CN112548039B - 一种高温合金薄壁件榫卯组合式浇注系统及制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及航空发动机高温合金薄壁精密铸造领域，具体涉及一种高温合金薄壁件榫卯组合式浇注系统及制造方法，具体方案为根据铸件实际情况，通过设计专用的榫卯组合式浇注系统成型浇道，以及通过采取对蜡模自带内浇口的形式来起到支撑作用等措施，从而减少了疏松等冶金缺陷，提高了铸件合格率。

Description

一种高温合金薄壁件榫卯组合式浇注系统及制造方法
技术领域
本发明涉及航空发动机高温合金薄壁精密铸造领域，具体涉及一种高温合金薄壁件榫卯组合式浇注系统及制造方法。
背景技术
航空发动机尾喷口高温合金薄壁件结构特点为复杂的网格状、多筋条薄壁件，不利于铸件形成顺序凝固，同时由手工拼接组合蜡模，带来的随机性质量波动较大，铸造和加工难度大，易产生疏松等常规冶金缺陷，由于薄壁件轮廓尺寸较大，蜡模变形不易控制，最终导致铸件几何尺寸难以保证，且存在随机性变形情况，尺寸一致性较差，网格状、多筋条薄壁件校型十分困难。该铸件母合金为K424高温合金，具有强度高、抗氧化性及高温组织稳定等一系列优势，能够满足收扩喷口调节片高温承力和抗烧蚀的特殊需求，但该薄壁件铸造工艺窗口窄，易出现疏松等冶金缺陷，该铸件底板及横杆变形较大，不能够很好的满足机械加工及后续装配要求。
通过梳理铸件及机械加工后的零件质量情况，发现报废的规律性冶金缺陷疏松为长杆两个内浇口中间部位，涂料制壳后该位置处由料浆填充封闭，合金浇注后凝固过程中散热不充分易出现疏松冶金缺陷，铸件疏松部位1如说明书附图1所示；如图说明书附图2所示，由于蜡模在模具出模后，冷却收缩过程中，存在一定的变形量，而两个横杆在放置过程中处于悬空状态，容易引起变形。
发明内容
本发明提供一种高温合金薄壁件榫卯组合式浇注系统及制造方法，减少了疏松等冶金缺陷，提高了铸件合格率。
本发明的技术方案如下：
一种高温合金薄壁件榫卯组合式浇注系统，该浇注系统组模方式为一组两件式，包括浇口杯、排气道、横浇道、直浇道、内浇口A、铸件蜡模和内浇口B，该浇注系统具体结构如下：
浇口杯底部直接与横浇道相连通，浇口杯位于横浇道顶部中心位置，横浇道的底部中心位置与直浇道相连通，直浇道底部对称设置两个内浇口A，内浇口 A的另一端与铸件蜡模大端横杆连接；排气道对称设置两个，连通于横浇道侧面中心和浇口杯外侧底部；
所述横浇道底部两侧设置定位凹槽；所述内浇口B为异形块，一端连接所述铸件蜡模的小端横杆中间位置，另一端装配在横浇道定位凹槽内，实现铸件蜡模和横浇道的榫卯连接。
上述的一种高温合金薄壁件榫卯组合式浇注系统，其优选方案为，所述内浇口B的底面与铸件蜡模底板处于同一水平面。
一种高温合金薄壁件榫卯组合式浇注系统的制造方法，包括以下步骤：
(1)浇道的制造：根据蜡模尺寸制备成型浇道，包括浇口杯、排气道、横浇道、直浇道、内浇口A，横浇道底部两侧设置定位凹槽，一个浇道模具型腔中设置两个成型浇道；
(2)蜡模的制造：根据铸件的尺寸要求制作铸件蜡模，将铸件蜡模的大端横杆和底板产生的沟槽处填平成为一个水平整体；铸件蜡模的小端横杆中间位置设置内浇口B，内浇口B设置为异形块，其中一端连接所述铸件蜡模的小端横杆中间位置，内浇口B的底面与铸件蜡模底板处于同一水平面，铸件蜡模放置在玻璃板平面上时，对小端横杆起到支撑作用；
(3)组模：采用榫卯组合方式，将内浇口B的另一端装配在横浇道定位凹槽内，实现蜡模的固定。
本发明的有益效果为：
本发明解决了高温合金薄壁件疏松等冶金缺陷，控制尺寸变形，提高铸件尺寸一致性，提高铸件合格率及生产效率：
(1)针对疏松缺陷问题，对浇注系统进行了优化，内浇口由原来的四个减少为两个，同时对大端长杆进行了侧面补缩，最大限度的增大铸件散热面；
(2)在小端横杆位置中间部位设置的内浇口B，内浇口B的铸件蜡模底板相邻面和铸件蜡模底板处于同一水平面，蜡模放置在玻璃板平面上时，对横杆起到支撑作用；
(3)在设计蜡模时，大端横杆和底板产生的沟槽处填平成为一个水平整体，防止大端横杆的变形带来的铸件残余应力，防变形目的。
(4)榫卯组合的方式的设计，由手工粘结变为组合装配式精准定位，提高了蜡模组合质量及生产效率。
附图说明
图1为现有浇注系统铸件疏松位置示意图；
图2为现有蜡模水平放置示意图；
图3为本发明浇注系统示意图；
图4为本发明浇注系统主视图；
图5为图4A-A方向剖视图；
图6为本发明铸件蜡模水平放置示意图；
图7为本发明铸件蜡模另一方向示意图；
图8为组模示意图；
图9为本发明成型浇道再浇道模具型腔内示意图。
其中：1-铸件疏松部位；2-铸件蜡模；3-浇口杯；4-排气道；5-横浇道；6-直浇道；7-内浇口A；8-内浇口B；21-大端横杆；22-小端横杆；23-底板； 24-沟槽；51-定位凹槽；81-内浇口B的底面
具体实施方式
如图3所示，一种高温合金薄壁件榫卯组合式浇注系统，该浇注系统组模方式为一组两件式，包括浇口杯3、排气道4、横浇道5、直浇道6、内浇口A7、铸件蜡模2和内浇口B8，该浇注系统具体结构如下：
浇口杯3底部直接与横浇道5相连通，浇口杯3位于横浇道5顶部中心位置，横浇道5的底部中心位置与直浇道6相连通，直浇道6底部对称设置两个内浇口A7，内浇口A7的另一端与铸件蜡模大端21横杆连接；排气道4对称设置两个，连通于横浇道5侧面中心和浇口杯3外侧底部；
如图4～7所示，横浇道5底部两侧设置定位凹槽51；所述内浇口B8为异形块，一端连接所述铸件蜡模的小端横杆22中间位置，另一端装配在横浇道定位凹槽51内，实现铸件蜡模2和横浇道5的榫卯连接，内浇口B8的底面与铸件蜡模底板23处于同一水平面。
一种高温合金薄壁件榫卯组合式浇注系统的制造方法，包括以下步骤：
(1)浇道的制造：如图3所示，根据蜡模尺寸制备成型浇道，包括浇口杯 3、排气道4、横浇道5、直浇道6、内浇口A7，横浇道5底部两侧设置定位凹槽51；如图9所示，一个浇道模具型腔中设置两个成型浇道；
(2)蜡模的制造：如图4～7所示，根据铸件的尺寸要求制作铸件蜡模2，将铸件蜡模2的大端横杆21和底板23产生的沟槽处24填平成为一个水平整体；铸件蜡模的小端横杆22中间位置设置内浇口B8，内浇口B8设置为异形块，其中一端连接所述铸件蜡模2的小端横杆22中间位置，内浇口B8的底面81与铸件蜡模底板23处于同一水平面，铸件蜡模2放置在玻璃板平面上时，对小端横杆22起到支撑作用；
(3)组模：如图4、图5、图8所示，采用榫卯组合方式，将内浇口B8的另一端装配在横浇道定位凹槽51内，实现蜡模的固定。

