[發明專利]一種降低反重力鑄造大型壁厚突變類鎳基高溫合金鑄件鑄造應力的鑄型制備方法

有效

• 申請號: 201410203385.1
• 申請日: 2014-05-14
• 公開（公告）號: CN103949587A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 鄒鶉鳴;魏尊杰;王宏偉;朱兆軍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B22C9/03
• 分類號: B22C9/03
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 侯靜

技術領域

本發明涉及降低反重力鑄造大型壁厚突變類鎳基高溫合金鑄件鑄造應力的鑄型制備方法，屬于高活性金屬熔煉及成形領域。

背景技術

大型壁厚突變類鎳基高溫合金鑄件是航空航天領域中極為重要的一大類鑄件，隨著鑄件結構日益復雜化，輕量化，鑄件主體壁厚越來越薄，壁厚突變部位越來越多，目前所采用的鑄造方法已經不能滿足鑄件成形需求，反重力鑄造對解決大型壁厚突變類鎳基高溫合金鑄件成形有獨特的優勢，但同時也對這類鑄件成形時所使用的鑄型提出了更高要求。由于鑄件主體壁薄，如果型殼強度不夠，在填砂埋殼時型腔薄壁部位可能變形而導致鑄件欠鑄。通常增加型殼強度的方法是增加型殼的壁厚，但是由于大型壁厚突變類鎳基高溫合金鑄件結構限制，鑄件突變部位多，型殼強度高會導致凝固過程型殼退讓性差，鑄件內部應力狀態復雜，并且殘余應力高，在后續整形、機械加工和熱處理過程會產生裂紋、皺褶等缺陷，這極大制約了大型壁厚突變類鎳基高溫合金鑄件推廣應用。

發明內容

本發明要解決制約大型壁厚突變類鎳基高溫合金鑄件鑄造殘余應力高的問題，而提供一種降低反重力鑄造大型壁厚突變類鎳基高溫合金鑄件鑄造應力的鑄型制備方法。

一種降低反重力鑄造大型壁厚突變類鎳基高溫合金鑄件鑄造應力的鑄型制備方法，具體步驟如下：

步驟一、將蠟型在涂料A中掛漿，撒砂粉料B，干燥，制得面層；

步驟二、將氧化鋯纖維網在涂料A中浸泡，同時超聲振動1h～2h，再將氧化鋯纖維網裹覆在步驟一得到的面層表面，然后撒細背砂，干燥；

步驟三、重復步驟二1～4次，制得多層結構的緩沖層；

步驟四、將步驟三制得的緩沖層掛漿，撒275目剛玉粉背砂，干燥；然后掛漿，撒175目剛玉粉背砂，干燥；再掛漿，撒125目鋯英砂，干燥；再次掛漿，撒80目鋯英砂，干燥；最后掛漿，撒60目鋯英砂，干燥，得到背層；

步驟五、脫蠟、焙燒，制得型殼；

步驟六、將步驟五制得的型殼裝砂箱，用水玻璃砂填箱后刮平，吹CO₂硬化，烘干，完成一種降低反重力鑄造大型壁厚突變類鎳基高溫合金鑄件鑄造應力的鑄型制備方法。

本發明制備的鑄型使用之前高溫焙燒即可。

本發明的有益效果是：

(1)鑄型中的緩沖層有較高的抗壓強度，可以滿足埋殼填箱時對于鑄型抗壓強度要求，合金凝固收縮時，緩沖層受拉應力，可以輕易變形以適應凝固收縮，顯著降低鑄件的殘余應力；

(2)制備出的鑄型強度高，可以適應更高的反重力成形壓力，使高溫合金充型能力大幅提高。

本發明用于制備降低反重力鑄造大型壁厚突變類鎳基高溫合金鑄件鑄造應力的鑄型。

具體實施方式

本發明技術方案不局限于以下所列舉的具體實施方式，還包括各具體實施方式之間的任意組合。

具體實施方式一：本實施方式一種降低反重力鑄造大型壁厚突變類鎳基高溫合金鑄件鑄造應力的鑄型制備方法，具體步驟如下：

步驟一、將蠟型在涂料A中掛漿，撒砂粉料B，干燥，制得面層；

步驟二、將氧化鋯纖維網在涂料A中浸泡，同時超聲振動1h～2h，再將氧化鋯纖維網裹覆在步驟一得到的面層表面，然后撒細背砂，干燥；

步驟三、重復步驟二1～4次，制得多層結構的緩沖層；

步驟四、將步驟三制得的緩沖層掛漿，撒275目剛玉粉背砂，干燥；然后掛漿，撒175目剛玉粉背砂，干燥；再掛漿，撒125目鋯英砂，干燥；再次掛漿，撒80目鋯英砂，干燥；最后掛漿，撒60目鋯英砂，干燥，得到背層；

步驟五、脫蠟、焙燒，制得型殼；

步驟六、將步驟五制得的型殼裝砂箱，用水玻璃砂填箱后刮平，吹CO₂硬化，烘干，完成一種降低反重力鑄造大型壁厚突變類鎳基高溫合金鑄件鑄造應力的鑄型制備方法。

具體實施方式二：本實施方式與具體實施方式一不同的是：步驟一中所述涂料A由砂粉料B和粘結劑按照質量比2.7:1混合而成，其中，所述砂粉料B為400目氧化鋯和剛玉粉按照質量比1:1混合而成，粘結劑為非快干硅溶膠。其它與具體實施方式一相同。

具體實施方式三：本實施方式與具體實施方式一不同的是：步驟二中所述細背砂粒徑小于氧化鋯纖維網單層厚度。其它與具體實施方式一相同。

具體實施方式四：本實施方式與具體實施方式一不同的是：步驟二中所述細背砂為氧化鋯、剛玉粉、鋯英粉、鋁礬土、莫來石或煤矸石，粒徑為325目。其它與具體實施方式一相同。