一種鈦合金近迴轉體鑄造制殼工裝的製作方法

2024-03-07 16:41:15 1

本發明屬於有色金屬熔模精密鑄造工藝技術領域，涉及鈦合金鑄造制殼工裝。

背景技術：

鈦合金熔模精密鑄造工藝是製造複雜薄壁鈦合金鑄件的重要方法之一，而制殼是熔模鑄造過程中最關鍵的工序，尤其是面層和過渡層的塗掛，直接關係到鑄件的表面質量和型殼的化學穩定性。隨著鈦合金鑄件結構日趨複雜，內腔經常存在不易觀察的狹小空腔和嵌套，極大增加了塗料的塗掛的難度。為了確保面層和過渡層均勻完整的塗掛到鑄件的各個部位，制殼時需要不斷的旋轉模組，塗料在重力作用下不停流淌，可以有效的填充模組內的狹小部位，而且不會造成堆積。以往的塗料多採用手持模組旋轉，塗掛效率低且不充分；前期製備的塗料工裝，採用鑄鐵的圓杆穿過中心直澆道，兩頭架在支撐架子上旋轉，因此只有直澆道承受模組的重量，模組容易斷裂，而且只能應用於單一尺寸模組，旋轉過程不易控制，對中心不對稱的模組旋轉不便。所以，研究結構穩固、裝配靈活、易於控制的制殼工裝來旋轉模組，並保證在制殼過程中能夠牢固可靠，是實現鈦合金精密鑄造的重要步驟之一。

技術實現要素：

本發明解決的技術問題是，提供一種鈦合金近迴轉體鑄造制殼工裝，包括製備支撐架、星形架等多項工裝組件，經過裝配可以固定旋轉模組，滿足鈦合金精密鑄造塗料的要求。

本發明的技術方案是：一種鈦合金迴轉體鑄造塗料工裝，其特徵在於，包括有傘形杆、星形架、中心託板、中心杆、加固杆、側杆、支撐架、固定塊及模具；所述的傘形杆包括平板和圓柱，圓柱的端部為圓形的平板，圓柱的另一端與中心杆可拆卸連接；所述的星形架具有中心孔，並且中心對稱的伸出若干個杆，稱為伸出杆，伸出杆上沿杆的軸線方向即沿星形架中心法線方向開有長形槽；中心杆穿過星形架的中心孔，伸出杆的長形槽與側杆間隙配合；所述的中心杆位於直澆道中心，兩端分別與位於兩端的傘形杆連接，中心杆靠近一端的杆上凸起圓柱凸臺，圓柱凸臺上具有孔，加固杆一端插入圓柱凸臺的孔；中心杆另一端與星形架和中心託板間隙配合；中心託板夾在星形架和模組澆杯中間；加固杆位於橫澆道中心，加固杆上開有長形槽，加固杆上開槽位置及大小與星形架一致，加固杆的數量與星形架伸出杆數量相同；側杆兩端具有螺紋，兩端分別穿過星形架和加固杆的長形槽，側杆的與星形架、加固杆內側相鄰位置具有螺母，穿出端也具有螺母；鬆開側杆端部的螺母，側杆能夠沿著伸出杆的長形槽在中心法線方向移動；側杆平行於中心杆；支撐架具有兩個，用於限制傘形架的移動；兩個支撐架分別位於左右的加固杆、星形架的兩側，且分別位於左右的傘形杆之下；固定塊與支撐架連接，通過調節固定塊的位置，可以將傘形杆的圓柱固定在支撐架的某一位置；模具側面與下部開口，分別與加固杆和中心杆形成過渡配合，蠟液從上部開口進入模具內腔，凝固後形成中心杆、加固杆、蠟模組合體。

優選地，伸出杆具有四根、六根或者八根。

優選地，中心杆圓柱凸臺上具有四到八個孔。

優選地，中心杆靠近圓柱凸臺一端的一段上均勻分布小圓臺。

優選地，每個支撐架最上部焊接兩個螺母，傘形杆的圓柱位於支撐架的兩個螺母之間。

優選地，固定塊為長方形，四面開槽，用螺栓穿過固定塊左右對應的孔和位於固定塊中的支撐架的螺母，通過前後方向調節固定塊的位置，將傘形杆的圓柱固定在某一位置，傘形杆的圓柱位於支撐架的另一個螺母和固定塊之間。

