一種TiAl基合金排氣閥的鑄造成形方法
【專利摘要】一種TiAl基合金排氣閥的鑄造成形方法，它涉及TiAl基合金鑄件的鑄造方法，以解決現(xiàn)有的鈦鋁基合金排氣閥的重力鑄造難于使其順利充型、內(nèi)部質(zhì)量難以保證，離心鑄造方法工藝復(fù)雜、材料利用率低及鑄造工藝過于復(fù)雜、表面質(zhì)量差的技術(shù)問題，本發(fā)明主要方法是：步驟一、利用現(xiàn)有技術(shù)制造排氣閥金屬模具；步驟二、將步驟一制造的排氣閥金屬模具放在熔煉爐的吸鑄室內(nèi)，并安裝在模座上；步驟三、石墨吸口安裝在水冷銅坩堝上；步驟四、將預(yù)先熔煉好的TiAl基合金錠放入真空電弧熔煉爐的吸鑄坩堝內(nèi)，熔煉得到過熱熔體；步驟五、開啟真空電弧熔煉爐的吸鑄室的真空系統(tǒng)，開啟吸鑄按鈕，吸鑄充型并降溫，得到鑄件。本發(fā)明用于制備鈦鋁基合金排氣閥鑄件。
【專利說明】一種TiAI基合金排氣閥的鑄造成形方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及TiAl基合金鑄件的鑄造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]TiAl基合金具有這樣的優(yōu)異性能:比重小(3.9-4.lg/cm3)，耐高溫，高溫抗氧化能力強(qiáng)，彈性模量高等，同時(shí)，還具有較好的抗蠕變性能和一定的室溫塑性和強(qiáng)度。這些優(yōu)異的性能特征，使TiAl基合金具有更廣泛的適用范圍，成為近年來最具應(yīng)用前景的材料之一。目前，鈦合金的鑄造方法主要有重力鑄造、離心鑄造、熔模鑄造等。如汽車的排氣閥、發(fā)動(dòng)機(jī)氣門、手表外殼、鈦工藝品等，由于TiAl基合金在液態(tài)狀態(tài)下流動(dòng)性差，并且從液態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)變過程收縮量大，采用常規(guī)重力鑄造方法成型TiAl基合金難度較大，鑄件內(nèi)容易產(chǎn)生縮松、縮孔等缺陷；離心鑄造方法能夠成形，但工藝復(fù)雜、材料利用率很低、生產(chǎn)周期長(zhǎng)，而且該方法工作量大，對(duì)于設(shè)備和工裝的要求較高，成本高；熔模鑄造方法成型工藝過于復(fù)雜，TiAl基合金熔體會(huì)與陶瓷型殼發(fā)生反應(yīng)，鑄件表面質(zhì)量差，后續(xù)加工周期長(zhǎng)。這些問題的存在，使得TiAl基合金的成型和應(yīng)用受到了極大程度的限制。因此，推廣TiAl基合金的應(yīng)用首先要解決的問題就是開發(fā)一種簡(jiǎn)便易行的成型方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為解決現(xiàn)有的鈦鋁基合金排氣閥的重力鑄造難于使其順利充型、內(nèi)部質(zhì)量難以保證，離心鑄造方法工藝復(fù)雜、材料利用率低及鑄造工藝過于復(fù)雜、表面質(zhì)量差的技術(shù)問題，進(jìn)而提供一種TiAl基合金排氣閥的鑄造成形方法。
[0004]本發(fā)明為解決上述問題采取的技術(shù)方案是:
[0005]本發(fā)明的一種TiAl基合金排氣閥的鑄造成形方法是按照以下步驟進(jìn)行:
[0006]步驟一、制造排氣閥金屬模具，排氣閥金屬模具的中部加工有型腔，排氣閥金屬模具的內(nèi)部加工有兩個(gè)排氣通道，兩個(gè)排氣通道并列布置在型腔的兩側(cè)，排氣通道的上端與型腔連通，排氣通道的下端與模具的底部相抵，模具的上表面開有環(huán)形密封凹槽，排氣閥金屬模具的燒口位于環(huán)形密封凹槽內(nèi)；
