CN102847917A - 一种超薄窄弦细长无余量定向工作叶片变速拉晶方法 - Google Patents

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崔树森
滕志强
李建国
孙革
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Abstract

一种超薄窄弦细长无余量定向工作叶片变速拉晶方法（工件材质为DZ417G合金）：首先将DZ417G合金熔化后升温至1560～1600℃，进行高温熔体处理(2～5)min；然后降温至1510～1520℃浇注；合金浇注后静置20～40s，先以5.0～7.0mm/min的拉晶速率下移壳型，以便于充分选晶和消除缘板疏松；后改为5.5～6.5mm/min的拉速；最后改为4.5～5.5mm/min拉晶速率进行定向凝固。本发明显著提高了超薄、窄弦、细长、无余量涡轮工作叶片冶金质量，能很好地控制纵向拉晶裂纹和夹杂，提高表面晶粒度，控制叶片变形量，提高叶片精铸合格率。

Description

一种超薄窄弦细长无余量定向工作叶片变速拉晶方法
技术领域
本发明涉及超薄、窄弦、结构细长、无余量定向工作叶片定向凝固的关键制造技术，特别提供了一种超薄窄弦细长无余量定向工作叶片变速拉晶方法。
背景技术
大型军用运输发动机是我国航空发动机的未来机型,具有重要的战略地位。解决并掌握超薄、窄弦、结构细长、无余量定向工作叶片定向凝固的关键制造技术可以很好地满足新型发动机制造的需要。尤其是在超薄、窄弦、细长、无余量工作叶片的定向凝固技术领域，针对大型军用运输发动机（在1000℃以下能够长期使用）有重要需求。
人们迫切希望获得一种技术效果优良的超薄窄弦细长无余量定向工作叶片变速拉晶方法。
发明内容
本的目的是提供一种技术效果优良的超薄窄弦细长无余量定向工作叶片变速拉晶方法。
本发明一种超薄窄弦细长无余量定向工作叶片变速拉晶方法，工件材质为DZ417G合金；其特征在于：
首先将DZ417G合金熔化后升温至1560～1600℃，进行高温熔体处理(2～5)min；然后降温至1510～1520℃浇注，对DZ417G合金采取高温熔体处理，目的在于去除熔池表面的氧化膜，加大结晶前沿液～固界面的温度梯度，使叶片形成完整的柱状晶并细化枝晶；
合金浇注后静置20～40s，先以5.0～7.0mm/min的拉晶速率下移壳型，以便于充分选晶和消除缘板疏松；后改为5.5～6.5mm/min的拉速；最后改为4.5～5.5mm/min拉晶速率进行定向凝固。
在将DZ417G合金熔化后升温至1560～1600℃进行高温熔体处理的整个重熔过程中，型壳室的真空度要求达到6.67Pa(5×10-2mmHg)（参见图1）；
且在浇注前对型壳应按下述要求操作：型壳室要求在真空度达到6.67Pa(5×10-2mmHg)时加热器送电升温，上加热器温控在1470～1490℃、下加热器温控(1510～1520)℃，升温后要求保温(15～18)min；
浇注时具体采用带电浇注，在浇注温度1510～1520℃条件下浇注时间为15～20s；
合金浇注后静置20～30s，先以5.0～7.0mm/min的拉晶速率下移壳型，以便于充分选晶和消除缘板疏松；拉过50mm后改为5.5～6.5mm/min的拉速拉下155mm，目的是保证叶身合格的晶粒度；最后改为4.5～5.5mm/min拉晶速率进行定向凝固，目的是消除叶冠疏松，叶片拉晶过程见图2。
叶片拉晶过程见图2，其真空度要求达到6.67Pa(5×109mmHg)；
具体采用M08型氧化铝坩埚浇注，在VIM-IC5DS/SC型真空熔铸炉设备上浇注；M08型氧化铝坩埚执行HB5407-88(等静压成型镁质坩埚)，M08指坩埚内外经、高矮及最大容量,本专利采用氧化铝坩埚，执行HB 5407-88,其尺寸参数完全一致,只是材质不同,完全可以根据需要在厂家进行定作；VIM-IC5DS/SC型真空熔铸炉设备为德国ALD公司生产的单晶/定向真空感应炉；
型壳入炉过程中，要求预先检查隔热挡板(特别是碳毡)的完好性,不允许有破损、变形；快速上升结晶器，使壳型进入加热器直至结晶器与下挡板齐平；此时加热器内的温度要求低于900℃,控制在850～870℃之间,以防型壳骤然受热产生裂纹,浇注时“跑火”；
浇注和定向凝固操作完成后，待壳型全部移出加热器下部挡板以后加热器停电，快速下降结晶器直至铸型室底部；加热器温度降至1000℃以下型壳出炉，待温度降至850～870℃时，进行下一组叶片的浇注。
本发明相对于现有技术而言具有突出优点：显著提高了超薄、窄弦、细长、无余量涡轮工作叶片冶金质量，能很好地控制纵向拉晶裂纹和夹杂，提高表面晶粒度，控制叶片变形量，提高叶片精铸合格率。
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DZ417G合金熔炼工艺曲线；
图2为叶片拉晶过程示意图。
具体实施方式
实施例1
一种超薄窄弦细长无余量定向工作叶片变速拉晶方法，工件材质为DZ417G合金；
首先将DZ417G合金熔化后升温至1560～1600℃，进行高温熔体处理(2～5)min；然后降温至1510～1520℃浇注，对DZ417G合金采取高温熔体处理，目的在于去除熔池表面的氧化膜，加大结晶前沿液～固界面的温度梯度，使叶片形成完整的柱状晶并细化枝晶；
合金浇注后静置20～40s，先以5.0～7.0mm/min的拉晶速率下移壳型，以便于充分选晶和消除缘板疏松；后改为5.5～6.5mm/min的拉速；最后改为4.5～5.5mm/min拉晶速率进行定向凝固。
在将DZ417G合金熔化后升温至1560～1600℃进行高温熔体处理的整个重熔过程中，型壳室的真空度要求达到6.67Pa(5×10-2mmHg)（参见图1）；
且在浇注前对型壳应按下述要求操作：型壳室要求在真空度达到6.67Pa(5×10-2mmHg)时加热器送电升温，上加热器温控在1470～1490℃、下加热器温控(1510～1520)℃，升温后要求保温(15～18)min；
浇注时具体采用带电浇注，在浇注温度1510～1520℃条件下浇注时间为15～20s；
合金浇注后静置20～30s，先以5.0～7.0mm/min的拉晶速率下移壳型，以便于充分选晶和消除缘板疏松；拉过50mm后改为5.5～6.5mm/min的拉速拉下155mm，目的是保证叶身合格的晶粒度；最后改为4.5～5.5mm/min拉晶速率进行定向凝固，目的是消除叶冠疏松，叶片拉晶过程见图2。
叶片拉晶过程见图2，其真空度要求达到6.67Pa(5×109mmHg)；
具体采用M08型氧化铝坩埚浇注，在VIM-IC5DS/SC型真空熔铸炉设备上浇注；M08型氧化铝坩埚执行HB5407-88(等静压成型镁质坩埚)，M08指坩埚内外经、高矮及最大容量,本专利采用氧化铝坩埚，执行HB 5407-88,其尺寸参数完全一致,只是材质不同,完全可以根据需要在厂家进行定作；VIM-IC5DS/SC型真空熔铸炉设备为德国ALD公司生产的单晶/定向真空感应炉；
型壳入炉过程中，要求预先检查隔热挡板(特别是碳毡)的完好性,不允许有破损、变形；快速上升结晶器，使壳型进入加热器直至结晶器与下挡板齐平；此时加热器内的温度要求低于900℃,控制在850～870℃之间,以防型壳骤然受热产生裂纹,浇注时“跑火”；
浇注和定向凝固操作完成后，待壳型全部移出加热器下部挡板以后加热器停电，快速下降结晶器直至铸型室底部；加热器温度降至1000℃以下型壳出炉，待温度降至850～870℃时，进行下一组叶片的浇注。
本实施例相对于现有技术而言具有突出优点：显著提高了超薄、窄弦、细长、无余量涡轮工作叶片冶金质量，能很好地控制纵向拉晶裂纹和夹杂，提高表面晶粒度，控制叶片变形量，提高叶片精铸合格率。

