[發明專利]一種熔模精密鑄造使用的空心陶瓷型芯填充方法

在審

• 申請號: 202010425105.7
• 申請日: 2020-05-19
• 公開（公告）號: CN111673050A
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 董加勝;王堯;劉心剛;徐正國;樓瑯洪
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: B22C9/10
• 分類號: B22C9/10;B22C9/12
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 于曉波

本發明公開了一種熔模精密鑄造使用的空心陶瓷型芯填充方法，屬于熔模精密鑄造技術領域。該方法為：用封堵料Ⅰ將空心陶瓷型芯的內腔的一端封堵；取24#剛玉砂從空心陶瓷型芯內腔的另一端灌入，將滿后，采用封堵料Ⅱ將空心陶瓷型芯內腔的另一端封堵；將一根木棒插入空心陶瓷型芯內腔；待空心陶瓷型芯兩端的封堵料完全凝固且干燥后，將木棒露出部分去掉，兩端外露面打磨光滑，無殘余顆粒；最后對陶瓷型芯外表面進行清理，不能留有料漿細砂殘余。本發明填充后的陶瓷型芯在熔模精密鑄造試驗中，外型始終保持完整，導熱性好，降低局部熱節，鑄件疏松傾向顯著降低，工藝穩定性極佳。

技術領域

本發明涉及熔模精密鑄造技術領域，具體涉及一種熔模精密鑄造使用的空心陶瓷型芯填充方法，該方法適用于燃氣輪機用大尺寸空心熱端部件熔模精密鑄造使用的空心陶瓷型芯的填充。

背景技術

隨著工業水平的不斷推進，社會對先進的燃氣輪機需求不斷上升。更加先進的燃氣輪機意味著需要進一步提升燃氣輪機燃燒室出口溫度，這便對燃氣輪機熱端部件的承溫能力提出了更高的要求。通常，采用提高合金材料自身承溫能力、增加熱端部件內部冷卻結構設計，以及添加熱端部件表面防護涂層三個有效手段來改善熱端部件的綜合承溫能力。然而，伴隨著熱端部件尺寸的不斷增大，其內部冷卻結構型腔尺寸也不斷增大，其工程制備難度也呈幾何倍數的增加。

目前，工程上往往主要采用陶瓷型芯來保證熱端部件內部冷卻結構型腔在熔模精密鑄造過程中的成形。但當熱端部件內部冷卻結構型腔尺寸(特別是截面面積)很大時，直接采用厚大實心陶瓷型芯在精密鑄造過程中極易引入熱節，從而在熱端部件鑄件毛坯中引入巨大的冶金缺陷風險。這樣，空心大尺寸等壁厚陶瓷型芯逐漸成為了燃氣輪機(超)大尺寸熱端部件內部冷卻結構型腔成形的主流選擇。

空心陶瓷型芯壓蠟前首先需要進行填充處理，所選填充材料一方面需要能夠提高空心陶瓷型芯室溫強度，以保障陶瓷型芯在壓蠟過程中的完整性；一方面，要求填充材料外露面的致密度與高溫強度(1550℃及以下)，以避免在精密鑄造過程中填充物脫落進而使鑄件引入夾雜缺陷；另一方面，要求填充物材料需要具有較高的導熱能力與較低的膨脹系數，使鑄件規避局部熱節風險的同時保證高溫澆注過程中陶瓷型芯的完整性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種熔模精密鑄造使用的空心陶瓷型芯填充方法，該填充方法能夠滿足燃氣輪機用大尺寸空心熱端部件精密鑄造中空心陶瓷型芯的填充需求，填充好的陶瓷型芯在60～88℃壓蠟條件下外型保持完整；在1550℃澆注條件下填充材料外露面無脫落情況出現；填充材料優異的導熱能力降低了鑄件熱節的產生風險，從而使鑄件疏松傾向明顯降低；同時，填充材料較低的膨脹系數避免了在高溫澆注過程中其在空心型芯中的過度膨脹導致的型芯破損。本發明方法結構設計合理，操作簡單，工藝穩定性高，實用性強，十分適合于工業推廣。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

一種熔模精密鑄造使用的空心陶瓷型芯填充方法，包括以下步驟：

(1)將待填充的空心陶瓷型芯表面處理清潔；

(2)用封堵料Ⅰ將空心陶瓷型芯的內腔的一端封堵；

(3)取24#剛玉砂從空心陶瓷型芯內腔的另一端灌入，將滿后，采用封堵料Ⅱ將空心陶瓷型芯內腔的另一端封堵；

(4)將一根木棒插入空心陶瓷型芯內腔；

(5)待空心陶瓷型芯兩端的封堵料完全凝固且干燥后，將木棒露出部分去掉，兩端外露面打磨光滑，無殘余顆粒；

(6)對陶瓷型芯外表面進行清理，不能留有料漿細砂殘余。

步驟(2)和步驟(3)中，所述封堵料Ⅰ和封堵料Ⅱ均是由60#剛玉砂與硅溶膠均勻混合而成，其中60#剛玉砂與硅溶膠的比例為100g：(20-45)ml。

步驟(2)和步驟(3)中，封堵層的厚度為6-15mm。