Claims (3)

1.一种高温合金薄壁件榫卯组合式浇注系统，其特征在于，该浇注系统组模方式为一组两件式，包括浇口杯、排气道、横浇道、直浇道、内浇口A、铸件蜡模和内浇口B，该浇注系统具体结构如下：
浇口杯底部直接与横浇道相连通，浇口杯位于横浇道顶部中心位置，横浇道的底部中心位置与直浇道相连通，直浇道底部对称设置两个内浇口A，内浇口A的另一端与铸件蜡模大端横杆连接；排气道对称设置两个，连通于横浇道侧面中心和浇口杯外侧底部；
所述横浇道底部两侧设置定位凹槽；所述内浇口B为异形块，一端连接所述铸件蜡模的小端横杆中间位置，另一端装配在横浇道定位凹槽内，实现铸件蜡模和横浇道的榫卯连接。
2.根据权利要求1所述的一种高温合金薄壁件榫卯组合式浇注系统，其特征在于，所述内浇口B的底面与铸件蜡模底板处于同一水平面。
3.一种高温合金薄壁件榫卯组合式浇注系统的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)浇道的制造：根据蜡模尺寸制备成型浇道，包括浇口杯、排气道、横浇道、直浇道、内浇口A，横浇道底部两侧设置定位凹槽，一个浇道模具型腔中设置两个成型浇道；
(2)蜡模的制造：根据铸件的尺寸要求制作铸件蜡模，将铸件蜡模的大端横杆和底板产生的沟槽处填平成为一个水平整体；铸件蜡模的小端横杆中间位置设置内浇口B，内浇口B设置为异形块，其中一端连接所述铸件蜡模的小端横杆中间位置，内浇口B的底面与铸件蜡模底板处于同一水平面，铸件蜡模放置在玻璃板平面上时，对小端横杆起到支撑作用；
(3)组模：采用榫卯组合方式，将内浇口B的另一端装配在横浇道定位凹槽内，实现蜡模的固定。
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