CN101941053A - 一种高复杂程度平板类高温合金铸件的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种高复杂程度平板类高温合金铸件的制备方法，其特征在于：首先制备陶瓷型芯，将其放入模具中制备蜡模，对陶瓷型芯进行定位，然后组合蜡模；将蜡模进行涂料、脱蜡、焙烧，然后装箱，浇注，最后进行脱芯，制得铸件。为了适应高温合金铸件结构日益复杂化、零件质量轻化化的需求，本发明具体提出了一种薄壁且存在复杂内部空腔结构的现代高温合金铸件的制备方法，其填补了技术空白，具有较大的经济和社会价值。
Description
技术领域
本发明涉及高温合金铸造技术，特别提供了一种高复杂程度平板类高温合金铸件的制备方法。
背景技术
铸造高温合金是高温合金领域中极为重要的一大类，由于对铸造合金组织性能研究的日益深入和各种先进熔炼及铸造技术的推动，铸造高温合金的性能不断提高，种类和应用范围不断扩大，目前及将来相当长的一段时间内将占据主导地位。现代航空、航天发动机的高性能对高温合金铸件提出了新的要求，特别是为了适应现代超高性能发动机的需求，高温合金铸件结构日益复杂化、零件质量轻化化。薄壁空腔结构是现代高温合金铸件的一个典型特征。这种铸件一般壁厚不到2mm，同时，铸件还存在复杂内部空腔结构。平板类复杂铸件如图一。这将给铸件的制备带来了一定的难度。
发明内容
本发明的目的是提供一种技术效果更好的高复杂程度平板类高温合金铸件的制备方法。
本发明一种高复杂程度平板类高温合金铸件的制备方法，其特征在于：首先制备陶瓷型芯，将其放入模具中制备蜡模，对陶瓷型芯进行定位，然后组合蜡模；将蜡模进行涂料、脱蜡、焙烧，然后装箱，浇注，最后进行脱芯，制得铸件。
本发明所述高复杂程度平板类高温合金铸件的制备方法中，优选还包括以下内容：陶瓷型芯具体采用以下三种之一或其组合：石英管型芯、硅基陶瓷型芯、氧化铝基陶瓷型芯。在蜡模上可以设置加强筋，
陶瓷型芯间定位采用金属铂丝，钨铼合金丝或镍铬合金丝。
铸件为立式位置底注式环形浇注方式，以保证充型平稳和充型良好。
所述高复杂程度平板类高温合金铸件的制备方法中，蜡模优选采用刚玉涂料或者铝矾土，涂料的粉液比为2∶1；面层粉料为刚玉粉或锆英粉。
所述高复杂程度平板类高温合金铸件的制备方法中，装箱方式为松散式(采用松装方法装箱)，模壳用保温材料包裹，添箱材料为焙烧过的模壳皮材料及部分型砂。
模壳预热温度为800℃-1100℃，铸件浇注温度为合金液相线上100℃-300℃，浇注时间1-60秒。
陶瓷型芯优选采用化学方法脱除，具体采用下述方式之一：用碱溶液脱除、熔融碱液、氟盐。脱芯后清洗即可制得铸件。
为了适应高温合金铸件结构日益复杂化、零件质量轻化化的需求，本发明具体提出了一种薄壁且存在复杂内部空腔结构的现代高温合金铸件的制备方法，其填补了技术空白，具有较大的经济和社会价值。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为铸件结构示意图；
图2为铸件蜡模示意图；
图3为平板铸件图。
具体实施方式
实施例1
首先选用高纯度石英管，石英管直径为3毫米，将石英管放置在模具中，制备长为200毫米，宽为100毫米，高为5毫米的蜡模，蜡模壁厚为1毫米，石英管外壁间距为1毫米，石英管中一端为固定端，一端为自由端，自由端在石英管径向和轴向的空隙具体数值为：径向为50微米，轴向为2毫米，石英管间采用铂丝定位。将蜡模进行涂料，具体涂料工艺为：面层涂料选用320目刚玉粉，粘结剂为硅溶胶，粉液比为2∶1，空气温度为25℃，相对湿度为50％，第一层涂完面层涂料后干燥时间为4小时，第二层涂面层涂料为320目刚玉涂料，撒砂材料为80目电熔刚玉，干燥时间8小时，第三层为涂料为200目刚玉涂料，撒砂材料为60目电熔刚玉粉，干燥时间8小时，第四层至第六层为100目刚玉涂料，撒砂材料为36目电熔刚玉粉，干燥时间6小时，第七层至第九层为80目刚玉涂料，24目电熔刚玉粉，干燥时间6小时，最后封浆处理；然后对模壳进行脱蜡处理，脱蜡处理采用热蒸汽，温度为150℃，时间3小时；对脱蜡后的模壳进行焙烧，焙烧温度为900℃，时间3小时；模壳制备完毕后，将模壳用石棉包裹起来，装入砂箱，添箱材料为壳皮材料，将模壳预热到1050℃，保温时间为5小时；选用K441合金，在真空炉内熔炼，熔炼完毕后，选择浇注温度为1600℃，快速浇注，浇注完毕后，待冷却到室温时，清理铸件；然后将铸件放入NaOH水溶液中，加热到80℃-90℃，煮6小时后取出铸件并进行清洗，最后对铸件进行抛光处理。所得铸件见图三。
