一种基于快速原型的钛基合金熔模精铸用型壳的焙烧方法.pdf

一种基于快速原型的钛基合金熔模精铸用型壳的焙烧方法，它涉及一种熔模铸造用型壳的焙烧方法。本发明解决了现有的基于快速原型的型壳焙烧工艺易于胀裂型壳从而导致“跑火”的问题；方法：一、型壳放入焙烧炉中进行处理；二、步骤一处理后的型壳倒置，用手摸浇口杯周边，用压缩空气管伸入型壳底端去除焙烧产生的残留灰分，即实现了基于快速原型的钛基合金熔模精铸用型壳的焙烧。本发明的焙烧方法不会出现型壳胀裂的问题，因此在浇注过程中不会出现“跑火”的问题。

1.  一种基于快速原型的钛基合金熔模精铸用型壳的焙烧方法，其特征在于基于快速原型的钛基合金熔模精铸用型壳的焙烧方法按照以下步骤进行：一、型壳干燥后，将型壳浇口杯朝下装入200~500℃的焙烧炉中，将型壳放置在离炉门整个炉腔长度的1/2~1/3处，先将炉门开启1/5~1/2大小，焙烧10~30min后，吹入气体，供气时间为20~60min，然后封闭炉门，升温至800~1000℃，保温1~3h，炉冷至室温；二、步骤一处理后的型壳倒置，用手摸浇口杯周边，用压缩空气管伸入型壳底端去除焙烧产生的残留灰分，即实现了基于快速原型的钛基合金熔模精铸用型壳的焙烧。