[0007]步驟二、將第一密封圈安裝在模座上，將第二密封圈安裝在環(huán)形密封凹槽內(nèi)，熔煉爐的吸鑄室安裝在模座上，將步驟一制造的排氣閥金屬模具7放在熔煉爐的吸鑄室內(nèi)，并安裝在模座上；
[0008]步驟三、石墨吸口安裝在水冷銅坩堝上，使石墨吸口與排氣閥金屬模具的澆口對(duì)準(zhǔn)；
[0009]步驟四、將預(yù)先熔煉好的TiAl基合金錠放入真空電弧熔煉爐的吸鑄坩堝內(nèi)，再將熔煉室抽真空至0.02Pa?0.5Pa，接著通入保護(hù)氣體至壓力為40kPa?60kPa，將錠塊重新熔煉，熔煉電流為100A?500A，熔煉2min?4min后，增大電弧電流至400A?650A，并保持Imin?2min,得到過熱熔體；
[0010]步驟五、開啟真空電弧熔煉爐的吸鑄室的真空系統(tǒng)，開啟吸鑄按鈕，同時(shí)將熔煉電流增加至600?850A，步驟四得到的過熱熔體在真空壓力差和自身重力的壓力綜合作用下，通過石墨吸口迅速充滿排氣閥金屬模具的型腔，待排氣閥金屬模具的型腔內(nèi)的鑄件冷卻至室溫后，將吸鑄室釋放真空，打開排氣閥金屬模具，得到鑄件。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的實(shí)際操作過程是在非自耗真空電弧爐中進(jìn)行，設(shè)備簡(jiǎn)單，容易操作，無需復(fù)雜的工裝和配套裝置，簡(jiǎn)便易行。
[0012]本發(fā)明的排氣閥模具采用金屬模具，避免了制作陶瓷型殼復(fù)雜的工藝和冗繁的工序，生產(chǎn)效率高；熔煉的合金熔體與排氣閥模具不發(fā)生反應(yīng)，制備的排氣閥鑄件表面質(zhì)量好，后續(xù)加工少；經(jīng)顯微結(jié)構(gòu)觀察，冷卻速度快，鑄件晶粒細(xì)小，組織致密。
[0013]本發(fā)明的合金熔煉在氬氣的真空保護(hù)下進(jìn)行，合金熔體不易氧化，低熔點(diǎn)元素?fù)]發(fā)量?。缓辖鸬娜蹮捲谒溷~坩堝中進(jìn)行，與坩堝接觸的TiAl基合金會(huì)形成薄薄一層凝殼，將合金熔體與坩堝隔開，防止合金熔體受到污染。整個(gè)過程，合金熔體受到間隙元素影響小、合金純凈度高，鋁揮發(fā)量小、成分容易保證。
[0014]本發(fā)明由于排氣閥模具設(shè)有有通氣通道，因此排氣閥模具內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，液態(tài)的鈦合金或鈦鋁基合金在自身重力和壓差的作用下，定向流動(dòng)，向排氣閥模具的型腔中澆注金屬液，并將排氣閥鑄件型腔填滿；待鑄件冷卻一段時(shí)間后，釋放真空，打開排氣閥模具，得到完整鑄件，鑄件尺寸精度和表面光潔度高，克服了現(xiàn)有技術(shù)鑄件澆不足，易開裂的缺點(diǎn)。
[0015]本發(fā)明中合金熔體在重力與氣體壓力雙重作用下充型，充型速度快，充型能力強(qiáng)，所需要的過熱度低。合金熔體充型后在正壓力場(chǎng)下凝固，補(bǔ)縮能力好，減少了縮孔、縮松等缺陷的產(chǎn)生。本發(fā)明能夠廣泛應(yīng)用到鈦鋁基合金排氣閥鑄件的生產(chǎn)上，鑄件的成形質(zhì)量高，優(yōu)于熔模精密鑄造的精度。本發(fā)明的成品率> 92%。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是鈦鋁基合金鑄造熔煉與吸鑄原理示意圖(圖中:1是鎢極，2是熔煉室，3是水冷銅坩堝，3-1是吸鑄坩堝，4是合金熔體，5是石墨吸口，6是第二密封圈，7是排氣閥模具，8是吸鑄室，9是第一密封圈，10是模座，11是循環(huán)水，7-1是型腔，7-2是燒口，7-3是排氣通道，7-4是環(huán)形密封凹槽)，圖2是本發(fā)明真空吸鑄制備的T1-47Al-2Cr-2Nb排氣閥的實(shí)物照片示意圖，圖3是本發(fā)明真空吸鑄制備的T1-47Al-2Cr-2Nb排氣閥的半剖面實(