[發(fā)明專利]一種大型曲面葉片板坯的電渣熔合制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610783482.1
• 申請日: 2016-08-31
• 公開（公告）號: CN107774962B
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 婁延春;熊云龍;陳瑞;王安國;宋照偉;王云霞
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽鑄造研究所
• 主分類號: B22D23/10
• 分類號: B22D23/10;B22D19/04
• 代理公司: 沈陽晨創(chuàng)科技專利代理有限責(zé)任公司 21001
• 代理人: 崔曉蕾

本發(fā)明提供了一種大型曲面葉片板坯的電渣熔合制造方法，特別是對于寬厚比大、薄厚度不均勻的大型曲面葉片板坯類鑄件效果更好。首先根據(jù)曲面葉片板坯外形尺寸，將充型難度大的部分首先利用電渣熔鑄技術(shù)制作出預(yù)制曲面板坯，放置在結(jié)晶器側(cè)邊。再利用電渣熔合工藝將自耗電極熔化的金屬液與放置在結(jié)晶器內(nèi)的1塊或2塊電渣預(yù)制板坯熔合在一起，形成大型曲面葉片板坯鑄件。采用該方法制備的大曲面葉片板坯鑄件內(nèi)部及表面質(zhì)量良好，可提高材料利用率、縮短加工工期，提高質(zhì)量，特別是具有較高抗疲勞性能、較高抗裂紋生成和擴展性能。該工藝更適合生產(chǎn)寬厚比＞10、單重在10噸以上的大型或超大型曲面葉片板坯鑄件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到大寬厚比曲面鑄件制造工藝，特別提供了一種大型曲面葉片板坯的電渣熔合制造方法。

背景技術(shù)

裝備制造領(lǐng)域，經(jīng)常用到各種不規(guī)則的寬厚板類鑄鍛件，其特點是寬厚比大、斷面形狀不規(guī)則等。作為高端裝備的重要基礎(chǔ)部件之一，這種異形板類鑄件的質(zhì)量要求極為嚴格。例如：水輪發(fā)電機葉片鑄件的質(zhì)量問題幾乎制約了水輪機組的整體運行壽命。

目前國內(nèi)外生產(chǎn)此類鑄鍛件的方法主要有：普通砂型鑄造、鍛造和電渣熔鑄三種工藝方法。

(1)受工藝本身局限性影響，普通砂型鑄造產(chǎn)品常因內(nèi)部質(zhì)量較差難以滿足使用要求；(2)采用鍛扎板坯生產(chǎn)的寬厚板類鑄鍛件內(nèi)部質(zhì)量固然很好，但金屬利用率極低，生產(chǎn)成本和工期大幅增加，且違背綠色制造理念；(3)電渣熔鑄可根據(jù)產(chǎn)品外形輪廓直接生產(chǎn)出滿足要求的寬厚板類鑄鍛件，凝固質(zhì)量和力學(xué)性能優(yōu)異，可達到同材質(zhì)鍛軋材標(biāo)準(zhǔn)。目前，發(fā)明人采用電渣熔鑄方法已生產(chǎn)出整體葉片壓坯，并已取得了發(fā)明專利(一種水輪機葉片壓坯的電渣熔鑄制造方法，公開號：CN 104174834A)。但該工藝只對寬厚比相對較小的板坯類鑄件有效，對于寬厚比大(寬厚比＞10)、斷面形狀復(fù)雜的大型板坯類鑄件，受自耗電極制作及結(jié)晶器冷卻條件限制，電渣熔鑄產(chǎn)生的金屬液不能充分溢流到薄邊最遠區(qū)域，造成鑄件薄邊成形質(zhì)量不好，限制了該方法的進一步應(yīng)用。

除上述三種方法可生產(chǎn)寬厚板類鑄鍛件外，日本專利(JP 1999019791A)和中國專利(公開號：CN 102029378A)還各自提出了一種將兩塊原始坯料利用電渣工藝熔合在一起的新方法。但這兩種方法只適用于等厚鋼板或者鑄錠的熔接，對于橫截面為不規(guī)則形狀的大寬厚比鑄件很難適用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種大型曲面葉片板坯的電渣熔合制造方法，特別是對于寬厚比大、薄厚邊相差也較大的大型曲面葉片板坯類鑄件效果更好，該方法主要是利用電渣熔合工藝將自耗電極熔化的金屬液與提前放置在結(jié)晶器內(nèi)的1塊或2塊電渣預(yù)制板坯熔合在一起，形成大型曲面板坯鑄件。

本發(fā)明技術(shù)方案如下：

一種大型曲面葉片板坯的電渣熔合制造方法，其特征在于：首先根據(jù)曲面葉片板坯外形及斷面尺寸，將葉片板坯分為2-3個區(qū)域(見圖1-2)，其中：斷面厚度變化大、充型困難的單側(cè)或雙側(cè)部分提前用電渣熔鑄技術(shù)制作出預(yù)制曲面板坯，并提前放置在結(jié)晶器內(nèi)腔側(cè)邊；再利用電渣熔合工藝將自耗電極熔化的金屬液與放置在結(jié)晶器內(nèi)的1～2塊電渣預(yù)制板坯熔合在一起，最終形成大型曲面葉片板坯鑄件。

采用本發(fā)明所述方法所制備的大曲面葉片板坯鑄件其內(nèi)部及表面質(zhì)量良好，可提高材料利用率、縮短加工工期，提高質(zhì)量，特別是具有較高抗疲勞性能、較高抗裂紋生成和擴展性能。該工藝更適合生產(chǎn)寬厚比＞10、單重在10噸以上的大型或超大型曲面葉片板坯鑄件。

具體電渣熔合工藝步驟如下：

(1)、渣系與渣量控制：電渣熔合渣系的主要成分為質(zhì)量百分比：CaF₂：50～62％，Al₂O₃：25～35％，CaO：3～8％，微量成分加入量不高于渣系總質(zhì)量的5％；構(gòu)成多元渣系，其中微量成分為MgO、SiO₂、TiO₂之一種或多種，渣層厚度為曲面葉片板坯結(jié)晶器等效直徑的12～25％；