实施例2
首先选用高纯度石英管，石英管直径为3毫米，将石英管放置在模具中，制备长为200毫米，宽为100毫米，高为5毫米的蜡模，蜡模壁厚为1毫米，石英管外壁间距为1毫米，石英管中一端为固定端，一端为自由端，自由端在石英管径向和轴向的空隙具体数值为：径向为50微米，轴向为2毫米，石英管间定位采用铂丝。将蜡模进行涂料，具体涂料工艺为：涂料选用320目刚玉粉，粘结剂为硅溶胶，粉液比为2∶1，空气温度为25℃，相对湿度为50％，第一层涂完面层涂料后干燥时间为4小时，第二层涂料为320目刚玉涂料，撒砂材料为80目锆英粉，干燥时间8小时，第三层为涂料为200目刚玉涂料，撒砂材料为60目锆英粉，干燥时间8小时，第四层至第六层涂料为100目刚玉涂料，撒砂材料为36目煤矸石，干燥时间6小时，第七层至第九层涂料为60煤矸石涂料，撒砂材料为24目煤矸石，干燥时间6小时，最后封浆处理；然后对模壳进行脱蜡处理，脱蜡处理采用热蒸汽，温度为150℃，时间3小时；对脱蜡后的模壳进行焙烧，焙烧温度为850℃，时间3小时；模壳制备完毕后，将模壳用石棉包裹起来，装入砂箱，添箱材料为壳皮材料，将模壳预热到1000℃，保温时间为5小时；选用K441合金，在真空炉内熔炼，熔炼完毕后，选择浇注温度为1620℃，快速浇注，浇注完毕后，待冷却到室温时，清理铸件；然后将铸件放入NaOH-KON水溶液中，加热到80℃-90℃，煮6小时后取出铸件并进行清洗，最后对铸件进行抛光处理。
实施例3
首先选用二氧化硅陶瓷型芯，型芯直径为3毫米，长度为215毫米，将型芯放置在模具中，制备长为200毫米，宽为100毫米，高为5毫米的蜡模，蜡模壁厚为1毫米，型芯外壁间距为1毫米，型芯一端为固定端，长10毫米，一端为自由端，长5毫米，自由端在径向和轴向的空隙具体数值为：径向为50微米，轴向为2毫米，陶瓷型芯间采用钨铼丝定位。蜡模制备完毕后，将蜡模进行涂料，具体涂料工艺为：面层涂料选用320目刚玉粉，粘结剂为硅溶胶，粉液比为2∶1，空气温度为20℃，相对湿度为60％，第一层涂完面层涂料后干燥时间为4小时，第二层涂料为320目刚玉涂料，撒砂材料为80目电熔刚玉，干燥时间8小时，第三层为涂料为200目煤矸石涂料，撒砂材料为60目煤矸石粉，干燥时间8小时，第四层至第六层涂料为120目煤矸石涂料，撒砂材料为36目煤矸石粉，干燥时间6小时，第七层至第九层为100目煤矸石涂料，撒砂为24目煤矸石粉，干燥时间6小时，最后封浆处理；然后对模壳进行脱蜡处理，脱蜡处理采用热蒸汽，温度为150℃，时间3小时；对脱蜡后的模壳进行焙烧，焙烧温度为900℃，时间3小时；模壳制备完毕后，将模壳用石棉包裹起来，装入砂箱，添箱材料为壳皮材料，将模壳预热到1050℃，保温时间为5小时；选用K418合金，在真空炉内熔炼，熔炼完毕后，选择浇注温度为1600℃，快速浇注，浇注完毕后，待冷却到室温时，清理铸件；然后将铸件放入熔融NaOH和KOH液中，二者的比例为1∶1，加热到190℃-260℃，煮6小时后取出铸件并进行清洗，最后对铸件进行抛光处理。
实施例4
