CN104439076A - 一种控制铸件晶粒度的方法 - Google Patents

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侯正乾
张丽
胡啸
周坚
雷四雄
贺峥嵘
李振锋
胡玥
梁亚飞
黄秋玉
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/02—Sand moulds or like moulds for shaped castings
    • B22C9/04—Use of lost patterns

Abstract

一直控制铸件晶粒度的方法，其包括如下步骤，步骤A，制造铸件蜡模，并制作模壳的面层，即在蜡模上涂挂面层浆料、撒沙及干燥；步骤B，将干燥后的蜡模模组缓慢浸入浆料中，保持6-12秒，缓慢提起，空料10-15秒，然后在所述模壳需要控制晶粒度的对应位置包一层保温棉，包裹的保温棉粘贴在所述蜡模模组表面，此时再在保温棉上涂挂少量浆料，然后撒沙及干燥，继续制作后续沙层，直至完成所述模壳制作；步骤C，将步骤B制成的所述模壳脱蜡后用于所述铸件的铸造。本发明所提供的一种控制铸件晶粒度的方法，其操作简单、方便，有效地解决了铸件薄区的晶粒度质量问题。

Description

一种控制铸件晶粒度的方法
技术领域
本发明涉及铸造领域，特别涉及一种在精密铸造航空发动机零件过程中控制铸件晶粒度的方法。
背景技术
在航空发动机零件制造过程中，为了满足航空发动机工作性能的需求，对于涡轮叶片、涡轮盘、叶轮等零件，铸造要求很高，要求等轴晶铸造涡轮叶片、整体铸造涡轮盘，且生产出的铸件不允许存在柱状晶，对于涡轮叶片，尤其是叶片排气边区域不允许存在柱状晶，
图1为一种涡轮叶片的铸造原理示意图，如图1所示，为了铸造具有进气边1和排气边2的涡轮叶片，需要首先根据涡轮叶片型面制成蜡模，在所述蜡模外重复进行沾浆、淋沙及干燥操作，每次沾浆、淋沙及干燥操作形成一层沙层，最后在进行风干后，多层沙层就复合形成模壳3，在实际生产中，根据零件大小的不同，所述模壳3一般会由五至十层沙层复合而成。对所述模壳3内的蜡模进行脱蜡处理后，即可使用所述模壳3来铸造涡轮叶片。在铸造过程中，由于涡轮叶片排气边2与进气边1的厚薄差异，在排气边2经常出现垂直于受力方向的柱状晶，致使铸件报废，严重影响其合格率。
在《特种铸造及有色合金》2010年02期公开了刘文娜、张凌峰等的文献“精密铸造等轴晶涡轮叶片晶粒度控制方法”，该文献公开了一些控制叶片等轴晶的方法，如从型壳温度、浇注温度、细化剂粒度和含量、凝固方法、组合方式、型壳材料和厚度，以及型壳造型等方面进行控制，但是该文献公开的方法操作比较复杂。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种控制铸件晶粒度的方法，以减少或避免前面所提到的问题。
为解决上述技术问题，本发明提出了一种控制铸件晶粒度的方法，其通过所述铸件的模壳来控制铸件铸造过程中的晶粒度，所述模壳由5-10层沙层复合形成，其包括如下步骤，
步骤A，制造铸件蜡模，并制作所述模壳的面层沙层，即在蜡模上涂挂面层浆料、撒沙及干燥；
步骤B，将干燥后的蜡模模组缓慢浸入浆料中，保持6-12秒，缓慢提起，空料10-15秒，然后在所述模壳需要控制晶粒度的对应位置包一层保温棉，包裹的保温棉粘贴在所述蜡模模组表面，此时再在保温棉上涂挂少量浆料，然后撒沙及干燥，继续制作后续沙层，直至完成所述模壳制作；
步骤C，将步骤B制成的所述模壳脱蜡后用于所述铸件的铸造。
优选地，在步骤A中，所述面层沙层制造完毕后，继续制造至第二或三层沙层。
优选地，在步骤A中，所述面层沙层制造完毕后，继续制造至第四或五层沙层。
本发明所提供的一种控制铸件晶粒度的方法，其首创性地将保温棉与制壳技术结合在一起。该方法操作简单、方便，通过针对性的给薄区保温，从而有效地解决了铸件薄区的晶粒度质量问题，提高了产品的合格率，另外对于解决产品欠铸及疏松等冶金问题也有意想不到的效果。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，
图1为一种涡轮叶片的铸造原理示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。其中，相同的部件采用相同的标号。
为了解决现有铸造过程中铸件晶粒度不好控制的问题，本发明提供了一种控制铸件晶粒度的方法，其通过所述铸件的模壳来控制铸件铸造过程中的晶粒度，所述模壳由5-10层沙层复合形成，其包括如下步骤，
步骤A，制造铸件蜡模，并制作所述模壳的面层沙层，即在蜡模上涂挂面层浆料、撒沙及干燥；
步骤B，将干燥后的蜡模模组缓慢浸入浆料中，保持6-12秒，缓慢提起，空料10-15秒，然后在所述模壳需要控制晶粒度的对应位置包一层保温棉，包裹的保温棉粘贴在所述蜡模模组表面，此时再在保温棉上涂挂少量浆料，然后撒沙及干燥，继续制作后续沙层，直至完成所述模壳制作；
步骤C，将步骤B制成的所述模壳脱蜡后用于所述铸件的铸造。