shí)物照片示意圖，圖4是本發(fā)明真空吸鑄制備的T1-47Al-2Cr-2Nb排氣閥的宏觀組織圖，圖5是本發(fā)明真空吸鑄制備的T1-47Al-2Cr-2Nb排氣閥經(jīng)機(jī)加工后的實(shí)物照片示意圖，圖6是本發(fā)明真空吸鑄制備的T1-47Al-2W-0.5Si排氣閥的經(jīng)機(jī)加工后的實(shí)物照片示意圖，圖7是本發(fā)明真空吸鑄制備的T1-47Al-5Nb-0.5Si排氣閥的實(shí)物照片示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1說明，本實(shí)施方式的一種TiAl基合金排氣閥的鑄造成形方法是按照以下步驟進(jìn)行:
[0018]步驟一、制造排氣閥金屬模具7，排氣閥金屬模具7的中部加工有型腔7-1，排氣閥金屬模具7的內(nèi)部加工有兩個(gè)排氣通道7-3，兩個(gè)排氣通道7-3并列布置在型腔7-1的兩側(cè)，排氣通道7-3的上端與型腔7-1連通，排氣通道7-3的下端與模具7的底部相抵，模具7的上表面開有環(huán)形密封凹槽7-4，排氣閥金屬模具7的澆口 7-2位于環(huán)形密封凹槽7-4內(nèi)；
[0019]步驟二、將第一密封圈9安裝在模座10上，將第二密封圈6安裝在環(huán)形密封凹槽7-4內(nèi)，熔煉爐的吸鑄室8安裝在模座10上，將步驟一制造的排氣閥金屬模具7放在熔煉爐的吸鑄室8內(nèi)，并安裝在模座10上；
[0020]步驟三、石墨吸口 5安裝在水冷銅坩堝3上，使石墨吸口 5與排氣閥金屬模具7的澆口 7-2對(duì)準(zhǔn)；
[0021]步驟四、將預(yù)先熔煉好的TiAl基合金錠放入真空電弧熔煉爐的吸鑄坩堝3-1內(nèi)，再將熔煉室2抽真空至0.02Pa?0.5Pa，接著通入保護(hù)氣體至壓力為40kPa?60kPa，將錠塊重新熔煉，熔煉電流為100A?500A，熔煉2min?4min后，增大電弧電流至400A?650A，并保持Imin?2min,得到過熱熔體；
[0022]步驟五、開啟真空電弧熔煉爐的吸鑄室8的真空系統(tǒng)，開啟吸鑄按鈕，同時(shí)將熔煉電流增加至600?850A，步驟四得到的過熱熔體在真空壓力差和自身重力的壓力綜合作用下，通過石墨吸口迅速充滿排氣閥金屬模具7的型腔7-1，待排氣閥金屬模具7的型腔7-1內(nèi)的鑄件冷卻至室溫后，將吸鑄室釋放真空，打開排氣閥金屬模具7，得到鑄件。
[0023]本實(shí)施方式的方法在真空條件下充型，避免了鈦鋁基合金發(fā)生氧化；重力與氣體壓力疊加，具有很強(qiáng)的充型能力；具有生產(chǎn)率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、成本低的優(yōu)點(diǎn)。圖2、圖3、圖4分別是本實(shí)施方式吸鑄成形的T1-47Al-2Cr-2Nb排氣閥的實(shí)物照片、實(shí)物剖面圖和宏觀組織結(jié)構(gòu)圖；經(jīng)探傷檢測(cè)內(nèi)部質(zhì)量好，無氣孔，縮孔缺陷，成品率> 92%。
[0024]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是步驟三中，選用直徑5_的石墨吸口。其它步驟和參數(shù)與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0025]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是步驟四中步驟四中將預(yù)先熔煉好的TiAl基合金錠放入真空電弧熔煉爐的吸鑄坩堝3內(nèi)，再將熔煉室2抽真空至
