CN102317008B - 具有补偿体的镍基铸造构件和用于制造镍基铸造构件的方法 - Google Patents

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Abstract

一种具有补偿体(3、4、5)的镍基铸造构件，所述补偿体浇铸在铸造构件(1)内，并且因此填满在镍基材料(1)内构成的空腔(2)，其中所述补偿体(3、4、5)由包围它的所述镍基材料压缩，使得在通过铸造制造所述铸造构件时，在所述铸造构件(1)冷却后，所述补偿体(3、4、5)因包围它的所述镍基材料的收缩而变形，从而防止在镍基材料内由于收缩而导致的裂纹形成。

Description

具有补偿体的镍基铸造构件和用于制造镍基铸造构件的方法
技术领域
本发明涉及一种镍基铸造构件以及一种用于制造镍基铸造构件的方法，其中镍基铸造构件尤其为蒸汽轮机壳体。
背景技术
蒸汽轮机例如用在蒸汽发电站中，具有直至620℃的新鲜蒸汽温度和直至1000MW的轴功率。值得追求的是，为了提高蒸汽发电站的效率，尽可能高地选择新鲜蒸汽温度，其中力求直至720℃的新鲜蒸汽温度。尤其蒸汽轮机的壳体的区域与新鲜蒸汽接触，使得为此基于强度原因必须使用镍基材料。与之相关的尤其是蒸汽轮机的高压内壳、中压内壳和阀。此外，直至1000MW的轴功率蒸汽轮机的部件具有大的重量，使得至少能够部分地超出可制造性和可操作性的极限。用于蒸汽轮机的部件的镍基合金的使用导致高的制造成本，其中这些部件的制造时间长。此外，基于由镍基合金组成的材料，部件的如铣削、拉削或钻孔的切削加工是复杂的且耗费的。
发明内容
本发明的目的是，提供一种镍基铸造构件，其可通过用于制造该镍基铸造构件的方法简单地制造。
根据本发明的镍基铸造构件具有补偿体，所述补偿体浇铸在铸造构件内，并且因此填满在镍基材料内构成的空腔，其中补偿体由包围它的镍基材料压缩，使得在通过铸造制造铸造构件时，在所述铸造构件冷却后，补偿体因包围它的镍基材料的收缩而变形，从而防止在镍基材料内由于收缩而导致的裂纹形成。
补偿体优选形成为，使得在收缩前为空心体，所述空心体在收缩后塌陷并且因此毁坏。此外优选的是，补偿体构成为实心体，所述实心体的材料在铸造前具有至少这样高的多孔性，使得由于收缩，在实心体的材料内的孔被压到一起。优选的是，补偿体的材料为陶瓷。
可替代地优选的是，补偿体构成为空心体，所述空心体从接合部开缝，在收缩后空心体在所述接合部处搭接。此外，作为替代形式优选的是，补偿体形成为空心体，所述空心体由至少两个壳元件组合而成，其中在收缩后壳元件在它们的边缘处相互搭接。此外，可替代地优选的是，补偿体形成为具有栅格结构，所述栅格结构限定补偿体的封闭的外表面。在这种情况下优选的是，补偿体的材料为钢。
此外，补偿体优选包覆有分隔层，借助所述分隔层防止补偿体连结在包围它的镍基材料上。镍基材料优选具有混晶硬化合金。
优选的是，镍基铸造构件为蒸汽轮机壳体。在此，优选的是，空腔为在镍基铸造构件中设有的通道和/或在镍基铸造构件中设有的侧凹部。
根据本发明的用于制造镍基铸造构件的方法具有下列步骤：在插入补偿体情况下铸造所述镍基铸造构件，其中所述补偿体构成为空心体，所述空心体从接合部开缝；冷却所述镍基铸造构件，其中通过冷却，所述补偿体进行收缩，使得所述空心体在所述开缝的接合部处搭接。或者根据本发明的用于制造镍基铸造构件的方法具有下列步骤：在插入补偿体情况下铸造所述镍基铸造构件，其中所述补偿体构成为空心体，所述空心体由至少两个壳元件组合而成；冷却所述镍基铸造构件，其中通过冷却，所述补偿体进行收缩，使得所述空心体的所述壳元件在它们的边缘处相互搭接。优选的是，在精加工镍基铸造构件时从该镍基铸造构件中去除补偿体。
