專(zhuān)利名稱(chēng)：一種消除高溫合金厚大鑄件疏松的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鑄造工藝領(lǐng)域，特別是涉及一種高溫合金的鑄造工藝領(lǐng)域。背景技術(shù)：
高溫合金在航空發(fā)動(dòng)機(jī)、航天推進(jìn)系統(tǒng)及工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)和艦艇動(dòng)力等方面有著廣泛的應(yīng)用。在先進(jìn)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)中高溫合金所占比重高達(dá)60 % ，在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍還在不斷擴(kuò)大。因此，高溫合金在一定程度上反映一個(gè)國(guó)家的國(guó)防力量和工業(yè)水平。 高溫合金鑄件一般使用條件比較苛刻，通常使用溫度都要在60(TC以上，因此對(duì)鑄件的質(zhì)量要求也就特別高。通常，高溫合金鑄件采用熔模鑄造方法進(jìn)行制造，合金熔煉采用真空感應(yīng)爐，鑄件澆注溫度一般都在液相線80°C以上，澆注溫度較高，對(duì)于厚大的鑄件來(lái)說(shuō)，如果整個(gè)澆注系統(tǒng)不能對(duì)鑄件進(jìn)行正常補(bǔ)縮，那么在鑄件凝固過(guò)程中，由于合金凝固范圍寬，在鑄件凝固最后階段或鑄件的熱節(jié)處，液態(tài)合金不能對(duì)鑄件進(jìn)行有效補(bǔ)縮，因此鑄件內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生疏松。疏松對(duì)鑄件高溫性能的影響很大，如果疏松量較少或尺寸較小，可采用熱等靜壓方法進(jìn)行消除，對(duì)于鑄件中過(guò)多的疏松或尺寸較大的疏松則只能報(bào)廢。在熔模鑄造中無(wú)法采用常規(guī)的加內(nèi)、外冷鐵的方式進(jìn)行鑄件熱節(jié)處的補(bǔ)縮來(lái)消除疏松，特別是在高溫合金鑄件中，模殼在澆注前一般都要預(yù)熱到800°C -IOO(TC，如果采用內(nèi)冷鐵則氧化會(huì)影響鑄件的性能；如果采用外冷鐵則氧化后的冷鐵會(huì)明顯影響冷鐵的冷卻效果。

發(fā)明內(nèi)容
1、發(fā)明目的發(fā)明一種新的鑄造工藝方法，其目的在于有效消除厚大鑄件熱節(jié)處的疏松，提高鑄件的使用性能。
2、技術(shù)方案本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)施的 —種消除高溫合金厚大鑄件疏松的工藝方法，其特征在于該方法是按照如下的工藝步驟進(jìn)行 (1)、制作鑄件蠟?zāi)：统叽缦嗥ヅ涞睦滂F蠟?zāi)?，在鑄件蠟?zāi)５臒峁?jié)處預(yù)留安裝口，將制作好的鑄件蠟?zāi)：屠滂F蠟?zāi)Ｔ跓峁?jié)處組合在一起；
(2)、采用正常的涂料工藝進(jìn)行制殼；
(3)、將模殼進(jìn)行脫蠟； (4)、對(duì)模殼進(jìn)行焙燒；焙燒溫度為1000 1400°C ，時(shí)間為1. 5 3小時(shí)； (5)、將模殼預(yù)熱到規(guī)定的溫度后，快速將一定尺寸的冷鐵安裝在模殼預(yù)留安裝口
