具体实施方式
以下将结合实施例对本发明技术方案作进一步地详述:
等轴晶铸件材料为高Ti含量铸造镍基高温合金IN792。铸件为高大厚壁圆筒结构,壁厚5mm~25mm,高130mm~500mm,外径260mm~500mm。本发明所述防止等轴晶高温合金铸件疏松的方法具体步骤如下:
1、壳型的制备:采用传统熔模精密铸造工艺制备铸件的蜡模和壳型;
2、壳型温度的选择:采用差热分析(DTA)或扫描量热分析(DSC)和等温凝固淬火试验(ISQ)结合的方式确定铸件所用高温合金的固液相线温度,范围在1210℃~1325℃。在固液相线温度区间采用等温凝固淬火试验确定所用高温合金枝晶间液体保持毛细管沟通的温度,范围在1290℃~1310℃,并将这一温度选为工艺的壳型温度;
3、壳型的加热与保温:将定向凝固真空感应熔炼炉壳型加热器的上下温区温度均设定于工艺选择的壳型温度,范围在1290℃~1310℃,加热到温后保温≥10min,确保壳型温度到温且均匀;
4、重熔与浇注:将高温合金锭重熔,当壳型保温时间≥10min,在不低于合金液相线温度1325℃下将合金液浇注进壳型空腔;
5、浇注后壳型的抽拉:浇注后壳型以一定的抽拉速度抽拉出加热区,范围在3mm/min~25mm/min确保合金枝晶间的液体通过毛细管始终保持沟通,直至壳型全部移出加热区抽拉结束。
实施例1
等轴晶铸件材料为高Ti含量铸造镍基高温合金IN792。铸件为高大厚壁圆筒结构,壁厚10mm,高135mm,外径260mm。采用本发明方法的具体步骤如下:
1、壳型的制备:采用传统熔模精密铸造工艺制备铸件的蜡模和壳型;
2、壳型温度的选择:采用差热分析(DTA)或扫描量热分析(DSC)和等温凝固淬火试验(ISQ)结合的方式确定铸件所用高温合金的固液相线温度,固相线为1210℃,液相线为1325℃。在固液相线温度区间采用等温凝固淬火试验确定所用高温合金枝晶间液体保持毛细管沟通的温度为1300℃,并将这一温度选为工艺的壳型温度;
3、壳型的加热与保温:将定向凝固真空感应熔炼炉壳型加热器的上下温区温度均设定于工艺选择的壳型温度,加热到温后保温15min,确保壳型温度到温且均匀;
4、重熔与浇注:将高温合金锭重熔,当壳型保温时间15min时,在不低于合金液相线温度下1465℃将合金液浇注进壳型空腔;
5、浇注后壳型的抽拉:浇注后壳型以一定的抽拉速度抽拉出加热区,在4mm/min确保合金枝晶间的液体通过毛细管始终保持沟通,直至壳型全部移出加热区抽拉结束。
实施例2
等轴晶铸件材料为高Ti含量铸造镍基高温合金IN792。铸件为高大厚壁圆筒结构,壁厚15mm,高200mm,外径340mm。采用本发明方法的具体步骤如下:
1、壳型的制备:采用传统熔模精密铸造工艺制备铸件的蜡模和壳型;
2、壳型温度的选择:采用差热分析(DTA)或扫描量热分析(DSC)和等温凝固淬火试验(ISQ)结合的方式确定铸件所用高温合金的固液相线温度,固相线为1210℃,液相线为1325℃。在固液相线温度区间采用等温凝固淬火试验确定所用高温合金枝晶间液体保持毛细管沟通的温度为1300℃,并将这一温度选为工艺的壳型温度;
3、壳型的加热与保温:将定向凝固真空感应熔炼炉壳型加热器的上下温区温度均设定于工艺选择的壳型温度,加热到温后保温30min,确保壳型温度到温且均匀;
4、重熔与浇注:将高温合金锭重熔,当壳型保温时间30min后,在不低于合金液相线温度下1465℃将合金液浇注进壳型空腔;
5、浇注后壳型的抽拉:浇注后壳型以一定的抽拉速度抽拉出加热区,在10mm/min确保合金枝晶间的液体通过毛细管始终保持沟通,直至壳型全部移出加热区抽拉结束。
实施例3
等轴晶铸件材料为高Ti含量铸造镍基高温合金IN792。铸件为高大厚壁圆筒结构,壁厚20mm,高500mm,外径500mm。采用本发明方法的具体步骤如下:
1、壳型的制备:采用传统熔模精密铸造工艺制备铸件的蜡模和壳型;
2、壳型温度的选择:采用差热分析(DTA)或扫描量热分析(DSC)和等温凝固淬火试验(ISQ)结合的方式确定铸件所用高温合金的固液相线温度,固相线为1210℃,液相线为1325℃。在固液相线温度区间采用等温凝固淬火试验确定所用高温合金枝晶间液体保持毛细管沟通的温度为1300℃,并将这一温度选为工艺的壳型温度;
3、壳型的加热与保温:将定向凝固真空感应熔炼炉壳型加热器的上下温区温度均设定于工艺选择的壳型温度,加热到温后保温40min,确保壳型温度到温且均匀;
4、重熔与浇注:将高温合金锭重熔,当壳型保温时间40min后,在不低于合金液相线温度下1465℃将合金液浇注进壳型空腔;
5、浇注后壳型的抽拉:浇注后壳型以一定的抽拉速度抽拉出加热区,在25mm/min确保合金枝晶间的液体通过毛细管始终保持沟通,直至壳型全部移出加热区抽拉结束。
实施例4
等轴晶铸件材料为高Ti含量铸造镍基高温合金IN792。铸件为高大厚壁圆筒结构,壁厚12mm,高140mm,外径320mm。采用本发明方法的具体步骤如下:
1、壳型的制备:采用传统熔模精密铸造工艺制备铸件的蜡模和壳型;
2、壳型温度的选择:采用差热分析(DTA)或扫描量热分析(DSC)和等温凝固淬火试验(ISQ)结合的方式确定铸件所用高温合金的固液相线温度,固相线为1210℃,液相线为1325℃。在固液相线温度区间采用等温凝固淬火试验确定所用高温合金枝晶间液体保持毛细管沟通的温度为1300℃,并将这一温度选为工艺的壳型温度;
3、壳型的加热与保温:将定向凝固真空感应熔炼炉壳型加热器的上下温区温度均设定于工艺选择的壳型温度,加热到温后保温30min,确保壳型温度到温且均匀;
4、重熔与浇注:将高温合金锭重熔,当壳型保温时间30min后,在不低于合金液相线温度下1465℃将合金液浇注进壳型空腔;
5、浇注后壳型的抽拉:浇注后壳型以一定的抽拉速度抽拉出加热区,在5mm/min确保合金枝晶间的液体通过毛细管始终保持沟通,直至壳型全部移出加热区抽拉结束。
实施例5
等轴晶铸件材料为高Ti含量铸造镍基高温合金IN792。铸件为高大厚壁圆筒结构,壁厚12mm,高140mm,外径320mm。采用本发明方法的具体步骤如下:
1、壳型的制备:采用传统熔模精密铸造工艺制备铸件的蜡模和壳型;
2、壳型温度的选择:采用差热分析(DTA)或扫描量热分析(DSC)和等温凝固淬火试验(ISQ)结合的方式确定铸件所用高温合金的固液相线温度,固相线为1210℃,液相线为1325℃。在固液相线温度区间采用等温凝固淬火试验确定所用高温合金枝晶间液体保持毛细管沟通的温度为1300℃,并将这一温度选为工艺的壳型温度;
3、壳型的加热与保温:将定向凝固真空感应熔炼炉壳型加热器的上下温区温度均设定于工艺选择的壳型温度,加热到温后保温30min,确保壳型温度到温且均匀;
4、重熔与浇注:将高温合金锭重熔,当壳型保温时间30min后,在不低于合金液相线温度下1465℃将合金液浇注进壳型空腔;
5、浇注后壳型的抽拉:浇注后壳型以一定的抽拉速度抽拉出加热区,在10mm/min确保合金枝晶间的液体通过毛细管始终保持沟通,直至壳型全部移出加热区抽拉结束。
实施例6
等轴晶铸件材料为高Ti含量铸造镍基高温合金IN792。铸件为高大厚壁圆筒结构,壁厚12mm,高140mm,外径320mm。采用本发明方法的具体步骤如下:
1、壳型的制备:采用传统熔模精密铸造工艺制备铸件的蜡模和壳型;
2、壳型温度的选择:采用差热分析(DTA)或扫描量热分析(DSC)和等温凝固淬火试验(ISQ)结合的方式确定铸件所用高温合金的固液相线温度,固相线为1210℃,液相线为1325℃。在固液相线温度区间采用等温凝固淬火试验确定所用高温合金枝晶间液体保持毛细管沟通的温度为1300℃,并将这一温度选为工艺的壳型温度;
