[發(fā)明專利]可消除變截面零件鑄造熱裂缺陷的陶瓷模殼及其成型方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710250276.9
• 申請(qǐng)日: 2017-04-17
• 公開（公告）號(hào): CN107008857B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王海偉;張瓊元;楊啊濤;張建平;鞏秀芳;楊功顯;王海洋;張松泉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)有限公司
• 主分類號(hào): B22C9/04
• 分類號(hào): B22C9/04;B22C9/22
• 代理公司: 成都蓉信三星專利事務(wù)所(普通合伙) 51106
• 代理人: 王統(tǒng)國

本發(fā)明公開了一種可消除變截面零件鑄造熱裂缺陷的陶瓷模殼及其成型方法。其中，所述陶瓷模殼具有匹配變截面零件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的澆鑄型腔，根據(jù)鑄造過程中鋼水在所述澆鑄型腔內(nèi)的凝固特性，所述澆鑄型腔內(nèi)具有對(duì)應(yīng)的熱節(jié)區(qū)域，所述陶瓷模殼外表面對(duì)應(yīng)熱節(jié)區(qū)域處具有內(nèi)凹型槽，所述內(nèi)凹型槽的寬度和長度與澆鑄型腔內(nèi)的熱節(jié)區(qū)域相對(duì)應(yīng)。本發(fā)明的陶瓷模殼在確保結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的同時(shí)，使陶瓷模殼的厚度實(shí)現(xiàn)有效、可靠地差異化控制，即本發(fā)明很好的消除了熱節(jié)位置的收縮應(yīng)力，避免熱裂缺陷的產(chǎn)生。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及精密鑄造工藝的熔模技術(shù)，具體是一種在精密鑄造工藝中，可消除變截面零件的鑄造熱裂缺陷的陶瓷模殼，以及該陶瓷模殼的成型方法。

背景技術(shù)

無余量熔模精密鑄造工藝是高溫合金零件（例如航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片或工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)葉片等）成型的最常用技術(shù)，其所成型的高溫合金零件具有良好的高溫力學(xué)性能，在服役條件苛刻的工業(yè)設(shè)備（例如航空發(fā)動(dòng)機(jī)或工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)等）中得到了廣泛應(yīng)用。

然而，無余量熔模精密鑄造工藝在高溫合金零件的成型過程中，經(jīng)常會(huì)使鑄件毛坯上出現(xiàn)一些鑄造缺陷，這尤其是以設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)為變截面的零件在精密鑄造中最為凸顯。

變截面零件在無余量熔模精密鑄造工藝中，最常見的鑄造缺陷為熱裂缺陷。造成這一鑄造缺陷的主要原因是：陶瓷模殼內(nèi)合金凝固時(shí)補(bǔ)縮不足以及凝固收縮產(chǎn)生的應(yīng)力。具體來說，匹配變截面零件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的陶瓷模殼的澆鑄型腔內(nèi)應(yīng)當(dāng)具有對(duì)應(yīng)的熱節(jié)區(qū)域，由于澆鑄型腔內(nèi)的熱節(jié)區(qū)域?qū)?yīng)的是變截面零件的截面突變部位，從而使陶瓷模殼內(nèi)的凝固鑄件在凝固收縮時(shí)，便會(huì)受到陶瓷模殼的阻礙而產(chǎn)生熱應(yīng)力，且凝固時(shí)容易補(bǔ)縮不足，從而在熱節(jié)區(qū)域處極易產(chǎn)生熱裂缺陷；以高溫合金葉片舉例來說，鑄造熱裂缺陷最常出現(xiàn)的部位便是葉冠（或緣板）與葉身或者榫根與葉身的連接段。

變截面零件在精密鑄造過程中所產(chǎn)生的熱裂缺陷，不僅嚴(yán)重影響著其成型質(zhì)量，而且還會(huì)降低變截面零件毛坯的合格率，甚至還會(huì)帶來安全隱患。因而，熱裂缺陷長期以來是變截面零件在精密鑄造過程中需要重點(diǎn)解決的技術(shù)難題。

有鑒于此，行業(yè)內(nèi)一直在積極探索如何有效、可靠地消除變截面零件在精密鑄造過程中的熱裂缺陷。目前，行業(yè)內(nèi)關(guān)于變截面零件在精密鑄造過程中的熱裂缺陷的消除，一般的研究重點(diǎn)在于精密鑄造的合金成分選擇、以及合金熔液的澆注工藝等技術(shù)方面，并未考慮陶瓷模殼結(jié)構(gòu)和成型工藝對(duì)熱裂缺陷的影響研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)目的在于：針對(duì)上述變截面零件的特殊性和現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀及不足，提供一種在保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的同時(shí)，能夠?qū)ψ兘孛媪慵木荑T造陶瓷模殼的厚度實(shí)現(xiàn)差異化控制，從而能夠可靠、有效地消除變截面零件鑄造熱裂缺陷的陶瓷模殼，以及該陶瓷模殼的成型方法。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其技術(shù)目的所采用的技術(shù)方案是，一種可消除變截面零件鑄造熱裂缺陷的陶瓷模殼，所述陶瓷模殼具有匹配變截面零件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的澆鑄型腔，根據(jù)鑄造過程中鋼水在所述澆鑄型腔內(nèi)的凝固特性，所述澆鑄型腔內(nèi)具有對(duì)應(yīng)的熱節(jié)區(qū)域，所述陶瓷模殼外表面對(duì)應(yīng)熱節(jié)區(qū)域處具有內(nèi)凹型槽，所述內(nèi)凹型槽的寬度和長度與澆鑄型腔內(nèi)的熱節(jié)區(qū)域相對(duì)應(yīng)。

作為優(yōu)選方案，所述陶瓷模殼外表面的內(nèi)凹型槽的寬度為1～10mm、深度為1～10mm，所述內(nèi)凹型槽處的陶瓷模殼的壁厚厚度為4～20mm。進(jìn)一步的，所述陶瓷模殼用于高溫合金葉片的鑄造成型。

一種上述可消除變截面零件鑄造熱裂缺陷的陶瓷模殼成型方法，包括下列步驟：

步驟1. 根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的變截面零件，制作蠟?zāi)＜罢礉{淋沙進(jìn)行陶瓷型殼初品制備；

步驟2. 在陶瓷型殼初品的外表面對(duì)應(yīng)熱節(jié)區(qū)域處，固定與熱節(jié)區(qū)域面積相對(duì)應(yīng)的蠟條；

步驟3. 在帶蠟條的陶瓷型殼初品外表面繼續(xù)沾漿淋沙進(jìn)行后續(xù)制殼，至要求厚度，確保蠟條的外表面在陶瓷型殼的外表面裸露可見；