因此，补偿体浇铸在镍基铸造构件中，从而由补偿体限定空腔。补偿体由于在镍基材料硬化时的收缩过程而变形或毁坏，并且因此能够容易地去除。因此，在收缩过程中防止在镍基铸造构件中的裂纹形成。根据本发明，通过补偿体设置有其结构的有针对性的脆化，补偿体如镍基材料一样以较强的可变形性构成。由于借助补偿体在镍基铸造构件中提供空腔，因此有利地降低了用于镍基铸造构件的熔化重量。此外，借助镍基铸造构件能够实现在结构上复杂的实施方式，所述实施方式不可通过实心铸件的加工转换。混晶硬化合金具有的优点是，在镍基铸造构件的随后的热处理中，在临界半径、空腔或过渡部上不出现因组织结构或因离析而产生的应力。因此，防止在镍基铸造构件内的裂纹形成。
通过在考虑镍基材料的收缩特性的情况下通过浇铸补偿体在镍基铸造构件内根据本发明限定地产生空腔，能够防止在镍基铸造构件内的裂纹形成。如果补偿体设置有分隔层，那么可防止补偿体连结在镍基材料上，其中能够在镍基铸造构件的精加工的情况下去除补偿体。
有利的是，根据本发明的镍基铸造构件能够具有复杂的几何形状，其中因此不影响镍基制造构件的强度。此外，缩短了镍基铸造构件的加工时间，并且由于设有空腔也减少了镍基铸造构件的重量。因此，在使用与在不构成空腔的情况下所使用的材料相同的材料时，按照趋势可制造较大的镍基铸造构件。
附图说明
下面借助于所附的示意图阐述根据本发明的镍基铸造构件的优选的实施形式。附图示出：
图1示出通过蒸汽轮机的断面的横截面图；以及
图2至5示出补偿体的横截面图。
具体实施方式
如在图1中所示，蒸汽轮机壳体1具有空腔2。空腔2由补偿体3填满。根据图2，补偿体3为构成为实心体的陶瓷体4，所述陶瓷体的材料在铸造蒸汽轮机壳体1之前至少具有高的多孔性，使得由于陶瓷体4的收缩，在空腔2内陶瓷体的孔被挤压到一起。在图3中示出作为钢体5的补偿体3，所述钢体构成为空心体6。空心体6的外表面设置有分隔层7，借助所述分隔层可防止空心体6连结在空腔2内。
在图4中示出空心体6的第一实施形式，其中空心体6构成圆筒体。空心体6设置有缝隙，所述缝隙沿空心体6的纵向方向延伸，其中在空心体6的缝隙8处具有第一接片9和第二接片10，其中当空心体6沿径向方向压到一起时，第一接片9和第二接片10相互搭接地设置。在图5中示出空心体6的第二实施形式，所述空心体6由两个半圆筒形的壳元件11、12形成。沿空心体6的纵向方向，壳元件11、12分别具有边缘13，其中壳元件11、12的边缘13径向相互偏移，使得第二壳元件12的边缘13径向地设置在第一壳元件11的边缘13内。在空心体6径向压到一起时，第一壳元件11的边缘13沿空心体6的圆周方向在第二壳元件12的边缘13上相互滑动，从而减少空心体6的径向延伸。

Claims (3)

1.一种用于制造镍基铸件的方法，具有下列步骤：
在插入补偿体(3、4、5)情况下铸造所述镍基铸造构件(1)，其中所述补偿体(3、4、5)构成为空心体(6)，所述空心体从接合部(8)开缝；
冷却所述镍基铸造构件(1)，其中通过冷却，所述补偿体(3、4、5)进行收缩，使得所述空心体(6)在所述开缝的接合部(8)处搭接。
2.一种用于制造镍基铸件的方法，具有下列步骤：
在插入补偿体(3、4、5)情况下铸造所述镍基铸造构件(1)，其中所述补偿体(3、4、5)构成为空心体(6)，所述空心体由至少两个壳元件(11、12)组合而成；
冷却所述镍基铸造构件(1)，其中通过冷却，所述补偿体(3、4、5)进行收缩，使得所述空心体(6)的所述壳元件(11、12)在它们的边缘(13)处相互搭接。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在精加工所述镍基铸造构件(1)时，从所述镍基铸造构件中去除所述补偿体(3、4、5)。
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