CN105290337B - 一种多联体叶片精密铸造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于精密铸造技术领域，具体涉及一种多联体叶片精密铸造方法。本发明在多联体叶片型壳的缘板位置涂覆冷却剂，改进了浇注系统，去掉进气边的内浇口和横浇道，还优化了型壳预热温度及浇注温度。本发明的技术方案有效解决了精铸多联体叶片生产中的裂纹和疏松问题，低压涡轮一导叶片合格率从20%一下提高到60%以上，提高了生产效率，经济效益显著。
Description
技术领域
本发明属于精密铸造技术领域，具体涉及一种多联体叶片精密铸造方法。
背景技术
低压涡轮一导叶片多为空心三联体-五联体叶片，叶身壁厚要求为0.8mm-1.5mm，缘版厚度约2mm，在研制过程中，由于浇注系统浇道多，浇注系统复杂，浇注过程充型紊乱，由于各叶片型壳充型时间不一致，冷却过程局部散热不良，使得冷却过程情况复杂，容易在叶片小缘板及叶身缘板转接出产生裂纹和组织疏松，合格率低于20%。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种多联体叶片精密铸造方法，目的是通过改进浇注系统和涂制冷却剂，有效解决多连体叶片的裂纹和疏松问题。
实现本发明目的的技术方案按照以下步骤进行：
（1）采用高压压力机压制多联体叶片蜡模，储蜡缸温度保持在80℃，射蜡嘴温度71℃~75℃，将蜡液射入多联体叶片陶瓷型芯中，注射压力为2.0 MPa，合模压力为5.0 MPa，保压时间30s～50s，得到多联体叶片蜡模；
（2）从内至外，依次在多联体叶片蜡模表面包覆三层耐火材料，包覆第三层耐火材料后，在多联体叶片的大缘板和小缘板位置处涂覆冷却剂，所述的冷却剂是硅溶胶、刚玉粉和铁丸按照重量比1：（4~6）：（5~8）混合制成的，然后继续包覆第四至第八层耐火材料，最后挂浆后经干燥硬化，进行脱蜡，然后于900℃~950℃焙烧，得到多联体叶片型壳；
（3）将多联体叶片型壳与浇注系统组装在一起，其中多联体叶片型壳的出气边连接内浇口，内浇口连接横浇道，横浇道连接主浇道，主浇道连接浇口杯；
（4）将高温合金于1550℃~1570℃精炼得到高温合金熔体，将多联体叶片型壳预热至980℃，高温合金熔体于1500℃~1550℃从浇口杯浇入多联体叶片型壳中，冷却后进行脱壳、吹砂、切割、脱芯和抛光，得到多联体叶片产品。
其中，所述的三层耐火材料中，第一层耐火材料是以硅溶胶为粘结剂的刚玉粉，第二层耐火材料是以硅酸乙酯水解液为粘结剂的刚玉粉或铝矾土粉，第三层耐火材料是以硅溶胶为粘结剂的刚玉粉或铝矾土粉；所述的第四至第八层耐火材料和挂浆材料是以硅溶胶为粘结剂的刚玉粉或铝矾土粉。
所述的硅溶胶中SiO2重量含量为24%～28%，所述的刚玉粉采用电容白刚玉，规格为W40混合粉，所述的铁丸直径0.5mm-2mm。
与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是：
本发明在多联体叶片型壳制造过程中，在叶片易出现裂纹的缘板位置涂覆冷却剂，高温合金溶液在冷却时，在冷却剂的作用下，缘板位置散热更快，使得型壳内不同位置处的合金液冷却速率趋于一致，最终冷却均匀；
本发明还改进了浇注系统，去掉进气边的内浇口和横浇道，通过减少浇道，降低了叶片在浇注后冷却过程受到的拉力，减少裂纹；
本发明还优化了型壳预热温度及浇注温度，现有技术中的型壳预热温度为1050℃，浇注温度为1470℃~1490℃，优化后浇注温度与型壳预热温度差值加大，增加了铸件补缩温度梯度，有利于顺序凝固，减少裂纹，同时降低型壳预热温度，能够减少断漏芯问题。
本发明的技术方案有效解决了精铸多联体叶片生产中的裂纹和疏松问题，低压涡轮一导叶片合格率从20%一下提高到60%以上，，提高了生产效率，经济效益显著。
附图说明
图1是现有技术中多联体叶片浇注系统示意图；
图2是本发明的多联体叶片浇注系统示意图；
其中：1：多联体叶片型壳；2：浇口杯；3：主浇道；4：横浇道；5：内浇口；6：大缘板；7：小缘板；8：进气边；9：出气边。
具体实施方式
现有技术中的浇注系统结构如图1所示，多联体叶片型壳1的进气边8和出气边9都连接有内浇口5，内浇口5与横浇道4相连；
本发明中的多联体叶片浇注系统示意图，只需要多联体叶片型壳1的出气边9与内浇口5相连。
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
本实施例的多联体叶片精密铸造方法按照以下步骤进行：
（1）采用高压压力机压制多联体叶片蜡模，储蜡缸温度保持在80℃，射蜡嘴温度73℃，将蜡液射入多联体叶片陶瓷型芯中，注射压力为2.0 MPa，合模压力为5.0 MPa，保压时间30s，得到多联体叶片蜡模；
