[發(fā)明專利]一種大型復雜輪盤類結構精鑄件的制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910533504.2
• 申請日: 2019-06-19
• 公開（公告）號: CN110170618A
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發(fā)明（設計）人: 葉荔華;楊金俠;周亦胄;孫曉峰
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: B22C9/28
• 分類號: B22C9/28;B22C7/02;B22C9/04;B22D46/00
• 代理公司: 沈陽優(yōu)普達知識產(chǎn)權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本發(fā)明涉及精密鑄造和材料制備技術領域，具體為一種大型復雜輪盤類結構精鑄件的制備方法。首先制作蠟模模組，準備澆注系統(tǒng)和壓制蠟件，組焊蠟型。接著按特定的制殼工藝參數(shù)制備型殼。最后，采用Procast數(shù)值模擬技術和高溫合金數(shù)據(jù)庫進行澆注過程模擬，設計出精密鑄造工藝參數(shù)范圍。并按確定的鑄造工藝參數(shù)在真空下澆注、冷卻、清理和檢測。本發(fā)明操作簡單，容易控制，可以直接應用于生產(chǎn)實際，具有很大的實用性和可控性，有利于提高零件的質(zhì)量和性能。本發(fā)明解決大型輪盤類結構精鑄件冶金缺陷容易形成的問題，能夠切實有效地解決鑄件合格率低和成本增加的問題，具有較高的經(jīng)濟效益和長遠的應用前景。

技術領域：

本發(fā)明涉及精密鑄造和材料制備技術領域，具體為一種大型復雜輪盤類結構精鑄件的制備方法。

背景技術：

大型復雜輪盤類結構精鑄件(如：大尺寸葉輪、渦輪盤等)是高兆瓦工業(yè)燃機、艦船發(fā)動機上的關鍵件，應用廣泛，需求量大。這類零件所處的工作條件和環(huán)境十分惡劣，需要在較高的溫度和較大的氣動載荷、機械載荷條件下服役，同時還要承受高溫氧化和熱腐蝕作用。它們的功能是在燃氣作用下，高速轉動，把燃氣的勢能和壓力轉化為機械能，產(chǎn)生巨大的功率。這就對零件提出較高的要求：足夠的強韌性、較高的高溫壽命和抗腐蝕氧化能力。

大尺寸葉輪、渦輪盤等零件結構比較復雜，內(nèi)部是厚大的實心坯體，外部是一圈薄壁小尺寸葉片，厚薄不均，總體尺寸大。采用常規(guī)鑄造方法容易產(chǎn)生冶金缺陷和變形問題，合格率低，成本高，而且達不到質(zhì)量要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種大型復雜輪盤類結構精鑄件的制備方法，適用于所有金屬材料的鑄造過程，特別適用于輪盤類結構件的精密鑄造過程，解決這類零件合格率低、成本高問題。

本發(fā)明的技術方案是：

一種大型復雜輪盤類結構精鑄件的制備方法，包括如下步驟：

(1)制作蠟模模組

蠟模模組由澆注系統(tǒng)和蠟件組成，澆注系統(tǒng)由中溫返回模料組焊制成，放置時間36～120h；蠟件由中溫模料壓制而成，放置時間1～8h；組合后的蠟模模組放置時間1～8h；

(2)制造專用型殼

先將面層漿體均勻涂覆于蠟模模組上形成面層，后將背層漿體涂覆于面層上，經(jīng)過干燥和焙燒后，制成殼厚5.5～15.0mm的復合型殼；

(3)澆注鑄件

型殼預燒溫度在200～900℃范圍內(nèi)，時間1～8h，在溫度1500～1600℃條件下澆注成鑄件；

(4)型殼清理與檢驗。

所述的大型復雜輪盤類結構精鑄件的制備方法，步驟(2)中，型殼由電熔剛玉砂做面層，其粒度組成和質(zhì)量份數(shù)為：320目50～80份、1000目10～30份和100目5～20份。

所述的大型復雜輪盤類結構精鑄件的制備方法，電熔剛玉砂面層數(shù)量2～5層，厚度0.5～3mm。

所述的大型復雜輪盤類結構精鑄件的制備方法，型殼由電熔石英砂做背層，其粒度組成和質(zhì)量份數(shù)為：60目30～50份、30目10～30份、16目5～20份。

所述的大型復雜輪盤類結構精鑄件的制備方法，電熔石英砂背層數(shù)量3～6層，厚度1～5mm。

所述的大型復雜輪盤類結構精鑄件的制備方法，步驟(3)中，采用Procast數(shù)值模擬技術和高溫合金數(shù)據(jù)庫進行澆注過程模擬，預測冶金缺陷和相形成等情況，設計精密鑄造工藝參數(shù)范圍。

所述的大型復雜輪盤類結構精鑄件的制備方法，澆注工藝參數(shù)：溫度1500～1600℃，時間≤10s；鑄件冷卻工藝參數(shù)：冷速5～30℃/min，時間≤10s。