[發明專利]平面薄壁鑄件的制備方法

有效

• 申請號: 201210136757.4
• 申請日: 2012-05-04
• 公開（公告）號: CN102672102A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 張小麗;周亦胄;金濤;孫曉峰
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: B22C9/04
• 分類號: B22C9/04
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

技術領域：

本發明涉及熔模鑄造技術，具體為一種平面薄壁鑄件的制備方法。

背景技術：

眾所周知，熔模鑄造是制備高溫合金鑄件的常用技術。該技術生產的鑄件幾何形狀多樣化，其中用于航空發動機的渦輪葉片最為精密。生產復雜形狀鑄件的熔模鑄造過程如下：首先設計與鑄件形狀完全一致的模具，用模具壓制所需要的蠟模，再將蠟模與澆注系統粘結組裝成蠟模模組。蠟模模組經涂料掛砂，干燥硬化，脫蠟和焙燒后變成陶瓷模殼。最后將熔煉后的合金澆注進陶瓷模殼，待模殼冷卻后將其敲碎得到所需鑄件。然而在熔模鑄造過程中，薄片狀的蠟紙極易變形，難以維持平面形狀，并且大尺寸薄片狀內腔的陶瓷型芯不易制造，因此不易生產平面薄壁鑄件。

發明內容：

本發明的目的在于提供一種平面薄壁鑄件的制備方法，解決平面薄壁鑄件難以生產等問題，采用熔模鑄造方法，在不使用模具及陶瓷型芯的條件下可以制備大尺寸的超薄平面鑄件。

本發明的技術方案是：

一種平面薄壁鑄件的制備方法，在熔模鑄造的蠟模模組組裝過程中，采用耐高溫且表面光滑平整的陶瓷片為載體，支撐易變形的蠟紙，保證蠟模模組中的蠟紙為平面狀態；將陶瓷片與蠟紙交替疊放，用粘結劑將所有陶瓷片的上下邊緣封住，然后與澆注系統組裝成蠟模模組。

所述的平面薄壁鑄件的制備方法，陶瓷片與蠟紙具有相同的長寬：長1～200mm，寬1～200mm；陶瓷片厚度1～10mm；蠟紙厚度0.2～10mm。

所述的平面薄壁鑄件的制備方法，陶瓷片與蠟紙的長為30～100mm，寬20～50mm；陶瓷片厚度1.2mm；蠟紙厚度0.2～5mm。

所述的平面薄壁鑄件的制備方法，具體步驟如下：

（1）在制備陶瓷片-蠟紙組時，選擇陶瓷片和單面能粘結的蠟紙，將兩者裁剪成相同尺寸，把陶瓷片與蠟紙交替疊放，疊放時將陶瓷片與蠟紙之間的氣泡擠掉，用粘結劑將所有陶瓷片的上下邊緣封住，得到陶瓷片-蠟紙組；

（2）按照蠟模模組的傳統組裝方式，將陶瓷片-蠟紙組與中溫蠟塊粘結成一個整體，再將這一整體與澆注系統組裝成蠟模模組；

（3）經傳統的制作陶瓷模殼的工藝將蠟模模組制備成陶瓷模殼，模殼在馬弗爐中加熱到900-1100℃，保溫1-3小時后使用；

（4）采用真空感應爐重熔母合金，合金精煉后，注入模殼，澆注溫度應在1500℃-1550℃，合金熔體在模殼中靜止1-10min，將模殼勻速下拉，下拉速度為1-10mm/min；

（5）凝固結束后冷卻的模殼在700-900℃的馬弗爐中保溫1-3小時去應力，隨爐冷卻至室溫，方可清殼獲得所需鑄件。

所述的平面薄壁鑄件的制備方法，陶瓷片為氧化鋁、氮化硅、碳化硅、六方氮化硼、WC、TiC、TaC、NbC或VC，陶瓷含量在99wt%以上。

所述的平面薄壁鑄件的制備方法，被澆注的材料為鎳基高溫合金。

本發明的有益效果是：

1.本發明在熔模鑄造的蠟模模組組裝過程中，采用耐高溫且表面光滑平整的陶瓷片（如：Al₂O₃）為載體，支撐易變形的蠟紙，保證蠟模模組中的蠟紙為平面狀態。將陶瓷片與蠟紙交替疊放，用粘結劑將所有陶瓷片的上下邊緣封住，然后與澆注系統組裝成蠟模模組。因而不需要設計模具與陶瓷型芯，只需使用市面銷售的陶瓷片和蠟紙，節約成本，便于推廣應用。

2.本發明根據蠟紙尺寸控制平面薄壁鑄件的尺寸，易于精確控制平面薄壁鑄件的厚度和長寬。

3.本發明通過陶瓷片-蠟紙組中的蠟紙層數調節薄壁鑄件的數量，因此平面薄壁鑄件的數量易于控制。

附圖說明：

圖1（a）-（b）為本發明蠟模模組組裝方式示意圖。其中，圖1(a)為主視圖；圖1(b)為左視圖。圖中，1:蠟板；2:陶瓷片-蠟紙組；3:水冷盤；4:蠟紙；5:陶瓷片。

圖2為0.2mm厚薄壁鑄件的陶瓷片-蠟紙組及其薄壁鑄件的宏觀形貌。其中，圖2(a)為1.2mm厚陶瓷片和0.2mm厚蠟紙交替疊放組成的陶瓷片-蠟紙組（可根據實際需要改變蠟紙層數，厚度以及長寬）的左視圖；圖2(b)為三層0.2mm厚平面薄片鑄件和兩層1.2mm厚陶瓷片的左視圖；圖2c為0.2mm厚平面薄片鑄件的正視圖。

圖3為定向薄壁鑄件宏觀形貌。

圖4為三晶薄壁鑄件宏觀形貌。

圖5為單晶薄壁鑄件宏觀形貌。

具體實施方式：