[發(fā)明專(zhuān)利]一種高溫合金空腔復(fù)雜薄壁結(jié)構(gòu)件骨架的精鑄方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410605772.8
• 申請(qǐng)日: 2014-10-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104353784A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高成薇;韓宏;顧欣;倪偉;劉乃堅(jiān)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): B22C9/04
• 分類(lèi)號(hào): B22C9/04
• 代理公司: 沈陽(yáng)晨創(chuàng)科技專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 21001
• 代理人: 張晨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬航空發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)雜空腔結(jié)構(gòu)件精密鑄造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高溫合金空腔復(fù)雜薄壁結(jié)構(gòu)件骨架的精鑄方法。

背景技術(shù)

骨架為某航空發(fā)動(dòng)機(jī)的重要零件。骨架鑄件外廓尺寸長(zhǎng)約300mm，最小壁厚為3mm,鑄件厚薄懸殊，熱節(jié)部位較多，內(nèi)腔結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需由多個(gè)可溶型芯和陶瓷型芯共同形成。該件屬于復(fù)雜、空心、薄壁異型結(jié)構(gòu)件，在鑄造過(guò)程中易產(chǎn)生疏松等缺陷，鑄造工藝難度極大。澆注系統(tǒng)組合方案設(shè)計(jì)以及熔注工藝參數(shù)的優(yōu)化，對(duì)骨架鑄件的冶金質(zhì)量的改善起到積極的促進(jìn)作用。為滿足研制生產(chǎn)進(jìn)度需求，解決骨架鑄件的成形問(wèn)題和疏松缺陷，開(kāi)展了骨架鑄件的研制工作，并同時(shí)提升此類(lèi)零件的精鑄技術(shù)水平。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明根據(jù)骨架鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通過(guò)澆注系統(tǒng)組合方案設(shè)計(jì)、熔鑄工藝技術(shù)，解決了疏松缺陷，提高了鑄造合格率，降低了骨架的制造成本。該項(xiàng)技術(shù)的成功應(yīng)用，對(duì)于提升骨架的工藝水平，并不斷滿足研制生產(chǎn)需求，有著重要的意義。

本發(fā)明一種高溫合金空腔復(fù)雜薄壁結(jié)構(gòu)件骨架的精鑄方法，按照以下步驟進(jìn)行：

(1)蠟?zāi)Ｖ圃?/p>

根據(jù)鑄件的形狀進(jìn)行蠟?zāi)Ｖ圃欤T件的內(nèi)腔為復(fù)雜的空心結(jié)構(gòu)，壓制蠟?zāi)r(shí)由3～6個(gè)型芯組合后共同形成，每個(gè)蠟件需準(zhǔn)備好1～3個(gè)聚乙二醇(尿素芯)可溶型芯和1～3個(gè)陶瓷型芯；高壓壓蠟機(jī)制模的工藝參數(shù)為：保壓時(shí)間：120s～150s，壓注壓力：1.4MPa～1.6MPa，蠟料溫度：66℃～72℃；壓制好的蠟?zāi)Ｖ糜谑羲牟壑腥艿艟垡叶夹托荆幻扛?h～8h換一次水；

(2)蠟?zāi)沧⑾到y(tǒng)組合方案

根據(jù)澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與該鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，利用計(jì)算機(jī)模擬內(nèi)澆口大小、方向、位置、數(shù)量等從而摸索出內(nèi)澆口對(duì)鑄件補(bǔ)縮的影響，澆注系統(tǒng)組合方案采取側(cè)注式，每組二件對(duì)稱(chēng)分布。