Claims (3)

1.一种超薄窄弦细长无余量定向工作叶片变速拉晶方法，工件材质为DZ417G合金；其特征在于：
首先将DZ417G合金熔化后升温至1560～1600℃，进行高温熔体处理(2～5)min；然后降温至1510～1520℃浇注；
合金浇注后静置20～40s，先以5.0～7.0mm/min的拉晶速率下移壳型，以便于充分选晶和消除缘板疏松；后改为5.5～6.5mm/min的拉速；最后改为4.5～5.5mm/min拉晶速率进行定向凝固。
2.按照权利要求1所述超薄窄弦细长无余量定向工作叶片变速拉晶方法，其特征在于：
在将DZ417G合金熔化后升温至1560～1600℃进行高温熔体处理的整个重熔过程中，型壳室的真空度要求达到6.67Pa；
且在浇注前对型壳应按下述要求操作：型壳室要求在真空度达到6.67Pa时加热器送电升温，上加热器温控在1470～1490℃，下加热器温控(1510～1520)℃，升温后要求保温(15～18)min；
浇注时具体采用带电浇注，在浇注温度1510～1520℃条件下浇注时间为15～20s；
合金浇注后静置20～30s，先以5.0～7.0mm/min的拉晶速率下移壳型，以便于充分选晶和消除缘板疏松；拉过50mm后改为5.5～6.5mm/min的拉速拉下155mm；最后改为4.5～5.5mm/min拉晶速率进行定向凝固；
叶片拉晶过程真空度要求达到6.67Pa。
3.按照权利要求1或2所述超薄窄弦细长无余量定向工作叶片变速拉晶方法，其特征在于：
具体采用M08型氧化铝坩埚浇注，在VIM-IC5DS/SC型真空熔铸炉设备上浇注；
型壳入炉过程中，要求快速上升结晶器，使壳型进入加热器直至结晶器与下挡板齐平；此时加热器内的温度要求控制在850～870℃之间；
浇注和定向凝固操作完成后，待壳型全部移出加热器下部挡板以后加热器停电，快速下降结晶器直至铸型室底部；加热器温度降至1000℃以下型壳出炉。
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