上； (6)、對(duì)冷鐵與模殼的空隙快速填補(bǔ)并將模殼裝入真空感應(yīng)爐進(jìn)行澆注；
(7)、對(duì)鑄件上的外冷鐵進(jìn)行清除并進(jìn)行表面修補(bǔ)。 步驟(1)中，鑄件蠟?zāi)：统叽缦嗥ヅ涞睦滂F蠟?zāi)Ｒ黄鸪尚突蚍珠_(kāi)成型后再組合在一起。 步驟(1)中的冷鐵蠟?zāi)Ｐ桀A(yù)留多余出頭，出頭尺寸為10-30毫米。
步驟(5)中冷鐵采用的材料為具有一定抗氧化性的高溫合金。
冷鐵材料選用K441、K452、K418。 冷鐵在安裝前，表面需進(jìn)行一定的打磨處理并與鑄件表面外形接觸良好。 步驟(6)中冷鐵與模殼的空隙快速填補(bǔ)所采用的是耐火材料與硅溶膠的混合物，
二者比例為4 8 : 1。 耐火材料選用剛玉粉、莫來(lái)石粉或者鋯英粉。
冷鐵在使用完成打磨后，重復(fù)使用。
冷鐵的厚度在5-25毫米。 3、優(yōu)點(diǎn)及效果本發(fā)明提供的這種新鑄造工藝方法，能有效消除厚大鑄件熱節(jié)處的疏松，提高鑄件的使用性能，除此以外還具有較大的經(jīng)濟(jì)意義。
四

圖1為本發(fā)明的冷鐵與模殼空腔位置的結(jié)構(gòu) 圖2為本發(fā)明鑄件蠟?zāi)Ｅc冷鐵蠟?zāi)５慕M合 圖3為鑄件的結(jié)構(gòu)圖。
五具體實(shí)施例方式 發(fā)明原理 本發(fā)明采用復(fù)合制殼技術(shù)將冷鐵后組合到鑄件模殼中，以加速鑄件熱節(jié)處的冷卻速度，使鑄件同時(shí)凝固來(lái)消除鑄件熱節(jié)處的疏松。 具體采用的方法是(1)、制作鑄件蠟?zāi)：统叽缦嗥ヅ涞睦滂F蠟?zāi)?，在鑄件蠟?zāi)５臒峁?jié)處預(yù)留安裝口 ，將制作好的鑄件蠟?zāi)：屠滂F蠟?zāi)Ｔ跓峁?jié)處組合在一起；
(2)、采用正常的涂料工藝進(jìn)行制殼；
(3)、將模殼進(jìn)行脫蠟； (4)、對(duì)模殼進(jìn)行焙燒；焙燒溫度為1000 1400°C ，時(shí)間為1. 5 3小時(shí)； (5)、將模殼預(yù)熱到規(guī)定的溫度后，快速將一定尺寸的冷鐵安裝在模殼預(yù)留安裝口
上； (6)、對(duì)冷鐵與模殼的空隙快速填補(bǔ)并將模殼裝入真空感應(yīng)爐進(jìn)行澆注；
(7)、對(duì)鑄件上的冷鐵進(jìn)行清除并進(jìn)行表面修補(bǔ)。 本發(fā)明工藝中，附加的冷鐵蠟?zāi)？梢耘c鑄件蠟?zāi)Ｒ黄鸪尚突蚍珠_(kāi)成型后再組合在一起，附加的冷鐵蠟?zāi)Ｐ桀A(yù)留多余出頭，出頭尺寸為10 30毫米；本發(fā)明工藝中，冷鐵采用的材料為具有一定抗氧化性的高溫合金，如K441、 K452、 K418等；本發(fā)明工藝中，冷鐵在安裝前表面需進(jìn)行一定的打磨處理并與鑄件表面外形接觸良好；本發(fā)明工藝中，冷鐵與模殼之間的空隙填補(bǔ)采用與耐火材料與硅溶膠的混合物，二者比例為4 8 : l;本發(fā)明工藝中，耐火材料可為剛玉粉、莫來(lái)石粉或者鋯英粉；本發(fā)明工藝中，外冷鐵可打磨后重復(fù)使用；本發(fā)明工藝中，冷鐵的厚度在5 25毫米。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明加以具體說(shuō)明 圖1為本發(fā)明的冷鐵與模殼空腔位置的結(jié)構(gòu)圖；圖中標(biāo)注1為鑄件，標(biāo)注2為冷鐵，標(biāo)注3為熱節(jié)。