3、壳型的加热与保温:将定向凝固真空感应熔炼炉壳型加热器的上下温区温度均设定于工艺选择的壳型温度,加热到温后保温30min,确保壳型温度到温且均匀;
4、重熔与浇注:将高温合金锭重熔,当壳型保温时间30min后,在不低于合金液相线温度下1465℃将合金液浇注进壳型空腔;
5、浇注后壳型的抽拉:浇注后壳型以一定的抽拉速度抽拉出加热区,在20mm/min确保合金枝晶间的液体通过毛细管始终保持沟通,直至壳型全部移出加热区抽拉结束。
实施例7
等轴晶铸件材料为高Ti含量铸造镍基高温合金IN792。铸件为高大厚壁圆筒结构,壁厚12mm,高140mm,外径320mm。采用本发明方法的具体步骤如下:
1、壳型的制备:采用传统熔模精密铸造工艺制备铸件的蜡模和壳型;
2、壳型温度的选择:采用差热分析(DTA)或扫描量热分析(DSC)和等温凝固淬火试验(ISQ)结合的方式确定铸件所用高温合金的固液相线温度,固相线为1210℃,液相线为1325℃。在固液相线温度区间采用等温凝固淬火试验确定所用高温合金枝晶间液体保持毛细管沟通的温度为1300℃,并将这一温度选为工艺的壳型温度;
3、壳型的加热与保温:将定向凝固真空感应熔炼炉壳型加热器的上下温区温度均设定于工艺选择的壳型温度,加热到温后保温30min,确保壳型温度到温且均匀;
4、重熔与浇注:将高温合金锭重熔,当壳型保温时间30min后,在不低于合金液相线温度下1400℃将合金液浇注进壳型空腔;
5、浇注后壳型的抽拉:浇注后壳型以一定的抽拉速度抽拉出加热区,在5mm/min确保合金枝晶间的液体通过毛细管始终保持沟通,直至壳型全部移出加热区抽拉结束。
实施例8
等轴晶铸件材料为高Ti含量铸造镍基高温合金IN792。铸件为高大厚壁圆筒结构,壁厚12mm,高140mm,外径320mm。采用本发明方法的具体步骤如下:
1、壳型的制备:采用传统熔模精密铸造工艺制备铸件的蜡模和壳型;
2、壳型温度的选择:采用差热分析(DTA)或扫描量热分析(DSC)和等温凝固淬火试验(ISQ)结合的方式确定铸件所用高温合金的固液相线温度,固相线为1210℃,液相线为1325℃。在固液相线温度区间采用等温凝固淬火试验确定所用高温合金枝晶间液体保持毛细管沟通的温度为1300℃,并将这一温度选为工艺的壳型温度;
3、壳型的加热与保温:将定向凝固真空感应熔炼炉壳型加热器的上下温区温度均设定于工艺选择的壳型温度,加热到温后保温30min,确保壳型温度到温且均匀;
4、重熔与浇注:将高温合金锭重熔,当壳型保温时间30min后,在不低于合金液相线温度下1400℃将合金液浇注进壳型空腔;
5、浇注后壳型的抽拉:浇注后壳型以一定的抽拉速度抽拉出加热区,在10mm/min确保合金枝晶间的液体通过毛细管始终保持沟通,直至壳型全部移出加热区抽拉结束。
实施例9
等轴晶铸件材料为高Ti含量铸造镍基高温合金IN792。铸件为高大厚壁圆筒结构,壁厚12mm,高140mm,外径320mm。采用本发明方法的具体步骤如下:
1、壳型的制备:采用传统熔模精密铸造工艺制备铸件的蜡模和壳型;
2、壳型温度的选择:采用差热分析(DTA)或扫描量热分析(DSC)和等温凝固淬火试验(ISQ)结合的方式确定铸件所用高温合金的固液相线温度,固相线为1210℃,液相线为1325℃。在固液相线温度区间采用等温凝固淬火试验确定所用高温合金枝晶间液体保持毛细管沟通的温度为1300℃,并将这一温度选为工艺的壳型温度;
3、壳型的加热与保温:将定向凝固真空感应熔炼炉壳型加热器的上下温区温度均设定于工艺选择的壳型温度,加热到温后保温30min,确保壳型温度到温且均匀;
4、重熔与浇注:将高温合金锭重熔,当壳型保温时间30min后,在不低于合金液相线温度下1400℃将合金液浇注进壳型空腔;