2.  根据权利要求1所述的一种基于快速原型的钛基合金熔模精铸用型壳的焙烧方法，其特征在于步骤一中将型壳浇口杯朝下装入300~400℃的焙烧炉中。

3.  根据权利要求1或2所述的一种基于快速原型的钛基合金熔模精铸用型壳的焙烧方法，其特征在于步骤一中将型壳放置在离炉门整个炉腔长度的1/3处。

4.  根据权利要求3所述的一种基于快速原型的钛基合金熔模精铸用型壳的焙烧方法，其特征在于步骤一中供气时间为30~50min。

5.  根据权利要求1、2或4所述的一种基于快速原型的钛基合金熔模精铸用型壳的焙烧方法，其特征在于步骤一中升温至900~1050℃，保温1.5~2.5h。

一种基于快速原型的钛基合金熔模精铸用型壳的焙烧方法 
技术领域
本发明涉及一种熔模铸造用型壳的焙烧方法。
背景技术
钛及钛合金因其优异的综合性能，被广泛应用于航空、航天、舰船、兵器、电子、石油、化工和医疗等军用及民用领域。目前，钛合金主要用于航空航天和军事工业上。据统计，钛在航空航天上的应用约占钛总产量的75%左右，包括军用飞机、民用飞机、航空发动机、航天器、燃料箱、人造卫星壳体连结座等。近年来航空工业对高强度、高弹性模量、低密度、耐高温材料的需要越来越迫切，大大促进了钛制造业的迅速发展。采用熔模精密铸造工艺制备钛及钛铝基合金构件可缩短制造周期，降低材料消耗，并可采用蜡模组装工艺整体精铸出多个构件的组合体，常用于复杂航空航天、汽车工业耐热构件的成形，该方法可得到无余量或近无余量的精密复杂构件，制造成本与机械加工相比大幅度下降。
钛基合金熔模精铸用蜡模除比较成熟的产品外，现在多采用快速成型技术，对于较复杂的零件利用快速成型技术可以节约较高的模具费用，而且制作周期短，零件的尺寸及结构可以方便更改。但是快速成型制造的零件原型和常规熔模精铸用的蜡模成分及性能特点有很大的不同，快速成型制模所使用的材料多为光敏树脂、ABS、聚苯乙烯等，由于在快速成型过程中软化点和熔点较高，因此采用传统的蒸汽脱蜡方法无法将零件原型去除，一般采用焙烧的方法进行脱蜡，但现有这些材料的线性膨胀系数较大，使得在焙烧的过程中往往引起型壳的微裂纹或者胀裂，使型壳开裂无法使用或者在使用的过程中发生金属流出的问题，即“跑火”问题，极大的限制了这种方法的推广使用。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的基于快速原型的型壳焙烧工艺易于胀裂型壳从而导致“跑火”的问题，而提供了一种基于快速原型的钛基合金熔模精铸用型壳的焙烧方法。
本发明基于快速原型的钛基合金熔模精铸用型壳的焙烧方法按照以下步骤进行：一、型壳干燥后，将型壳浇口杯朝下装入200~500℃的焙烧炉中，将型壳放置在离炉门整个炉腔长度的1/2~1/3处，先将炉门开启1/5~1/2大小，焙烧10~30min后，吹入气体，供气时间为20~60min，然后封闭炉门，升温至800~1000℃，保温1~3h，炉冷至室温；二、步骤一处理后的型壳倒置，用手摸浇口杯周边，用压缩空气管伸入型壳底端，即实现了基于快速原型的钛基合金熔模精铸用型壳的焙烧。
本发明的方法将型壳放置在离炉门整个炉腔长度的1/2~1/3处，型壳能充分受热，而且受热均匀，而将炉门开启1/5~1/2大小，能促使焙烧初期蜡模或者快速原型能被快速点燃，而将燃烧产生的烟及时排出；在焙烧10~30min后，吹入气体，使型壳内的蜡模和快速原型均处于富氧的氛围中，能快速的充分的燃烧，待燃烧完毕，就可以关闭炉门，通过控制炉内的温度，使型壳中的粘结剂结晶化，强度大大提高。本发明的焙烧方法不会出现膨胀的问题，型壳不会开裂，且不会出现在浇注的过程中发生金属熔体流出的问题，即没有“跑火”的问题。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式基于快速原型的钛基合金熔模精铸用型壳的焙烧方法按照以下步骤进行：一、型壳干燥后，将型壳浇口杯朝下装入200~500℃的焙烧炉中，将型壳放置在离炉门整个炉腔长度的1/2~1/3处，先将炉门开启1/5~1/2大小，焙烧10~30min后，吹入气体，供气时间为20~60min，然后封闭炉门，升温至800~1000℃，保温1~3h，炉冷至室温；二、步骤一处理后的型壳倒置，用手摸浇口杯周边，用压缩空气管伸入型壳底端去除焙烧产生的残留灰分，即实现了基于快速原型的钛基合金熔模精铸用型壳的焙烧。
本实施方式步骤一中的型壳制备方法为：浇注系统采用中温蜡膜，铸件原型采用快速原型原料，两者组合焊接在一起后即得到型壳；其中，如果制壳采用粘结剂，允许蒸汽脱蜡，应先进行蒸汽脱蜡，脱蜡工艺参数为：脱蜡压力为0.6~0.8MPa，脱蜡时间为20~30min；如果制壳用粘结剂不允许蒸汽脱蜡，应先采用辅助加热法将直浇道、浇口杯处中心部位的蜡料部分去除。
本实施方式步骤一中焙烧炉采用电阻炉或者天然气炉。
本实施步骤一中型壳干燥后，将型壳浇口杯缓慢的朝下装入炉中，浇口杯下面放置导流槽，使来不及燃烧的流体流出，减少整个燃烧过程中的烟气。
本实施步骤一中浇口杯下面放置导流槽，使来不及燃烧的流体流出，减少整个燃烧过程中的烟气，型壳放置在离炉门整个炉腔长度的1/2~1/3处,以便于焙烧产生的烟气排出；先将炉门开启1/5~1/2大小，焙烧10~30min后，将接有氧气或者空气的耐高温管伸到炉内型壳处，吹入气体，使型壳内的快速原型材料快速、充分的燃烧。