本發(fā)明就是要解決鑄件1上熱節(jié)3處的疏松而提出的技術(shù)方案。圖2為本發(fā)明鑄件蠟?zāi)Ｅc冷鐵蠟?zāi)５慕M合圖；其中的標(biāo)注4為鑄件蠟?zāi)＃瑯?biāo)注5是冷鐵蠟?zāi)?；?br> 4發(fā)明所采用的技術(shù)手段就是在冷鐵蠟?zāi)Ｅc鑄件蠟?zāi)Ｒ黄鸪尚突蚍珠_(kāi)成型后再組合在一起， 經(jīng)過(guò)制殼、脫蠟、焙燒、冷鐵安裝、感應(yīng)爐澆注、到最后的冷鐵清除并表面修補(bǔ)。圖3為清除 冷鐵后的鑄件結(jié)構(gòu)圖。
實(shí)施例1 : 分別制備鑄件蠟?zāi)：屠滂F蠟?zāi)?，鑄件蠟?zāi)３叽鐬橥鈴?20毫米，壁厚10毫米，高 100毫米，鑄件的外筋尺寸為長(zhǎng)10毫米，寬10毫米，長(zhǎng)為100毫米，見(jiàn)圖3。將鑄件蠟?zāi)?節(jié)處與冷鐵蠟?zāi)＝M合在一起；冷鐵蠟?zāi)ｉL(zhǎng)度大于鑄件需補(bǔ)縮部分長(zhǎng)度20毫米；采用剛玉粉 和硅溶膠進(jìn)行制殼；將模殼在水蒸汽爐進(jìn)行脫蠟，水蒸汽溫度為14(TC，脫蠟時(shí)間為半個(gè)小 時(shí)；模殼焙燒溫度為1200°C ，時(shí)間為2小時(shí)，制得模殼；將模殼預(yù)熱980°C ，保溫4小時(shí)后，快 速將10X 10X 120毫米的冷鐵安裝在模殼預(yù)留冷鐵口上；冷鐵材質(zhì)為K441合金；對(duì)冷鐵與 模殼的空隙用剛玉粉與硅溶膠的混合物快速填補(bǔ)并將模殼裝入真空感應(yīng)爐進(jìn)行澆注，剛玉 粉和硅溶膠的比例是5 : 1 ;鑄件材質(zhì)為K441合金，待鑄件冷卻后對(duì)鑄件上的外冷鐵進(jìn)行
清除并進(jìn)行表面修補(bǔ)，即可得到熱節(jié)處無(wú)疏松的合格鑄件。
實(shí)施例2: 分別制備鑄件蠟?zāi)：屠滂F蠟?zāi)?，鑄件蠟?zāi)３叽鐬橥鈴?50毫米，壁厚20毫米，高 100毫米，鑄件的外筋尺寸為長(zhǎng)20毫米，寬20毫米，高為100毫米。將鑄件蠟?zāi)峁?jié)處與 冷鐵蠟?zāi)＝M合在一起；冷鐵蠟?zāi)ｉL(zhǎng)度大于鑄件需補(bǔ)縮部分長(zhǎng)度20毫米；采用剛玉粉和硅溶 膠進(jìn)行制殼，將模殼在水蒸汽爐進(jìn)行脫蠟，水蒸汽溫度為14(TC，脫蠟時(shí)間為半個(gè)小時(shí)；模 殼焙燒溫度為1 IO(TC ，時(shí)間為4小時(shí)，制得模殼；將模殼預(yù)熱1080°C ，保溫4小時(shí)后，快速將 20X20X 120毫米的冷鐵安裝在模殼預(yù)留冷鐵口上；冷鐵材質(zhì)為K452合金；對(duì)冷鐵與模殼 的空隙用剛玉粉與硅溶膠的混合物快速填補(bǔ)并將模殼裝入真空感應(yīng)爐進(jìn)行澆注，剛玉粉和 硅溶膠的比例是7 : 1 ;鑄件材質(zhì)為K452合金，待鑄件冷卻后對(duì)鑄件上的外冷鐵進(jìn)行清除
并進(jìn)行表面修補(bǔ)即可得到熱節(jié)處無(wú)疏松的合格鑄件。