優選地，傘形杆、星形架、中心託板、中心杆、加固杆、側杆採用碳素鋼製造。

優選地，模具採用石墨加工成模具。

優選地，傘形杆圓柱與中心杆螺紋連接。

優選地，根據鑄件大小，加工出模具。

本發明的技術效果是：

鈦合金迴轉體鑄造制殼工裝，結構穩固、裝配靈活、易於控制，同時該工裝製造容易，可以平穩牢靠的實現鈦合金近迴轉體鑄件制殼，特別是內腔複雜的大型鈦合金鑄件，能夠形成完整均勻的塗層，提高企業技術能力，經濟效益和社會效益良好。

附圖說明

圖1、傘形杆示意圖；

圖2、星形架示意圖；

圖3、中心託板示意圖；

圖4、中心杆示意圖；

圖5、加固杆示意圖；

圖6、側杆示意圖；

圖7、支撐架示意圖；

圖8、固定塊示意圖；

圖9、石墨模具示意圖；

圖10、加固杆、中心杆、石墨模具組裝示意圖；

圖11、焊接模組示意圖；

圖12、制殼工裝組合示意圖；

圖13制殼工裝(不帶模具9)組合三維示意圖；

圖14加固杆、中心杆、蠟模組合體。

其中，1.有傘形杆1、星形架2、中心託板3、中心杆4、加固杆5、側杆6、支撐架7、固定塊8、(石墨)模具9。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進一步詳細地描述。

1、本發明的一種鈦合金迴轉體鑄造塗料工裝的組成，包括有傘形杆1、星形架2、中心託板3、中心杆4、加固杆5、側杆6、支撐架7、固定塊8及(石墨)模具9。各項工具結構和作用如下(具體圖示見附圖1～9)：

(1)傘形杆1：如圖1所示，採用普通碳素鋼製造，包括平板和圓柱，圓柱的端部為凸起的圓形的平板，圓柱的另一端與中心杆4螺紋連接，通過轉動平板帶動模組旋轉，同時平板在水平方向形成約束，防止模組在旋轉過程中從支撐架7上脫落，而且在型殼乾燥過程中便於懸掛在乾燥架上。

(2)星形架2：如圖2所示，採用普通碳素鋼製造，中心對稱的伸出四根、六根或者八根杆，稱為伸出杆，伸出杆上沿杆的軸線方向(沿星形架2中心法線方向)開有長形槽；星形架2中心開孔與中心杆4間隙配合(中心杆4穿過星形架2的中心孔)，伸出杆的長形槽與側杆6間隙配合(側杆的一端穿過長形槽，穿出端通過螺母固定)，通過側杆6的螺母預緊對模組的水平方向形成約束，配合傘形杆1方便旋轉模組，鬆開側杆6端部的螺母，側杆6可以沿著伸出杆的長形槽在中心法線方向移動，能夠實現不同直徑模組的固定旋轉。

(3)中心託板3：如圖3所示，採用普通碳素鋼製造，中心開孔與中心杆4間隙配合，中心託板夾在星形架2和模組澆杯中間，避免側杆6預緊力過大或旋轉摩擦對模組的破壞。

(4)中心杆4：如圖4所示，採用普通碳素鋼製造，位於模組直澆道中心，中心杆4兩端與傘形杆1(的圓柱)螺紋連接，靠近一端處凸起圓柱凸臺，凸臺上打四到八個孔與加固杆5間隙配合，保證傘形杆1的轉動力通過中心杆4凸臺傳遞到加固杆5，進而帶動模組的轉動。為了增加傳遞效率，中心杆4靠近一端的一段上均勻焊接小圓臺，增大與直澆道的摩擦力，(上部)另一端與星形架2和中心託座3間隙配合，可以沿軸線方向移動，實現不同高度模組的固定旋轉。

