[發明專利]一種高溫合金薄壁鑄件澆注方法

無效

• 申請號: 201210419917.6
• 申請日: 2012-10-29
• 公開（公告）號: CN103521706A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 沈恒濤;曲長春
• 申請（專利權）人: 洛陽希諾能源科技有限公司
• 主分類號: B22C9/08
• 分類號: B22C9/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及金屬鑄造領域，尤其是改進后的高溫合金薄壁鑄件澆注系統。

背景技術

　隨著航空發動機設計結構的輕量化、性能和推重比的提高，發動機中所應用的鑄件數量在不斷地增加，鑄件尺寸也越來越大，而鑄件的壁厚卻在不斷的減薄，鑄件最小壁厚已達0.5mm?左右。為保證發動機使用可靠性及使用壽命，這些薄壁鑄件均采用高溫合金制造。由于薄壁鑄件的結構及高溫合金的鑄造特點，該類鑄件生產工藝難度較大，工藝設計的合理性、可行性成為該類鑄件是否能滿足要求的關鍵。

某調節片結構是典型的薄壁件結構，其最薄處壁厚為0.8mm，平均壁厚約為1mm，長330mm，寬240mm，鑄件正面是有弧形與夾角形成的弧平面，背后分布多條縱橫交錯既厚又高的加強筋，在加強筋處有3個安裝凸臺，在薄壁上形成了熱節（見圖1）。鑄件95％的部位無需加工，基本為無加工余量鑄造，采用的合金為高溫合金K424。研制初期，鑄件經常出現冷隔、欠鑄、裂紋等冶金缺陷，由于高溫合金鑄件的不可修補特點，使得鑄件大量報廢，嚴重影響著研制項目的順利進行。

發明內容

為了解決鑄件經常出現冷隔、欠鑄、裂紋等冶金缺陷，本發明提出了一種高溫合金薄壁鑄件澆注方法，其具有澆注方案簡單，減小了鑄件出現冷隔、欠鑄、裂紋等冶金缺陷的幾率。

本發明解決其技術問題采用的技術方案是改進了澆注系統，其結構為直澆道－內澆道式，如附圖2所示。

上述澆注系統，8個內澆道均勻焊接在加強筋上，并在距直澆道較遠的壁厚差較大處由直澆道引出2個內澆道。

本發明的有益效果是縮短金屬液流程，減少了熱損失，提高了金屬液的充型能力，形成了順序凝固，有效地抑制了鑄造應力產生，降低了鑄件裂紋傾向，大幅減少了欠鑄和冷隔缺陷。

附圖說明

圖1　調節片鑄件結構示意圖；

圖2??改進前澆注系統；

圖3　改進澆注系統組合圖；

圖4??圖2的A-A剖面圖；

圖5　欠鑄、冷隔在鑄件中所占比例圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步的說明。

1.?初始澆注系統

初始澆注系統的結構為直澆道－橫澆道－直澆道－內澆道，此方案結構復雜。圖2為初始澆注系統，可以看出金屬液由澆口杯進入，通過主澆道到達鑄件經過３層澆道，金屬液流程長，流通不暢，每經過一次澆道金屬液的流速就會有所減慢，熱量損失大，不利于薄壁件的成形，充型能力差。澆注系統的內澆道及內冒口過多，導致金屬液流向復雜，液流紊亂，不利于形成順序凝固。鑄件極易產生欠鑄、冷隔等鑄造缺陷。

2.?改進后澆注系統

針對零件的結構特點及初始澆注系統設計缺點，改進了澆注系統，其結構為直澆道－內澆道式，見圖3。8個內澆道均勻焊接在加強筋上，并在距直澆道較遠的壁厚差較大處由直澆道引出2個內澆道，此內澆道既把金屬液引入鑄型又起到了補縮作用。采用此方案澆注時，金屬液經過直澆道、內澆道到達型腔。此方案縮短金屬液流程，減少了熱損失，提高了金屬液的充型能力，形成了順序凝固，有效地抑制了鑄造應力產生，降低了鑄件裂紋傾向，大幅減少了欠鑄和冷隔缺陷。

根據比例因數法確定內澆道的尺寸，此法根據鑄件上內澆道設置部位的熱節圓直徑或熱節截面面積確定Dg?＝?（0.6～1.0）Ｄc

Ｓg?＝?（0.4～0.9）Ｓc?（１）

式中，Ｄc和Ｓc分別為鑄件熱節圓直徑和熱節截面積；

Ｄg，Ｓg分別為內澆道直徑和內澆道截面積。鑄件的熱節部位截面為5mm×15mm的矩形，鑄件熱節當量圓Ｄc約為10mm，Ｓc約為７５mm²，內澆道直徑為Ｄg＝0.8×1.0＝８mm，內澆道截面積為Ｓg＝0.8×75＝60mm²，由于鑄件熱節的截面為矩形，按照經驗內澆道截面也選取為矩形，大小根據當量熱節圓計算，內澆道截面為４mm×１５mm。

　工藝出品率和品質分析

鑄件工藝出品率為鑄件質量與鑄件和澆注系統總質量之比，原工藝鑄件出品率Ｌch＝0.35×2/9.8≈0.07，改進后鑄件出品率Ｌch＝0.35×2/5＝0.14。可以看出新的澆注系統使鑄件出品率提高了1倍，并且采用改進后澆注系統后鑄件的合格率提高了3倍。改進澆注系統后，欠鑄、冷隔缺陷明顯減少，圖5是澆注系統改進前和改進后欠鑄、冷隔情況的對比，圖5中1~18批次是澆注系統改進前欠鑄、冷隔缺陷在鑄件中所占比例，19~30批次是澆注系統改進后欠鑄、冷隔缺陷的比例。從圖４中可看出采用初始澆注系統澆注的鑄件，存在嚴重的欠鑄、冷隔冶金缺陷，澆注系統改進后欠鑄、冷隔明顯減少。