5、浇注后壳型的抽拉:浇注后壳型以一定的抽拉速度抽拉出加热区,在20mm/min确保合金枝晶间的液体通过毛细管始终保持沟通,直至壳型全部移出加热区抽拉结束。
实施例10
等轴晶铸件材料为高Ti含量铸造镍基高温合金IN792。铸件为高大厚壁圆筒结构,壁厚12mm,高140mm,外径320mm。采用本发明方法的具体步骤如下:
1、壳型的制备:采用传统熔模精密铸造工艺制备铸件的蜡模和壳型;
2、壳型温度的选择:采用差热分析(DTA)或扫描量热分析(DSC)和等温凝固淬火试验(ISQ)结合的方式确定铸件所用高温合金的固液相线温度,固相线为1210℃,液相线为1325℃。在固液相线温度区间采用等温凝固淬火试验确定所用高温合金枝晶间液体保持毛细管沟通的温度为1290℃,并将这一温度选为工艺的壳型温度;
3、壳型的加热与保温:将定向凝固真空感应熔炼炉壳型加热器的上下温区温度均设定于工艺选择的壳型温度,加热到温后保温30min,确保壳型温度到温且均匀;
4、重熔与浇注:将高温合金锭重熔,当壳型保温时间30min后,在不低于合金液相线温度下1465℃将合金液浇注进壳型空腔;
5、浇注后壳型的抽拉:浇注后壳型以一定的抽拉速度抽拉出加热区,在5mm/min确保合金枝晶间的液体通过毛细管始终保持沟通,直至壳型全部移出加热区抽拉结束。
实施例11
等轴晶铸件材料为高Ti含量铸造镍基高温合金IN792。铸件为高大厚壁圆筒结构,壁厚12mm,高140mm,外径320mm。采用本发明方法的具体步骤如下:
1、壳型的制备:采用传统熔模精密铸造工艺制备铸件的蜡模和壳型;
2、壳型温度的选择:采用差热分析(DTA)或扫描量热分析(DSC)和等温凝固淬火试验(ISQ)结合的方式确定铸件所用高温合金的固液相线温度,固相线为1210℃,液相线为1325℃。在固液相线温度区间采用等温凝固淬火试验确定所用高温合金枝晶间液体保持毛细管沟通的温度为1290℃,并将这一温度选为工艺的壳型温度;
3、壳型的加热与保温:将定向凝固真空感应熔炼炉壳型加热器的上下温区温度均设定于工艺选择的壳型温度,加热到温后保温30min,确保壳型温度到温且均匀;
4、重熔与浇注:将高温合金锭重熔,当壳型保温时间30min后,在不低于合金液相线温度下1465℃将合金液浇注进壳型空腔;
5、浇注后壳型的抽拉:浇注后壳型以一定的抽拉速度抽拉出加热区,在10mm/min确保合金枝晶间的液体通过毛细管始终保持沟通,直至壳型全部移出加热区抽拉结束。
实施例12
等轴晶铸件材料为高Ti含量铸造镍基高温合金IN792。铸件为高大厚壁圆筒结构,壁厚12mm,高140mm,外径320mm。采用本发明方法的具体步骤如下:
1、壳型的制备:采用传统熔模精密铸造工艺制备铸件的蜡模和壳型;
2、壳型温度的选择:采用差热分析(DTA)或扫描量热分析(DSC)和等温凝固淬火试验(ISQ)结合的方式确定铸件所用高温合金的固液相线温度,固相线为1210℃,液相线为1325℃。在固液相线温度区间采用等温凝固淬火试验确定所用高温合金枝晶间液体保持毛细管沟通的温度为1290℃,并将这一温度选为工艺的壳型温度;
3、壳型的加热与保温:将定向凝固真空感应熔炼炉壳型加热器的上下温区温度均设定于工艺选择的壳型温度,加热到温后保温30min,确保壳型温度到温且均匀;
4、重熔与浇注:将高温合金锭重熔,当壳型保温时间30min后,在不低于合金液相线温度下1465℃将合金液浇注进壳型空腔;
5、浇注后壳型的抽拉:浇注后壳型以一定的抽拉速度抽拉出加热区,在20mm/min确保合金枝晶间的液体通过毛细管始终保持沟通,直至壳型全部移出加热区抽拉结束。
与现有技术相比,本发明技术方案对铸件浇注系统设计无特殊要求,适合普通浇注工艺难以避免产生疏松的铸件结构;壳型在加热器内设置为同一温度,铸件上下端组织趋于一致;可有效减少或消除疏松倾向高的高温合金或结构的等轴晶铸件的疏松缺陷,从而提高铸件合格率。