(5)加固杆5：如圖5所示，採用普通碳素鋼製造，位於橫澆道中心，增加橫澆道的強度，避免扭轉力對橫澆道的破壞，加固杆5上開有長形槽，加固杆上開槽位置及大小與星形架保持一致，以實現側杆沿中心法線方向的移動。加固杆5的數量與星形架2伸出杆數量相同。

(6)側杆6：如圖6所示，採用普通碳素鋼製造，兩端分別於星形架2和加固杆5間隙配合，側杆的兩端分別穿過星形架2和加固杆5的長形槽，側杆的與星形架2、加固杆5內側相鄰位置具有螺母，穿出端(即星形架2、加固杆5外側相鄰位置)也具有螺母，通過雙重螺母夾緊，將星形架2、中心託座、中心杆4及加固杆5連為整體。兩端具有螺紋。

(7)支撐架7：如圖7所示，採用普通碳素鋼圓杆焊接成兩個相同的支撐架7，每個支撐架7最上部焊接兩個螺母，用於限制傘形架的移動範圍，防止模組脫落支撐架。兩個支撐架7分別位於左右的加固杆5、星形架2的兩側，且分別位於左右的傘形杆1之下。

(8)固定塊8：如圖8所示，採用普通碳素鋼製造，長方形，四面開槽與支撐架7螺母間隙配合，用螺栓穿過固定塊(左右對應的孔)和位於固定塊中的支撐架7的螺母，實現與支撐架連接，通過(前後方向)調節固定塊8的位置，可以將模組固定在某一位置。傘形杆1的圓柱位於支撐架7的另一個螺母和固定塊8之間。

(9)(石墨)模具9：如圖9所示，根據鑄件的直徑和高度，設計圓盤式澆道模型，採用普通石墨加工成模具，模具的設計及固定便於蠟模的起模及拆卸，側面與下部開口，分別與加固杆5和中心杆4形成過渡配合，蠟液從上部開口進入模具內腔，凝固後形成圓盤澆道，中心杆和加固杆內嵌在澆道內部。

模組為鑄件蠟模、傘形杆1、星形架2、中心託板3、側杆6以及蠟模、中心杆4、加固杆5的組合體。

2、各個工裝按照圖10至圖12所示進行組合裝配，形成鈦合金迴轉體鑄造制殼工裝。

對工裝進行了組合裝配，具體裝配如下：

(1)按由上到下的順序拆開石墨模具9，把中心杆4下端插入模具9下部開口，保證中心杆垂直水平面，在中心杆4凸臺處安裝加固杆5，適當旋轉中心杆4，確保加固杆5與模具9側面開口配合。

(2)按照由下到上的順序組裝石墨模具9，組轉完畢從模具上部澆口杯處倒入蠟液，保證中心杆4不發生偏斜，待蠟液凝固後，按順序打開模具，取出蠟模、中心杆4及加固杆5的組合體，該組合體，組合體與鑄件蠟模焊接形成模組。

(3)每個側杆6兩端各擰入一個螺母，側杆6一端(下端)穿入加固杆5槽中，依次將中心託板3、星形架2穿入中心杆4，調整星形架2的方向使側杆另一端(上部)穿入星形架的長形槽中，然後在每個側杆兩端再擰入一個螺母，側杆沿中心法線方向移動到合適位置，用螺母擰緊，保證側杆與中心杆平行且鬆緊適當，最後在中心杆的兩端安裝傘形杆1。

(4)按照傘形杆1間的距離，合理設置兩個支撐架7間的距離，並將固定塊8(也稱固定槽)通過支撐架7上的螺栓連接到支撐架7上，最後將模組放到支撐架7上，並保證模組在支撐架之間平穩轉動。

工裝裝配組合完成，便可以進行鈦合金精密鑄件的制殼，在其它近似迴轉結構鑄件的制殼時，只要側杆6沿著中心法線移動，星形架2沿著中心杆4移動，無需重新製作工裝，便可滿足不同尺寸鑄件的制殼需要，體現了該工裝的實用性和通用性。

工裝固定鈦合金鑄造模組，進行塗料制殼，人工轉動傘形杆，模組可以架在支撐架上穩定轉動，保證制殼的正常進行。