首先选用氧化铝陶瓷型芯，型芯直径为3毫米，长度为215毫米，将型芯放置在模具中，制备长为200毫米，宽为100毫米，高为5毫米的蜡模，蜡模壁厚为1毫米，型芯外壁间距为1毫米，型芯一端为固定端，长10毫米，一端为自由端，长5毫米，自由端在径向和轴向的空隙具体数值为：径向为50微米，轴向为2毫米，陶瓷型芯间采用钨铼丝定位。蜡模制备完毕后，将蜡模进行涂料，具体涂料工艺为：面层涂料选用320目刚玉粉，粘结剂为硅溶胶，粉液比为2∶1，空气温度为20℃，相对湿度为60％，第一层涂完面层涂料后干燥时间为4小时，第二层涂料为320目刚玉涂料，撒砂材料为80目电熔刚玉，干燥时间8小时，第三层为涂料为200目煤矸石涂料，撒砂材料为60目煤矸石粉，干燥时间8小时，第四层至第六层涂料为120目煤矸石涂料，撒砂材料为36目煤矸石粉，干燥时间6小时，第七层至第九层为100目煤矸石涂料，撒砂为24目煤矸石粉，干燥时间6小时，最后封浆处理；然后对模壳进行脱蜡处理，脱蜡处理采用热蒸汽，温度为150℃，时间3小时；对脱蜡后的模壳进行焙烧，焙烧温度为900℃，时间3小时；模壳制备完毕后，将模壳用石棉包裹起来，装入砂箱，添箱材料为壳皮材料，将模壳预热到1050℃，保温时间为5小时；选用K418合金，在真空炉内熔炼，熔炼完毕后，选择浇注温度为1600℃，快速浇注，浇注完毕后，待冷却到室温时，清理铸件；然后将铸件放入熔融NaOH和KOH液中，二者的比例为1∶2，加热到350℃-460℃，煮10小时后取出铸件并进行清洗，最后对铸件进行抛光处理。
实施例5
一种高复杂程度平板类高温合金铸件的制备方法：首先制备陶瓷型芯，将其放入模具中制备蜡模，在蜡模上设置加强筋，对陶瓷型芯进行定位，然后采用立式底注浇注系统组合蜡模；将蜡模进行涂料、脱蜡、焙烧，然后采用松装方法装箱，浇注，最后采用化学方法进行脱芯，清洗后制得铸件。
所述陶瓷型芯具体采用以下三种之一或其组合：石英管型芯、硅基陶瓷型芯、氧化铝基陶瓷型芯。
陶瓷型芯间定位采用金属铂丝，钨铼合金丝或镍铬合金丝。
铸件为立式位置底注式环形浇注方式，以保证充型平稳和充型良好。
所述高复杂程度平板类高温合金铸件的制备方法中，蜡模采用刚玉涂料或者铝矾土，涂料的粉液比为2∶1；面层粉料为刚玉粉或锆英粉。
所述高复杂程度平板类高温合金铸件的制备方法中，装箱方式为松散式(采用松装方法装箱)，模壳用保温材料包裹，添箱材料为焙烧过的模壳皮材料及部分型砂。
模壳预热温度为800℃-1100℃，铸件浇注温度为合金液相线上100℃-300℃，浇注时间1-60秒。
陶瓷型芯采用化学方法脱除，具体采用下述方式之一：用碱溶液脱除、熔融碱液、氟盐。脱芯后清洗即可制得铸件。
Claims (8)
1.一种高复杂程度平板类高温合金铸件的制备方法，其特征在于：首先制备陶瓷型芯，将其放入模具中制备蜡模，对陶瓷型芯进行定位，然后组合蜡模；将蜡模进行涂料、脱蜡、焙烧，然后装箱，浇注，最后进行脱芯，制得铸件。
2.按照权利要求1所述高复杂程度平板类高温合金铸件的制备方法，其特征在于：陶瓷型芯具体采用以下三种之一或其组合：石英管型芯、硅基陶瓷型芯、氧化铝基陶瓷型芯。
3.按照权利要求2所述高复杂程度平板类高温合金铸件的制备方法，其特征在于：陶瓷型芯间定位采用金属铂丝，钨铼合金丝或镍铬合金丝。
4.按照权利要求1所述高复杂程度平板类高温合金铸件的制备方法，其特征在于：铸件为立式位置底注式环形浇注方式。
5.按照权利要求1所述高复杂程度平板类高温合金铸件的制备方法，其特征在于：所述高复杂程度平板类高温合金铸件的制备方法中，蜡模采用刚玉涂料或者铝矾土，涂料的粉液比为2∶1；面层粉料为刚玉粉或锆英粉。
6.按照权利要求1所述高复杂程度平板类高温合金铸件的制备方法，其特征在于：装箱方式为松散式，模壳用保温材料包裹，添箱材料为焙烧过的模壳皮材料及部分型砂。
7.按照权利要求1～6其中之一所述高复杂程度平板类高温合金铸件的制备方法，其特征在于：模壳预热温度为800℃-1100℃，铸件浇注温度为合金液相线上100℃-300℃，浇注时间1-60秒。
8.按照权利要求7所述高复杂程度平板类高温合金铸件的制备方法，其特征在于：陶瓷型芯采用化学方法脱除，具体采用下述方式之一：用碱溶液脱除、熔融碱液、氟盐。
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