ b/ MPa 屈服强度 σ 0. 2/ MPa 伸长率 δ( %) 断面收缩率 ψ( %) 室温 室温 室温

200 ℃

200 ℃

200 ℃ F120 F122 F123 F221 F224 F226

889 884

889 667

736 724

818 808

821 575

620 606

1011 810

514 1416

1110 1319

1919 1912

1111 2716

1715 2917 注 :在 HIP(热等静压) 状态下测量.