[发明专利]一种钛合金箱体箱盖合一的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钛合金加工技术，特别是一种钛合金箱体箱盖合一的制造方法。

背景技术

目前，在各个领域的机械设计中，存在着许多这样的结构：在箱体（或者叫壳体）内部装入其它零件，然后用盖子将箱体盖住封闭起来，箱体和盖是两个独立的零件，要求箱体和箱盖得外形尺寸相等，整齐美观，箱体和箱盖铸造成形。而传统的制造方法是生产商按照设计的要求箱体和箱盖分别铸造成形。该制造方法的弊端有两个：一是在铸造成形的过程中箱体和箱盖的收缩不一样导致其外形尺寸不相等，箱盖盖到箱体上外形不整齐，往往采用手工修整或者机加工的方法将其修复使其配合良好；二是箱盖属于平板类铸件在铸造的过程中存在较大变形，需要增加校正变形的工序。二者不仅增加了制造的成本，还对于缩短产品的生产周期非常不利，不符合现代化生产的管理理念。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种钛合金箱体箱盖合一的制造方法，使得铸出的箱体和箱盖铸件尺寸完全一样，不需要后期的修正或者机加工，铸出的箱盖没有变形，减少制造的成本和工期，以提高企业的竞争力。

为了实现解决上述技术问题的目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明的一种钛合金箱体箱盖合一的制造方法，将箱体和箱盖合成一个零件铸造，然后用线切割的方法将其分离，变成两个铸件，具体步骤如下：

一、设计一个把箱体和箱盖合在一起的零件：

合体零件的内部结构是箱体的内部结构和箱盖的下半部分，外部轮廓是箱体和箱盖一致的轮廓，上面结构是箱盖的上部，下部结构是箱体的下部，合体零件的高度是箱体和箱盖的高度之和加放3~4mm的加工余量，中部加0.2mm的线切割量；

二、将设计的零件进行铸件生产：

1、模具材料选用人造石墨做造型材料；

 2、模具分为上型、中型、下型、芯子四大部分，铸件的主要结构由中型形成，内腔结构由芯子形成，由数控铣床完成个部分的加工，上下型设置止口装配在一起防止错型，芯子上设置上芯头下芯头和上下型装配在一起；

    3、浇注系统设计：铸件采用水平位置放置浇注，主浇道通过铸件的中心部位到达底部，4根横浇道通向铸件的四周；

    4、人造石墨模具的高温除气：浇注以前要对人造石墨模具进行高温除气；优选的工艺参数是：900℃±20℃保温4小时，真空度要求≤5Pa；

    5、材料制备：

按照GB/T15073-94《铸造钛及钛合金牌号和化学成分》要求，在ZH200型真空自耗电极电弧炉中制备ZTA5钛锭；

6、真空浇注：将除过气的模具放在ZN-150型真空自耗电极凝壳炉中，真空度达到1x10^-2Pa开始熔炼浇注；浇注完成后随炉冷却2小时后出炉；

7、清整：铸件出炉后移去上下型和中型，清理掉芯子，去除浇道，然后对铸件表面的毛刺飞边进行打磨，完成设计零件的铸造生产；

三、对产品进行热等静压处理：热热等静压处理的工艺参数是：温度 920℃±10℃，压力100~140MPa，保温2.0~2.5小时，随炉冷却至300℃以下出炉；等静压的目的有二：一是改善铸件的内部质量，二是消除铸造过程中的应力，防止在线切割时引起变形；

四、对生产出的铸件或者热等静压处理后的铸件用线切割的方法进行切割分离，使其成为箱体和箱盖两个零件；

线切割可以将铸件竖放，因铸件的外形不规则，所以要在铸件的外部点焊上工艺垫块，保证铸件放置平稳，装夹牢固，线切割时铸件固定不动；

五、对箱体和箱盖两个零件分别进行尺寸检验；表面质量检查；内部X射线探伤检查；

六、对箱体和箱盖两个零件进行退火处理；

具体的热处理工艺可以为：620℃±10℃，保温1.5小时；真空度要求≤0.13MPa，随炉冷却至300℃以下出炉；这是因为在零件的铸造过程线切割过程都会产生应力，需要通过热处理的方法消除应力；

七、终检和验收。

具体的，本专利的钛及钛合金铸件的浇注系统采用底注式。不采用顶注式浇注系统是因为用顶注的浇注系统，铸型中释放出上冒的气体会于进入型腔的金属流搅混在一起，最终造成铸件上产生大的气缩孔。同时金属流动不平稳，铸件表面易产生流痕冷隔铁豆等缺陷。