實(shí)施例3 : 分別制備鑄件蠟?zāi)：屠滂F蠟?zāi)?，鑄件蠟?zāi)３叽鐬橥鈴?50毫米，壁厚30毫米，高 100毫米，鑄件的外筋尺寸為長(zhǎng)30毫米，寬30毫米，長(zhǎng)為100毫米。將鑄件蠟?zāi)峁?jié)處與冷 鐵蠟?zāi)＝M合在一起；冷鐵蠟?zāi)ｉL(zhǎng)度需大于鑄件需補(bǔ)縮部分長(zhǎng)度20毫米；采用硅溶膠和莫來(lái) 石粉進(jìn)行制殼；將模殼在水蒸汽爐進(jìn)行脫蠟，水蒸汽溫度為14(TC，脫蠟時(shí)間為半個(gè)小時(shí)； 模殼焙燒溫度為1200°C ，時(shí)間為2小時(shí)，制得模殼；將模殼預(yù)熱950°C ，保溫4小時(shí)后，快速 將30X30X 120毫米的冷鐵安裝在模殼預(yù)留冷鐵口上；冷鐵材質(zhì)為K418合金；對(duì)冷鐵與模 殼的空隙用莫來(lái)石粉與硅溶膠的混合物快速填補(bǔ)并將模殼裝入真空感應(yīng)爐進(jìn)行澆注，莫來(lái) 石粉與硅溶膠的比例是6 : 1 ;鑄件材質(zhì)為K418合金，待鑄件冷卻后對(duì)鑄件上的外冷鐵進(jìn)
行清除并進(jìn)行表面修補(bǔ)即可得到熱節(jié)處無(wú)疏松的合格鑄件。
實(shí)施例4 : 分別制備鑄件蠟?zāi)：屠滂F蠟?zāi)?，鑄件蠟?zāi)３叽鐬橥鈴?0毫米，壁厚5毫米，高100 毫米，鑄件的外筋尺寸為長(zhǎng)8毫米，寬8毫米，長(zhǎng)為100毫米。將鑄件蠟?zāi)峁?jié)處與冷鐵蠟 模組合在一起；冷鐵蠟?zāi)ｉL(zhǎng)度需大于鑄件需補(bǔ)縮部分長(zhǎng)度20毫米；采用硅溶膠和鋯英粉 進(jìn)行制殼；將模殼在水蒸汽爐進(jìn)行脫蠟，水蒸汽溫度為14(TC，脫蠟時(shí)間為半個(gè)小時(shí)；模殼 焙燒溫度為1200°C，時(shí)間為2小時(shí)，制得模殼；將模殼預(yù)熱950°C，保溫4小時(shí)后，快速將10 X 10 X 120毫米的冷鐵安裝在模殼預(yù)留冷鐵口上；冷鐵材質(zhì)為K441合金；對(duì)冷鐵與模殼 的空隙用鋯英粉與硅溶膠的混合物快速填補(bǔ)并將模殼裝入真空感應(yīng)爐進(jìn)行澆注，鋯英粉與 硅溶膠的比例是4 : 1 ;鑄件材質(zhì)為K4169合金，待鑄件冷卻后對(duì)鑄件上的外冷鐵進(jìn)行清除 并進(jìn)行表面修補(bǔ)即可得到熱節(jié)處無(wú)疏松的合格鑄件。
權(quán)利要求
一種消除高溫合金厚大鑄件疏松的工藝方法，其特征在于該方法是按照如下的工藝步驟進(jìn)行(1)、制作鑄件蠟?zāi)：统叽缦嗥ヅ涞睦滂F蠟?zāi)?，在鑄件蠟?zāi)５臒峁?jié)處預(yù)留安裝口，將制作好的鑄件蠟?zāi)：屠滂F蠟?zāi)Ｔ跓峁?jié)處組合在一起；(2)、采用正常的涂料工藝進(jìn)行制殼；(3)、將模殼進(jìn)行脫蠟；(4)、對(duì)模殼進(jìn)行焙燒；焙燒溫度為1000～1400℃，時(shí)間為1.5～3小時(shí)；(5)、將模殼預(yù)熱到規(guī)定的溫度后，快速將一定尺寸的冷鐵安裝在模殼預(yù)留安裝口上；(6)、對(duì)冷鐵與模殼的空隙快速填補(bǔ)并將模殼裝入真空感應(yīng)爐進(jìn)行澆注；(7)、對(duì)鑄件上的外冷鐵進(jìn)行清除并進(jìn)行表面修補(bǔ)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消除高溫合金厚大鑄件疏松的工藝方法，其特征在于步驟(1)中，鑄件蠟?zāi)：统叽缦嗥ヅ涞睦滂F蠟?zāi)Ｒ黄鸪尚突蚍珠_(kāi)成型后再組合在一起。