本实施步骤二中用手摸浇口杯周边，以防有沙粒粘附掉入型壳，用压缩空气管伸入型壳底端，轻吹，去除焙烧产生的残留灰分，以防浇注产生夹杂等缺陷。
本实施步骤二中用压缩空气管伸入型壳底端去除焙烧产生的残留灰分，进行适当吹气。
本实施方式的焙烧方法在焙烧过程中不会出现膨胀的问题，型壳不会开裂，且在使用本实施方式焙烧后的型壳浇注钛合金、高温钛合金或钛铝基合金时没有出现合金熔体流出的问题，即没有“跑火”的问题。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中将型壳浇口杯朝下装入300~400℃的焙烧炉中。其他步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中将型壳浇口杯朝下装入350℃的焙烧炉中。其他步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中将型壳浇口杯朝下装入400℃的焙烧炉中。其他步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中将型壳浇口杯朝下装入300℃的焙烧炉中。其他步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤一中将型壳放置在离炉门整个炉腔长度的1/3处。其他步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤一中将型壳放置在离炉门整个炉腔长度的1/2处。其他步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤一中将炉门开启1/3大小，焙烧20min。其他步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤一中将炉门开启1/5大小，焙烧30min。其他步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤一中将炉门开启1/2大小，焙烧10min。其他步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一至十之一不同的是：步骤一中供气时间为30~50min。其他步骤及参数与具体实施方式一至十之一相同。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式一至十之一不同的是：步骤一中供气时间为40min。其他步骤及参数与具体实施方式一至十之一相同。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式一至十之一不同的是：步骤一中供气时间为50min。其他步骤及参数与具体实施方式一至十之一相同。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式一至十之一不同的是：步骤一中供气时间为30min。其他步骤及参数与具体实施方式一至十之一相同。
具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式一至十三之一不同的是：步骤一中升温至900~1050℃，保温1.5~2.5h。其他步骤及参数与具体实施方式一至十三之一相同。
具体实施方式十五：本实施方式与具体实施方式一至十三之一不同的是：步骤一中升温至1000℃，保温2h。其他步骤及参数与具体实施方式一至十三之一相同。
具体实施方式十六：本实施方式与具体实施方式一至十三之一不同的是：步骤一中升温至1050℃，保温1.5h。其他步骤及参数与具体实施方式一至十三之一相同。
具体实施方式十七：本实施方式与具体实施方式一至十三之一不同的是：步骤一中升温至900℃，保温2.5h。其他步骤及参数与具体实施方式一至十三之一相同。
具体实施方式十八：本实施方式基于快速原型的钛基合金熔模精铸用型壳的焙烧方法按照以下步骤进行：一、型壳干燥后，将型壳浇口杯朝下装入400℃的焙烧炉中，将型壳放置在离炉门整个炉腔长度的1/2处，先将炉门开启1/3大小，焙烧20min后，吹入气体，供气时间为40min，然后封闭炉门，升温至900℃，保温2h，炉冷至室温；二、步骤一处理后的型壳倒置，用手摸浇口杯周边，用压缩空气管伸入型壳底端轻吹去除焙烧产生的残留灰分，即实现了基于快速原型的钛基合金熔模精铸用型壳的焙烧。
本实施方式步骤一中的型壳制备方法为：浇注系统采用中温蜡膜，铸件原型采用快速原型原料，两者组合焊接在一起后制备得到型壳；其中，如果制壳用粘结剂允许蒸汽脱蜡，应先进行蒸汽脱蜡，脱蜡工艺参数为：脱蜡压力为0.7MPa，脱蜡时间为25min；如果制壳用粘结剂不允许蒸汽脱蜡，应先采用辅助加热法将直浇道、浇口杯处中心部位的蜡料部分去除。
本实施方式步骤一中焙烧炉采用电阻炉。
本实施步骤一中型壳干燥后，将型壳浇口杯缓慢的朝下装入炉中，浇口杯下面放置导流槽，使来不及燃烧的流体流出，减少整个燃烧过程中的烟气。
本实施步骤二中用手摸浇口杯周边，以防有砂粒掉入型壳，用压缩空气管伸入型壳底端，轻吹，去除焙烧产生的残留灰分，以防浇注产生夹杂等缺陷。
本实施方式的焙烧方法用于所有基于快速原型的钛基合金型壳的焙烧，在焙烧过程中不会出现膨胀的问题，型壳不会开裂，且在使用本实施方式焙烧后的型壳浇注钛合金时没有出现合金熔体流出的问题，即没有“跑火”的问题。