钛合金铸造新技术概括.doc

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1、钛合金铸造新技术概括一、真空凝壳熔炼因为钛合金反应性极强，所以必须在真空和不受坩埚污染的条件下熔炼，真空凝壳熔炼工艺能满足这一要求。真空凝壳熔炼的主要原理为：由真空熔炼浇注成锭并经锻造加工成形的自耗电极接正极，电极下面是铜质水冷坩埚接负极。开熔前，在铜坩埚中加入同种钛合金碎料或碎屑作起弧料，通电后合金熔化，合金液与水冷铜坩埚接触凝固，在坩埚壁上形成一层凝亮。合金继续熔化，凝壳不断加厚，达到一定厚度后，因热平衡关系不再增厚而形成熔池。凝壳保护合金液不与铜坩埚反应，并保护铜坩埚不受电弧和熔融合金渗蚀。自动控制机构使自耗电极匀速下降熔化，定量的冷却水流保持坩埚热平衡，使凝壳不被熔化。这种结构的真空炉

2、，合金液过热温度范围小，增大功率输入主要是促使熔化率提高，对合金液温度提高很少。所以，一旦中断电流，因不会再输入热量，合金液必须迅速浇入铸型。二、造型材料和制型方法因钛合金液反应性强，为了减轻和消除金属一铸型反应，必须开发特殊的造型材料。1．捣实石墨型捣实石墨型的材料是石墨粉、淀粉，糊精、石油沥青和水。将上述几种材料均匀搅拌，充分混碾成混合料。铸型在可拆式箱框中以手工捣实，脱模后在室温硬化24~48小时，再在200％温度下干燥4～5小时，然后在900％还原性炉气中焙烧6～12小时，缓冷。最后，将铸型装配后进行离心浇注。捣实石墨型能基本满足钛合金铸件的要求。浇注出的铸件，尺寸≤150ram的，偏

3、差小于0．75rnm，表面光洁。其缺点是l(1)耗能大、成本高，生产0.454千克(一磅)人造石墨需2.2KWh电，(2)石墨混合料流动性差，不能使用自动造型机，(3)石墨混合料湿强度低，制型制芯困难，而且容易变形，(4)硬化和干燥过程太长。2．水玻璃锆砂(ZrO)铸型锆砂耐火度高(熔点2426~C)，与钛合金反应性弱；水玻璃价格低，配制的型砂干强度高。制型工艺如下：(1)配砂。型砂是每公斤干锆砂配入25毫升水玻璃和25毫升水，即94%锆砂、3.6%水玻璃和2.4%水(均为重量比)。芯砂是每公斤锆砂配入19毫升水玻璃和69毫升水．即91.1%锆砂、2．6%水玻璃和6.3%水；(2)在可拆式箱框

4、中捣实水玻璃镥砂铸型；(3)起模、脱去箱框。铺型在105℃温度下干燥30分钟；(4)上锆英粉涂料。涂料成分：325目锆英粉0．87公斤+l公斤酒精，(5)铸型在250~C炉中干燥，每25ram壁厚需I小时；(6)合箱，静态或离心浇注。这一造型工艺用于壁厚≥5Omm的钛合金铸件是可行的。3．精密型壳铸造(1)配砂。97%的80~100目锆砂+3%的250~300目锆英粉混合均匀+3.8％(重量比)的水玻璃，连续混碾8分钟，然后将混好的型砂装入翻斗中。(2)制型壳。模样在电炉中预热至24O℃，移出扣牢在翻斗上，启动系在翻斗上的音频振荡器，与此同时倒转翻斗，2秒钟后停止振荡，4分钟后翻斗转回原向上证

5、置。将粘附上型砂的横样取下放在炉中加热，并在250度固化点停留2分钟。然后从固化的型壳中脱出模样，将两半型壳用锫基粘台剂粘合，最后在250℃下硬化1小时。(3)静力或离心浇注。三、真空离心浇注因钛合金液的过热温度低、流动性差且反应性极强，所以较合适的浇注方法是真空离心浇注，浇注室直接安装在真空熔炼宣坩埚的下面，浇注室内有一离心盘，离心盘上安放有锦型，合金液从倾斜的坩埚嘴流出沿轴心孔浇入离心盘上专设的浇注系统而浇入铸型。离心盘旋转形成的离心力，加快了合金的流动速度，同时也增强了凝固时的补缩。冷却之后打开铸型取出铸件，并按一般方法清整铸件。