0.1Pa?0.4Pa。其它步驟和參數(shù)與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0026]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至三之一不同的是將步驟四中將預(yù)先熔煉好的T1-47Al-2Cr-2Nb紐扣錠放入真空電弧熔煉爐的吸鑄坩堝3_1內(nèi)，先將熔煉室2抽真空至5Pa以下，再向熔煉室2內(nèi)充填氬氣，開啟真空系統(tǒng)將氬氣抽除，充氣和抽氣各進(jìn)行兩次，最后抽真空至0.02Pa?0.1Pa，再進(jìn)行熔煉。其它步驟和參數(shù)與【具體實(shí)施方式】
一至三之一相同。
[0027]【具體實(shí)施方式】五:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至三之一不同的是步驟四中將預(yù)先熔煉好的T1-47Al-2Cr-2Nb紐扣錠放入真空電弧熔煉爐的吸鑄坩堝3_1內(nèi)，再將熔煉室抽真空至1Pa以下，再向熔煉室2內(nèi)充填氬氣，開啟真空系統(tǒng)將氬氣抽走，充氣和抽氣各進(jìn)行三次，最后抽真空至0.02Pa?0.1Pa，再進(jìn)行熔煉。其它步驟和參數(shù)與【具體實(shí)施方式】一至三之一相同。
[0028]【具體實(shí)施方式】六:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至五之一不同的是步驟四中熔煉電流為300A，熔煉2min后，增大電弧電流至400A?600A，并保持Imin?2min，得到過熱熔體。其它步驟和參數(shù)與【具體實(shí)施方式】一至五之一相同。
[0029]【具體實(shí)施方式】七:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至五之一不同的是步驟四中熔煉電流為150-480A，熔煉2.5-2.8min后，增大電弧電流至450A?600A，并保持Imin?2min，得到過熱熔體。其它步驟和參數(shù)與【具體實(shí)施方式】一至五之一相同。
[0030]【具體實(shí)施方式】八:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至五之一不同的是步驟四中熔煉電流為300A，熔煉3min后，增大電弧電流至525A，并保持1.5min,得到過熱熔體。其它步驟和參數(shù)與【具體實(shí)施方式】一至五之一相同。
[0031]【具體實(shí)施方式】十:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至八之一不同的是步驟五將熔煉電流增加至700A。其它步驟和參數(shù)與【具體實(shí)施方式】一至八之一相同。
[0032]【具體實(shí)施方式】十一:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至十之一不同的是步驟四中選用真空感應(yīng)凝殼爐離心澆注的T1-47Al-2Cr-2Nb棒狀鑄錠作為吸鑄母合金放入真空電弧熔煉爐的吸鑄坩堝3-1內(nèi)。其它步驟和參數(shù)與【具體實(shí)施方式】一至十之一相同。
[0033]【具體實(shí)施方式】十二:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至十之一不同的是步驟四中選用真空感應(yīng)凝殼爐離心澆注的T1-47Al-2Cr-2Nb-0.5TiB2(Vol% )棒狀鑄錠作為吸鑄母合金放入真空電弧熔煉爐的吸鑄坩堝3-1內(nèi)。其它步驟和參數(shù)與【具體實(shí)施方式】一至十之一相同。
[0034]【具體實(shí)施方式】十三:結(jié)合圖1和圖6，本實(shí)施方式的一種TiAl基合金排氣閥的鑄造成形方法是按照以下步驟進(jìn)行:
[0035]步驟一、制造排氣閥金屬模具7，排氣閥金屬模具7的中部加工有型腔7-1，排氣閥金屬模具7的內(nèi)部加工有兩個(gè)排氣通道7-3，兩個(gè)排氣通道7-3并列布置在型腔7-1的兩側(cè)，排氣通道7-3的上端與型腔7-1連通，排氣通道7-3的下端與排氣閥金屬模具7的底部相抵，排氣閥金屬模具7的上表面開有環(huán)形密封凹槽7-4，排氣閥金屬模具7的澆口 7-2位于環(huán)形密封凹槽7-4內(nèi)；
[0036]步驟二、將第一密封圈9安裝在模座10上，將第二密封圈6安裝在環(huán)形密封凹槽7-4內(nèi)，熔煉爐的吸鑄室8安裝在模座10上，將步驟一制造的排氣閥金屬模具7放在熔煉爐的吸鑄室8內(nèi)，并安裝在模座10上；
[0037]步驟三、石墨吸口 5安裝在水冷銅坩堝3上，石墨吸口的直徑為4mm，使石墨吸口 5和排氣閥金屬模具7的澆口 7-2對(duì)準(zhǔn)；
[0038]步驟四、將用非自耗電弧爐熔煉好的T1-47A1-2W_0.5Si紐扣錠放入非自耗真空電弧熔煉爐的吸鑄坩堝3-1內(nèi)，再將熔煉室2抽真空至0.02Pa?0.5Pa，接著通入保護(hù)氣體至壓力為40kPa?60kPa，將紐扣錠重新熔煉，熔煉電流為250A?450A，熔煉2min?3min后，增大電弧電流至450A?650A,并保持Imin?2min,得到過熱熔體；
[0039]步驟五、開啟非自耗真空電弧熔煉爐的吸鑄室8的真空系統(tǒng)，開啟吸鑄按鈕，同時(shí)將熔煉電流增加至600?800A，步驟四得到的過熱熔體在真空壓力差和自身重力的壓力綜合作用下，通過石墨吸迅快速充滿排氣閥金屬模具7的型腔7-1，待排氣閥金屬模具7的型腔7-1內(nèi)的鑄件冷卻至室溫后，將吸鑄室釋放真空，打開排氣閥金屬模具7，得到鑄件。
[0040]本實(shí)施方式的得到的T1-47A1-2W_0.5Si合金排氣閥鑄件充型完整，表面質(zhì)量好，經(jīng)探傷檢測(cè)內(nèi)部質(zhì)量好，無氣孔、縮孔缺陷，成品率92%。
[0041]本實(shí)施方式方法在真空條件下充型，避免了鈦鋁基合金發(fā)生氧化；重力場(chǎng)與氣場(chǎng)疊加，定向流動(dòng)，能量損失小，具有很強(qiáng)的充型能力；生產(chǎn)率高、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，提高成品率，降低了成本。
[0042]【具體實(shí)施方式】十四:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】十三不同的是驟四中選用真空自耗電弧爐熔煉好的T1-47Al-2W-0.5Si鑄錠作為吸鑄母合金放入吸鑄坩堝3_1內(nèi)。其它步驟和參數(shù)與【具體實(shí)施方式】十三相同。
[0043]【具體實(shí)施方式】十五:結(jié)合圖1和圖7，本實(shí)施方式的一種TiAl基合金排氣閥的鑄造成形方法是按照以下步驟進(jìn)行:
[0044]步驟一、制造排氣閥金屬模具7，排氣閥金屬模具7的中部加工有型腔7-1，排氣閥金屬模具7的內(nèi)部加工有兩個(gè)排氣通道7-3，兩個(gè)排氣通道7-3并列布置在型腔7-1的兩側(cè)，排氣通道7-3的上端與型腔7-1連通，排氣通道7-3的下端與排氣閥金屬模具7的底部相抵，排氣閥金屬模具7的上表面開有環(huán)形密封凹槽7-4，排氣閥金屬模具7的澆口 7-2位于環(huán)形密封凹槽7-4內(nèi)；
[0045]步驟二、將第一密封圈9安裝在模座10上，將第二密封圈6安裝在環(huán)形密封凹槽7-4內(nèi)，熔煉爐的吸鑄室8安裝在模座10上，將步驟一制造的排氣閥金屬模具7放在熔煉爐的吸鑄室8內(nèi)，并安裝在模座10上；
[0046]步驟三、石墨吸口 5安裝在水冷銅坩堝3上，石墨吸口的直徑為5mm，使石墨吸口 5和排氣閥金屬模具7的澆口 7-2對(duì)準(zhǔn)；