（2）从内至外，依次在多联体叶片蜡模表面包覆三层耐火材料，包覆第三层耐火材料后，在多联体叶片的大缘板6和小缘板7位置处涂覆冷却剂，所述的冷却剂是硅溶胶、刚玉粉和铁丸按照重量比1：5：8混合制成的，然后继续包覆第四至第八层耐火材料，最后挂浆后经干燥硬化，进行脱蜡，然后于930℃焙烧，得到多联体叶片型壳1，其中每层层耐火材料的包覆条件和干燥硬化条件具体如表1所示；
（3）将多联体叶片型壳与浇注系统组装在一起，如图2所示，其中多联体叶片型壳1的出气边9连接内浇口5，内浇口5连接横浇道4，横浇道4连接主浇道3，主浇道3连接浇口杯2；
（4）将高温合金于1550℃精炼得到高温合金熔体，将多联体叶片型壳1预热至980℃，高温合金熔体于1550℃从浇口杯浇入多联体叶片型壳中，冷却后进行脱壳、吹砂、切割、脱芯和抛光，得到多联体叶片产品。
实施例2
（1）采用高压压力机压制多联体叶片蜡模，储蜡缸温度保持在80℃，射蜡嘴温度71℃，将蜡液射入多联体叶片陶瓷型芯中，注射压力为2.0 MPa，合模压力为5.0 MPa，保压时间40s，得到多联体叶片蜡模；
（2）从内至外，依次在多联体叶片蜡模表面包覆三层耐火材料，包覆第三层耐火材料后，在多联体叶片的大缘板6和小缘板7位置处涂覆冷却剂，所述的冷却剂是硅溶胶、刚玉粉和铁丸按照重量比1：6：5混合制成的，然后继续包覆第四至第八层耐火材料，最后挂浆后经干燥硬化，进行脱蜡，然后于950℃焙烧，得到多联体叶片型壳1，其中每层耐火材料的包覆条件和干燥硬化条件具体如表1所示；
（3）将多联体叶片型壳与浇注系统组装在一起，如图2所示，其中多联体叶片型壳1的出气边9连接内浇口5，内浇口5连接横浇道4，横浇道4连接主浇道3，主浇道3连接浇口杯2；
（4）将高温合金于1560℃精炼得到高温合金熔体，将多联体叶片型壳1预热至980℃，高温合金熔体于1500℃从浇口杯浇入多联体叶片型壳中，冷却后进行脱壳、吹砂、切割、脱芯和抛光，得到多联体叶片产品。
实施例3
（1）采用高压压力机压制多联体叶片蜡模，储蜡缸温度保持在80℃，射蜡嘴温度75℃，将蜡液射入多联体叶片陶瓷型芯中，注射压力为2.0 MPa，合模压力为5.0 MPa，保压时间50s，得到多联体叶片蜡模；
（2）从内至外，依次在多联体叶片蜡模表面包覆三层耐火材料，包覆第三层耐火材料后，在多联体叶片的大缘板6和小缘板7位置处涂覆冷却剂，所述的冷却剂是硅溶胶、刚玉粉和铁丸按照重量比1：4：6混合制成的，然后继续包覆第四至第八层耐火材料，最后挂浆后经干燥硬化，进行脱蜡，然后于900℃焙烧，得到多联体叶片型壳1，其中每层层耐火材料的包覆条件和干燥硬化条件具体如表1所示；
（3）将多联体叶片型壳与浇注系统组装在一起，如图2所示，其中多联体叶片型壳1的出气边9连接内浇口5，内浇口5连接横浇道4，横浇道4连接主浇道3，主浇道3连接浇口杯2；
（4）将高温合金于1570℃精炼得到高温合金熔体，将多联体叶片型壳1预热至980℃，高温合金熔体于1520℃从浇口杯浇入多联体叶片型壳中，冷却后进行脱壳、吹砂、切割、脱芯和抛光，得到多联体叶片产品。
表1 每层耐火材料的包覆条件和干燥硬化条件
Claims (2)
1.一种多联体叶片精密铸造方法，其特征在于按照以下步骤进行：
（1）采用高压压力机压制多联体叶片蜡模，储蜡缸温度保持在80℃，射蜡嘴温度71℃~75℃，将蜡液射入多联体叶片陶瓷型芯中，注射压力为2.0 MPa，合模压力为5.0 MPa，保压时间30s～50s，得到多联体叶片蜡模；
（2）从内至外，依次在多联体叶片蜡模表面包覆三层耐火材料，包覆第三层耐火材料后，在多联体叶片的大缘板和小缘板位置处涂覆冷却剂，所述的冷却剂是硅溶胶、刚玉粉和铁丸按照重量比1：（4~6）：（5~8）混合制成的，硅溶胶中SiO2重量含量为24%～28%，所述的刚玉粉采用电容白刚玉，规格为W40混合粉，所述的铁丸直径0.5mm-2mm，然后继续包覆第四至第八层耐火材料，最后挂浆后经干燥硬化，进行脱蜡，然后于900℃~950℃焙烧，得到多联体叶片型壳；
（3）将多联体叶片型壳与浇注系统组装在一起，其中多联体叶片型壳的出气边连接内浇口，内浇口连接横浇道，横浇道连接主浇道，主浇道连接浇口杯；
（4）将高温合金于1550℃~1570℃精炼得到高温合金熔体，将多联体叶片型壳预热至980℃，高温合金熔体于1500℃~1550℃从浇口杯浇入多联体叶片型壳中，冷却后进行脱壳、吹砂、切割、脱芯和抛光，得到多联体叶片产品。
2.根据权利要求1所述的一种多联体叶片精密铸造方法，其特征在于所述的三层耐火材料中，第一层耐火材料是以硅溶胶为粘结剂的刚玉粉，第二层耐火材料是以硅酸乙酯水解液为粘结剂的刚玉粉或铝矾土粉，第三层耐火材料是以硅溶胶为粘结剂的刚玉粉或铝矾土粉；所述的第四至第八层耐火材料和挂浆材料是以硅溶胶为粘结剂的刚玉粉或铝矾土粉。
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