基于增材制造技术的钛合金直齿面齿轮快速精铸工艺研究

造材料也不断变革。钛合金作为新兴的航天材料，具有重量轻、强度大、化学稳定性好、耐高温、耐化学腐蚀性等优点。其优良的机械力学性能是制造的直齿面齿轮的不二选择。制造钛合金直齿面齿轮采用熔模精铸这种增材制造方法可以克服传统减材制造时钛合金的高强度和硬度对于刀具和加工工艺提出了挑战，从而大大降低生产成本。当前常用钛合金有三种，a型，B型和a+B型钛合金劉，因其适用温度受限的原因，使得不能满足当前工业需求。本文选用的的钛铝基合金为Ti-6A1-4V。Ti-6A1-4V熔模精铸的特点在于金属液在熔熔状态下具有很高的活性，使得它与一般的型壳材料都要发生化学反应，所以要寻找合适的型壳材料制造直齿面齿轮的型壳，这是熔模铸造Ti-6A1-4V直齿面齿轮的一个技术难点，也是本文的创新点。3钛合金熔模铸造用型壳材料分析熔模精铸用型壳主要由耐火材料，粘结剂和附加物组成]。3.1耐火材料常见的钛合金熔模精铸用耐火材料有石墨材料，难熔金属粉料以及氧化物陶瓷材料1。其中，石墨材料的缺点在于材料的纯度和密度要求高，且其热稳定性有一定的限度，超过温度限度将与钛合金液剧烈反应。难熔金属粉材料大部分为不活波金属元素，在脱蜡过程中会沉积在型壳表面，浇铸时容易与熔熔钛合金液反应，而且存在氧化物的问题。本文选用低成本的氧化物陶瓷材料作为耐火材料。在工业生产中使用最广的氧化物陶瓷材料有，氧化镁，氧化钙，氧化锆，熔熔石英，电熔刚玉，氧化钇等叮。目前在熔模精铸钛合金生产中做为耐火材料成本较低且比较成功的是安定氧化锆。其热膨胀率小且膨胀比较均匀，因此在焙烧时热稳定性好不发生胀壳，高温时灼减量小于1.5%，强度大，高温化学稳定性好且生产工艺简单成本低廉。表3.1几种常见材料的耐火温度反应温度材料熔点（℃）1400℃1600℃1800℃A102014无反应反应微弱反应剧烈Mgo2800反应微弱反应微弱反应剧烈Z1r022677无反应反应微弱反应剧烈Si0,1728反应剧烈3.2粘结剂粘结剂主要作用是粘结耐火材料来制备型壳，其技术指标是脱蜡焙烧后所制造的型壳具有足够的强度。粘结剂的选择需考虑高温强度和长期稳定性。目前常