图1为一种涡轮叶片的铸造原理示意图。下面以图1所示的涡轮叶片为例来说明本发明所提供的控制铸件晶粒度的方法，在一个具体实施例中，在铸造图1所示的涡轮叶片的过程中，其排气边2经常出现垂直于受力方向的柱状晶，致使铸件报废，因此下面详细说明如何通过采用本发明所提供的控制铸件晶粒度的方法来控制所述排气边2的晶粒度。本发明提供了一种控制铸件晶粒度的方法，其通过所述涡轮叶片铸件的模壳3来控制铸件铸造过程中的晶粒度，所述模壳3由5-10层沙层复合形成，其包括如下步骤，
步骤A，制造所述涡轮叶片的蜡模，并制作所述模壳3的面层沙层，即在蜡模上涂挂面层浆料、撒沙及干燥。该步骤与现有技术相同。
步骤B，将干燥后的蜡模模组缓慢浸入浆料中，保持6-12秒，缓慢提起，空料10-15秒，然后在所述模壳3需要控制晶粒度的对应位置包一层保温棉，包裹的保温棉粘贴在所述蜡模模组表面，此时再在保温棉上涂挂少量浆料，然后撒沙及干燥；所述蜡模模组浸入和提出浆料时，速度要保持均匀缓慢，例如，浸入和提出浆料时的速度可控制在3-8cm/s，这样是为了使得浆料能够足够浸润在已干燥的所述面层沙层表面，特别是在从浆料中提起后，需要空料10-15秒，也就是让料浆受重力作用自动沥下，以便使得浆料的覆盖更加均匀。对于所述涡轮叶片来说，其需要控制晶粒度的位置是对应所述排气边2的位置，因此，在空料完成后，即可在对应所述排气边2的位置包裹一层保温棉，对于图1所示的所述涡轮叶片，为了对所述排气边2完全包裹，所述保温棉可从所述排气边2开始延展向所述叶片截面长度方向覆盖约1/3的位置，这样可完全对所述排气边2的薄壁区域完成包裹。在包裹所述保温棉时，由于浆料还是湿的，因此只需将保温棉顺势粘贴在所述蜡模模组(也即是所述面层沙层)表面即可完成包裹。之后再在所述保温棉上涂挂少量浆料，后补的这些浆料主要用于保障后继撒的沙能够粘附在所述保温棉上，之后再进行干燥,继续制作后续沙层，直至完成所述模壳3制作即可。
在步骤B中即体现了本发明与现有技术最大的不同点，即在制造所述模壳3时，在需要控制晶粒度的模壳的对应位置加入保温棉，使保温棉成为所述模壳3的一部分。
所述保温棉可以是采用市售的保温棉。
步骤C，将步骤B制成的所述模壳3脱蜡后用于所述铸件的铸造。对于图1所示的涡轮叶片，由于对应所述排气边2的位置在所述模壳3内设置了保温棉，因此在铸造过程中，所述排气边2与所述进气边1能够保持相对对等的冷凝过程，因此所述排气边2的晶粒度可得到有效的控制。
实践表明，通过采用本发明提供的控制铸件晶粒度的方法来铸造图1所示的涡轮叶片时，所述排气边2的晶粒度合格率可提高到75％以上。
此外，由于所述排气边2与所述进气边1能够保持相对对等的冷凝过程，因此，在铸造过程中，铸件欠铸及疏松等冶金问题也得到了有效的解决。
在一个优选实施例中，所述保温棉可以复合在所述模壳3的第二层沙层和第三层沙层之间，或者复合在所述模壳3的第三层沙层和第四层沙层之间，也即是，在步骤A中，所述面层沙层制造完毕后，继续制造至第二或三层沙层。
在一个优选实施例中，在步骤A中，所述面层沙层制造完毕后，继续制造至第四或五层沙层。也即是，所述保温棉可以复合在所述模壳3的第四层沙层和第五层沙层之间，或者复合在所述模壳3的第五层沙层和第六层沙层之间。
对于整体涡轮盘或者叶轮的晶粒度控制，同样可采用本发明提供的控制铸件晶粒度的方法来控制相应铸件薄区部位的晶粒度，即在其模壳的面层沙层至第五层沙层之间的任两层沙层之间利用上述方法复合入保温棉。
本发明所提供的一种控制铸件晶粒度的方法，其首创性地将保温棉与制壳技术结合在一起。该方法操作简单、方便，通过针对性的给薄区保温，从而有效地解决了铸件薄区的晶粒度质量问题，提高了产品的合格率，另外对于解决产品欠铸及疏松等冶金问题也有意想不到的效果。
本领域技术人员应当理解，虽然本发明是按照多个实施例的方式进行描述的，但是并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案。说明书中如此叙述仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体加以理解，并将各实施例中所涉及的技术方案看作是可以相互组合成不同实施例的方式来理解本发明的保护范围。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。

Claims (3)

1.一种控制铸件晶粒度的方法，其特征在于，其通过所述铸件的模壳来控制铸件铸造过程中的晶粒度，所述模壳由5-10层沙层复合形成，其包括如下步骤，
步骤A，制造铸件蜡模，并制作所述模壳的面层沙层，即在蜡模上涂挂面层浆料、撒沙及干燥；
步骤B，将干燥后的蜡模模组缓慢浸入浆料中，保持6-12秒，缓慢提起，空料10-15秒，然后在所述模壳需要控制晶粒度的对应位置包一层保温棉，包裹的保温棉粘贴在所述蜡模模组表面，此时再在保温棉上涂挂少量浆料，然后撒沙及干燥，继续制作后续沙层，直至完成所述模壳制作；
步骤C，将步骤B制成的所述模壳脱蜡后用于所述铸件的铸造。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤A中，所述面层沙层制造完毕后，继续制造至第二或三层沙层。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤A中，所述面层沙层制造完毕后，继续制造至第四或五层沙层。
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