所述該澆注系統(tǒng)由1個(gè)澆口杯、1個(gè)直澆道、8個(gè)橫澆道、8個(gè)過(guò)渡橫澆道、厚大部位的16個(gè)冒口、下弧面上的2個(gè)成形內(nèi)澆口、2個(gè)出氣孔組成；2個(gè)成形內(nèi)澆口位于下弧面上熱節(jié)處；直澆道與澆口杯連接，橫澆道通過(guò)過(guò)渡橫澆道連接到直澆道上，16個(gè)冒口分別粘在圖示位置蠟?zāi)?duì)應(yīng)的熱節(jié)部位后與橫澆道焊接在一起，下弧面上的2個(gè)成形內(nèi)澆口粘在下弧面圖示位置熱節(jié)處與直澆道焊接在一起，最后在澆口杯與橫澆道之間連接出氣孔。

(3)鑄件的真空熔注

裝箱工藝：型殼預(yù)熱采取包保溫氈，保溫氈厚15mm。預(yù)熱前，砂箱底部墊兩層保溫氈，對(duì)型殼澆注系統(tǒng)橫澆道部位用一層保溫氈包裹后整個(gè)型殼再用二層保溫氈包裹，澆口杯部位包裹嚴(yán)實(shí)后將型殼豎立放入砂箱內(nèi)，在高溫爐中型殼預(yù)熱溫度為980℃～1120℃，保溫時(shí)間為2h～8h；

澆注工藝：骨架鑄件采用的母合金材料為K424合金，澆注設(shè)備采用50kg真空爐；為了控制缺陷，對(duì)澆注參數(shù)有嚴(yán)格的要求，采用精煉溫度為1600℃±10℃，精煉時(shí)間為2min～3min，澆注溫度為1440℃～1550℃，澆注速度控制在6s～10s以內(nèi)；為了減少型殼溫度與澆注溫度差，要求從型殼入真空爐到澆注必須在5～6分鐘內(nèi)完成，澆注5min后破真空取鑄件，取出的鑄件組室溫冷卻12h后進(jìn)行脫殼處理。

本發(fā)明根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，蠟?zāi)５臐沧⑾到y(tǒng)組合方案對(duì)鑄件冶金質(zhì)量有很大影響，澆注系統(tǒng)的合理與否直接影響鑄件的合格率。根據(jù)澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與該鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，利用計(jì)算機(jī)模擬內(nèi)澆口大小、方向、位置、數(shù)量等從而摸索出內(nèi)澆口對(duì)鑄件補(bǔ)縮的影響，且通過(guò)生產(chǎn)條件下的工藝試驗(yàn)，反復(fù)修改定型，確定出對(duì)鑄件裂紋、疏松有一定控制方法的組合方案，該澆注系統(tǒng)組合方案采取側(cè)注式，每組二件對(duì)稱(chēng)分布，并且此方案已設(shè)計(jì)成型的澆注系統(tǒng)，極大地提高了生產(chǎn)效率。

本發(fā)明對(duì)型殼采取保溫氈預(yù)熱的裝箱方式，并且確定了型殼預(yù)熱溫度范圍。根據(jù)合金充型與凝固的規(guī)律，選擇合適的熔注設(shè)備，制定了真空熔注工藝，確定了合理的精煉溫度、精煉時(shí)間、澆注溫度和澆注速度，鑄件成型率達(dá)到100％，并有效解決了鑄件疏松等缺陷，鑄件的合格率明顯提升。

采用本發(fā)明方法生產(chǎn)的骨架鑄件組織及性能均滿足設(shè)計(jì)圖紙和技術(shù)條件要求，在實(shí)際生產(chǎn)中鑄件成型率100％，鑄件合格率最高可達(dá)90％以上，可得到高質(zhì)量、高成品率的骨架鑄件，并對(duì)精鑄更加復(fù)雜的大型空心結(jié)構(gòu)件提供技術(shù)支持。

采用本發(fā)明后，鑄件充型成型率100％，疏松缺陷率控制在10％以下,取得了較好的效果。該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，極大地提高了骨架的鑄造合格率，為科研生產(chǎn)提供了技術(shù)保證。而且此方法已經(jīng)推廣應(yīng)用到所有型號(hào)骨架的研制生產(chǎn)中，創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益70余萬(wàn)元。

附圖說(shuō)明