[0047]步驟四、首先將排氣閥金屬模具7預(yù)熱到400°C，關(guān)閉吸鑄室的爐門，將用非自耗電弧爐熔煉好的T1-47Al-5Nb-0.5Si紐扣錠放入真空電弧熔煉爐的吸鑄坩堝3_1內(nèi)，再將熔煉室2抽真空至0.02Pa?0.5Pa，接著通入保護(hù)氣體至壓力為40kPa?60kPa，將紐扣錠重新熔煉，熔煉電流為300A?500A，熔煉3min?4min后，增大電弧電流至500A?650A，并保持Imin?2min,得到過熱熔體；
[0048]步驟五、開啟真空電弧熔煉爐的吸鑄室8的真空系統(tǒng)，開啟吸鑄按鈕，同時(shí)將熔煉電流增加至650?850A，步驟四得到的過熱熔體在真空壓力差和自身重力的壓力綜合作用下，通過石墨吸迅快速充滿排氣閥金屬模具7的型腔7-1，待排氣閥金屬模具7的型腔7-1內(nèi)的鑄件冷卻至室溫后，將吸鑄室釋放真空，打開排氣閥金屬模具7，得到鑄件。
[0049]本實(shí)施方式的得到的T1-47Al-5Nb_0.5Si合金排氣閥鑄件充型完整，表面質(zhì)量好，經(jīng)探傷檢測(cè)內(nèi)部質(zhì)量好，無氣孔、縮孔缺陷，成品率96%。
[0050]本實(shí)施方式的方法在真空條件下充型，避免了鈦鋁基合金發(fā)生氧化；重力場(chǎng)與氣場(chǎng)疊加，定向流動(dòng)，能量損失小，具有很強(qiáng)的充型能力；生產(chǎn)率高、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，提高成品率，降低了成本。
[0051]【具體實(shí)施方式】十六:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】十五不同的是步驟三中石墨吸口5由氮化硼制成。耐高溫，耐高壓，熔點(diǎn)高。其它步驟和參數(shù)與【具體實(shí)施方式】十五相同。
[0052]【具體實(shí)施方式】十七:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】十五不同的是驟四中選用非自耗電弧爐熔煉的T1-45Al-5Nb-0.5Y紐扣錠作為吸鑄母合金放入真空電弧熔煉爐的吸鑄坩堝3-1內(nèi)。其它步驟和參數(shù)與【具體實(shí)施方式】十五相同。
[0053]本實(shí)施方式的得到的T1-45Al-5Nb_0.5Y合金排氣閥鑄件充型完整，表面質(zhì)量好，經(jīng)探傷檢測(cè)內(nèi)部質(zhì)量好，無氣孔、縮孔缺陷，成品率95%。
[0054]本實(shí)施方式的方法在真空條件下充型，避免了鈦鋁基合金發(fā)生氧化；重力場(chǎng)與氣場(chǎng)疊加，定向流動(dòng)，能量損失小，具有很強(qiáng)的充型能力；生產(chǎn)率高、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，提高成品率，降低了成本。
【權(quán)利要求】
1.一種TiAl基合金排氣閥的鑄造成形方法，其特征在于=TiAl基合金排氣閥的鑄造成形方法是按照以下步驟進(jìn)行: 步驟一、制造排氣閥金屬模具(7)，排氣閥金屬模具(7)的中部加工有型腔(7-1)，排氣閥金屬模具(7)的內(nèi)部加工有兩個(gè)排氣通道(7-3)，兩個(gè)排氣通道(7-3)并列布置在型腔(7-1)的兩側(cè)，排氣通道(7-3)的上端與型腔(7-1)連通，排氣通道(7-3)的下端與模具(7)的底部相抵，模具(7)的上表面開有環(huán)形密封凹槽(7-4)，排氣閥金屬模具(7)的澆口(7-2)位于環(huán)形密封凹槽(7-4)內(nèi)； 