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钛合金阀门铸件的工艺规范主要包括浇铸系统设计,铸型的制备,浇住过程和铸件检测等。
(1)阀门铸件浇住系统设计
钛及钛合金铸件的浇注系统设计应满足;能使液体迅速平稳地从同一方向自上而下平稳填充铸型型腔,不产生细流,喷射和断流,并让型腔中的气体能顺利的排出铸型外,为此通常采用底注式浇注系统,必要时也采用浇注式系统及复合式浇注系统;能能有效条件铸件各部分的温度;因可能为铸件制造良好的补缩和顺序凝固的条件;从浇注系统到铸件型腔的距离应尽可能短,使液体合金及最短的时间和最快的速度充满型腔,浇注系统应不能妨碍铸件的收缩,防止铸件变现或冷裂;另外,在保证铸件质量的前提下,结构应尽量简单,以提高生产效率,较少浇注系统的重量,提高金属利用率。
(2)石墨铸型的制造
根据工艺图纸下料和刨料,然后根据样板划线制作型芯及外型,此铸型型腔和型芯形状尺寸主要依靠样板控制,手工完成,尤其是型芯结构复杂,局部壁薄易断裂,通过合理分型设计,细心制作,生产出形状和尺寸符合设计要求的铸型。
(3)铸型真空排气
浇注前,铸型要在真空条件下,加热到900到1000度,保温1到4h,去除石墨铸型中的水分及挥发物。
(4)铸型的装配
根据阀门铸件组型图,通过若干芯头固定型芯,以保证铸型定位准确,并采用角钢,螺栓固定铸型。然后检验铸型尺寸是否准确。
钛合金阀门铸件后的处理工序
钛合金阀门铸件在铸造过程中容易出现成分偏析,疏松,缩孔等缺陷。因此,为了提高钛及钛合金铸件的性能,对铸件需要进行热等静压,焊接补修,热处理,真空脱氢处理和无损检验等后处理工序。
热等静压(HIP)是20世纪70年代发展起来的技术,是在高温下利用各向均等的静压力进行压制的工艺方法,目的是消除铸件内部的疏松,以改善制密度,提高力学性能。将铸件置于可在内部加热的高压容器中,热等静压可消除钛合金铸件内的微观缩孔或气泡,从而提高铸件的质量,但直径大于10,mm的收缩孔很难在热等静压中压扁焊合,需要通过X光检验测定缩孔位置后,进行补焊。
焊接修补热等静压可以消除铸件内部缺陷,但是不能消除表面缺陷,所以热等静压处理后需要对钛及钛合金铸件表面进行检查,若表面存在凹凸缺陷,可以采用补焊来修补。钛及钛合金铸件是完全可以焊接的,焊接件具有良好的拉伸和疲劳性能,有时甚至超越铸件基本的性能,钛及钛合金焊接常用的工艺是惰性气体氩弧焊。
热处理钛和钛合金件热处理主要有退火处理,卒火,时效处理和真空除氢退火。铸件的退火一般分为普通退火和消除应力退火。
钛和氢可在低于合金熔点的温度下反应,钛合金在电加工,酸洗,焊接及热处理等过程,由于与各种气氛和介质接触而吸氢,以致合金中的氢含量过高,使铸件在使用过程发生氢脆而提前失效。当氢的含量超过规定值时,可以利用氢在钛中的溶解过程的可逆反应进行真空除氨处理。
无损检测X射线检测是钛合金铸件进行无损检测的一种常用方法。X射线的穿透深度有限,只能检测厚度小于50mm的薄壁铸件,对于大型厚壁铸件缺无能为力。超声波深伤具有检测厚度大,灵敏度高,速度快等优点,也被应用于钛合金铸件的检测。