[發明專利]用于評價高溫合金熔模鑄造過程熱裂傾向性的鑄件及方法

有效

• 申請號: 201510332391.1
• 申請日: 2015-06-15
• 公開（公告）號: CN104999032B
• 公開（公告）日: 2017-08-01
• 發明（設計）人: 康茂東;王俊;高海燕;疏達;來新民;孫寶德
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B22C9/04
• 分類號: B22C9/04
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司31236
• 代理人: 徐紅銀,郭國中

技術領域

本發明涉及鎳基高溫合金熔模鑄造領域，具體地，涉及的是一種用于評價高溫合金熔模鑄造過程熱裂傾向性的鑄件，以及將該鑄件用于鎳基高溫合金熱裂傾向性評價的方法。

背景技術

航空發動機和燃氣輪機熱端部件大量采用熔模鑄造高溫合金鑄件，而新一代航空發動機對結構設計非常苛刻，其采用熔模鑄件往往存在巨大壁厚差，熔模鑄造過程中極易產生熱裂現象，降低鑄件出品率。

經對現有技術的文獻檢索發現：

申請號為201210265562.X的中國發明專利涉及到一種評價定向凝固柱晶高溫合金熱裂傾向性的方法。該專利針對定向凝固葉片薄壁特點，建立薄壁管狀定向凝固試樣裝置，較好的評價了定向凝固柱晶高溫合金的熱裂傾向性，其不足之處在于未考慮實際鑄件中存在大量變截面問題，也無法應用于等軸晶鑄件熱裂傾向評價。

申請號為201120417404.2的中國發明專利涉及到一種合金熱裂傾向測定裝置。該專利設計的熱裂測定裝置結構簡單、操作方便，且具有廣泛的材料適用性。但是該專利僅能評價材料本身的熱裂傾向性能，未考慮實際鑄件結構對鑄造熱裂傾向性的影響。

申請號為201310029899.5的中國發明專利涉及到精密鑄鋼件裂紋敏感性測試的方法及其測試模型，該專利采用網格型模型，網格過渡處采用不同的圓角尺寸，網格筋采用不同厚度，其優點是能有效預測不同材料和工藝參數在精密鑄造過程中出現裂紋的趨勢，但是該專利設計過于復雜，網格之間相互影響嚴重，降低了熱裂傾向評價結果的準確性。

發明內容

本發明目的在于克服現有鑄造熱裂傾向性評價的不足，提供一種用于評價高溫合金熔模鑄造過程熱裂傾向性的鑄件及其評價方法，以期為鑄造工藝設計提供指導，提高評價結果的準確性。

根據本發明的一個方面，提供一種用于評價高溫合金熔模鑄造過程熱裂傾向性的鑄件，所述熔模鑄件采用超大變截面系數(變截面系數范圍8:1～64:1)的臺階測試模型，該模型包括一個圓柱體，所述的圓柱體底部連接有四對厚度不同的薄板，圓柱體頂部中心連接在直澆道底部，直澆道頂部連接圓臺形澆口。

優選地，所述圓柱體厚度為32mm，直徑為100mm，圓柱體為薄板提供液態金屬補縮。

優選地，所述四對不同厚度的薄板，以圓柱體的圓心為中心，呈“米”字型對稱分布，且呈一條直線布置的薄板厚度相同，四對薄板的厚度分別為0.5mm、1mm、2mm、4mm，寬度為20mm，長度范圍為75mm～200mm。這些薄板與圓柱體底面直接相連，共同組成了熱裂評價的臺階結構。

優選地，所述直澆道直徑范圍25mm～50mm，高度為200mm。金屬液通過直澆道流入薄板與圓柱體組成的臺階結構，直澆道設計為圓柱型結構既保證了與臺階結構相對應的對稱性結構，又能保證熔體流動的穩定性。

優選地，所述圓臺形澆口，澆口尺寸為上底直徑范圍25mm～50mm，下底直徑范圍80mm～150mm，高度100mm。澆包中金屬液首先澆入圓臺形澆口，通過圓臺形澆口順流而下進入直澆道，最后進入熔模鑄件的臺階結構。

優選地，所述四對不同厚度的薄板，薄板長度范圍75mm～200mm，直澆道直徑范圍25mm～50mm，圓臺形澆口下底直徑范圍80mm～150mm。

根據發明的另一個方面，提供一種用于高溫合金熔模鑄件熱裂傾向性評價的方法，該方法具體步驟為：

步驟一，鑄件設計，分別壓制用于評價高溫合金熔模鑄造過程熱裂傾向性的鑄件和該熔模鑄件的澆注系統蠟模，并進行蠟模組裝；澆注系統指的是直澆道和圓臺形澆口兩部分；金屬液通過這兩部分進入所述鑄件；

步驟二，按照傳統的漿料配方制作面層漿料和背層漿料，通過手工沾漿淋砂工藝制作陶瓷模殼，陶瓷模殼在脫蠟釜中脫蠟，高溫焙燒后保溫等待澆注；

步驟三，在真空條件下，高溫合金原料在氧化鋁坩堝中加熱熔化，保溫精煉后，降溫至澆注溫度，平穩快速的澆注到預熱的陶瓷模殼中，在空氣中冷卻，型殼清理后得到用于評價高溫合金熔模鑄造過程熱裂傾向性的鑄件；

步驟四，觀察不同厚度薄板與圓柱體連接處是否存在熱裂紋以及熱裂紋長度，用不出現熱裂紋的最大變截面系數(圓柱體厚度/出現熱裂最大薄板厚度)和熱裂紋長度來判定熔模鑄件熱裂傾向性大小。

與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：