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消除高溫合金厚大鑄件疏松的工藝方法，其特征在于步驟(1)中的冷鐵蠟?zāi)Ｐ桀A(yù)留多余出頭，出頭尺寸為10-30毫米。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消除高溫合金厚大鑄件疏松的工藝方法，其特征在于步驟(5)中冷鐵采用的材料為具有一定抗氧化性的高溫合金。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種消除高溫合金厚大鑄件疏松的工藝方法，其特征在于冷鐵材料選用K441、K452、K418。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消除高溫合金厚大鑄件疏松的工藝方法，其特征在于冷鐵在安裝前，表面需進(jìn)行一定的打磨處理并與鑄件表面外形接觸良好。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消除高溫合金厚大鑄件疏松的工藝方法，其特征在于步驟(6)中冷鐵與模殼的空隙快速填補(bǔ)所采用的是耐火材料與硅溶膠的混合物，二者比例為4 8 : 1。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種消除高溫合金厚大鑄件疏松的工藝方法，其特征在于耐火材料選用剛玉粉、莫來(lái)石粉或者鋯英粉。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消除高溫合金厚大鑄件疏松的工藝方法，其特征在于冷鐵在使用完成打磨后，重復(fù)使用。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消除高溫合金厚大鑄件疏松的工藝方法，其特征在于冷鐵的厚度在5-25毫米。
全文摘要
本發(fā)明屬于鑄造工藝領(lǐng)域，特別是涉及一種高溫合金的鑄造工藝領(lǐng)域。其特征在于制作鑄件蠟?zāi)：统叽缦嗥ヅ涞睦滂F蠟?zāi)?，在鑄件蠟?zāi)５臒峁?jié)處預(yù)留安裝口，將制作好的鑄件蠟?zāi)：屠滂F蠟?zāi)Ｔ跓峁?jié)處組合在一起；采用正常的涂料工藝進(jìn)行制殼；將模殼進(jìn)行脫蠟；對(duì)模殼進(jìn)行焙燒；焙燒溫度為1000～1400℃，時(shí)間為1.5～3小時(shí)；將模殼預(yù)熱到規(guī)定的溫度后，快速將一定尺寸的冷鐵安裝在模殼預(yù)留安裝口上；對(duì)冷鐵與模殼的空隙快速填補(bǔ)并將模殼裝入真空感應(yīng)爐進(jìn)行澆注；對(duì)鑄件上的外冷鐵進(jìn)行清除并進(jìn)行表面修補(bǔ)。本發(fā)明的目的在于有效消除厚大鑄件熱節(jié)處的疏松，提高鑄件的使用性能。
文檔編號(hào)B22D15/04GK101767193SQ20091024879
公開(kāi)日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2009年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月25日
發(fā)明者劉正, 姜衛(wèi)國(guó), 毛萍莉, 王峰 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)