步驟二、將第一密封圈(9)安裝在模座(10)上，將第二密封圈(6)安裝在環(huán)形密封凹槽(7-4)內(nèi)，熔煉爐的吸鑄室(8)安裝在模座(10)上，將步驟一制造的排氣閥金屬模具(7)放在熔煉爐的吸鑄室(8)內(nèi)，并安裝在模座(10)上； 步驟三、石墨吸口(5)安裝在水冷銅坩堝(3)上，使石墨吸口(5)與排氣閥金屬模具(7)的澆口 (7-2)對(duì)準(zhǔn)； 步驟四、將預(yù)先熔煉好的TiAl基合金錠放入真空電弧熔煉爐的吸鑄坩堝(3-1)內(nèi)，再將熔煉室(2)抽真空至0.02Pa?0.5Pa，接著通入保護(hù)氣體至壓力為40kPa?60kPa，將錠塊重新熔煉，熔煉電流為100A?500A，熔煉2min?4min后，增大電弧電流至400A?650A，并保持Imin?2min,得到過熱熔體； 步驟五、開啟真空電弧熔煉爐的吸鑄室(8)的真空系統(tǒng)，開啟吸鑄按鈕，同時(shí)將熔煉電流增加至600?850A，步驟四得到的過熱熔體在真空壓力差和自身重力的壓力綜合作用下，通過石墨吸口迅速充滿排氣閥金屬模具(7)的型腔(7-1)，待排氣閥金屬模具(7)的型腔(7-1)內(nèi)的鑄件冷卻至室溫后，將吸鑄室釋放真空，打開排氣閥金屬模具(7)，得到鑄件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種TiAl基合金排氣閥的鑄造成形方法，其特征在于:步驟四中將預(yù)先熔煉好的TiAl基合金錠放入非自耗真空電弧熔煉爐的吸鑄坩堝(3-1)內(nèi)，再將熔煉室⑵抽真空至0.1Pa?0.4Pa。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種TiAl基合金排氣閥的鑄造成形方法，其特征在于:步驟四中通入保護(hù)氣體至壓力為42kPa?58kPa。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種TiAl基合金排氣閥的鑄造成形方法，其特征在于:步驟四中將預(yù)先熔煉好的TiAl基合金錠放入真空電弧熔煉爐的吸鑄坩堝(3-1)內(nèi)，先將熔煉室(2)抽真空至5Pa以下，再向熔煉室(2)內(nèi)充填氬氣，開啟真空系統(tǒng)將氬氣抽除，充氣和抽氣各進(jìn)行兩次，最后抽真空至0.02Pa?0.1Pa，再進(jìn)行熔煉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種TiAl基合金排氣閥的鑄造成形方法，其特征在于:步驟四中熔煉電流為300A，熔煉2min后，增大電弧電流至400A?600A，并保持Imin?2min,得到過熱熔體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種TiAl基合金排氣閥的鑄造成形方法，其特征在于:步驟四中熔煉電流為150-480A，熔煉2.5-2.8min后，增大電弧電流至450A?600A，并保持Imin?2min,得到過熱熔體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種TiAl基合金排氣閥的鑄造成形方法，其特征在于:步驟四中熔煉電流為300A，熔煉3min后，增大電弧電流至525A，并保持1.5min,得到過熱熔體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種TiAl基合金排氣閥的鑄造成形方法，其特征在于:步驟五將熔煉電流增加至700A。
【文檔編號(hào)】B22D18/06GK104190900SQ201410443044
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月2日
【發(fā)明者】王亮, 韓寶帥, 駱良順, 孟憲宇, 董福宇, 蘇彥慶, 郭景杰 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)