CN115156837A - 一种铝合金铸件表面连通缺陷的热等静压修复方法 - Google Patents
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Abstract
本申请属于材料处理技术领域，具体涉及一种铝合金铸件表面连通缺陷的热等静压修复方法。该方法包括步骤S1、将带有表面贯通缺陷的零件放入真空浸渗罐中；步骤S2、对所述真空浸渗罐进行抽真空处理；步骤S3、将浸渗液注入所述真空浸渗罐中，并保持抽真空处理；步骤S4、向所述真空浸渗罐中通入大气进行加压，利用压差使所述浸渗液进入零件的贯通孔隙中；步骤S5、将零件放入电阻炉中进行固化；步骤S6、将零件放入热等静压炉中，在氩气保护下进行升温及冷却处理。本申请解决了铝合金铸件表面贯通缺陷修复的技术问题，保证了铸件质量，提高了贯通孔隙的封堵效果。
Description
技术领域
本申请属于材料处理技术领域，具体涉及一种铝合金铸件表面连通缺陷的热等静压修复方法。
背景技术
热等静压技术起源于上世纪50年代，是利用高温高压同时作用使物料经受三向等静压制的工艺技术，具有独特的优点，可以实现复杂形状的粉末冶金产品的全致密化成型，及生产一些传统方法难以制备成型的制品。随着航空航天技术、原子能工业等现代工业技术的发展，热等静压技术的应用范围和普及程度都得到质的飞跃，成为许多高端和重要产品制造的常规和例行工艺环节，广泛应用于各种金属、陶瓷、金属陶瓷、金属-纤维复合材料制备，以及固态粘结和钛合金、铝合金和高温合金等铸造产品内部冶金缺陷的消除。热等静压技术是一种采用热等静压法工艺来闭合高温合金铸造过程中产生的显微疏松缺陷技术，在铸造高温合金、钛合金、铝合金等铸件内部冶金缺陷的消除方面，获得了广泛的成功，使上述合金的循环疲劳寿命、持久强度、塑性和性能稳定性等方面得到显著提高，其中循环疲劳寿命一般可以提高2倍以上。目前对航空航天发动机用关键高温合金、铝合金、钛合金合金精铸件进行热等静压处理已经成为国际上通行做法，作为必要的工序固定下来，据报道，对铸件的热等静压处理已经占HIP生产任务量的50％以上。
热等静压技术利用惰性气体作为传力介质进行铸件致密化工作，可以用来处理表面封闭的疏松、缩孔、真孔、气孔等冶金缺陷，但是无法处理表面贯通的缺陷，对于表面贯通的缺陷采用的通常做法是采用剔除然后补焊的方式进行修复。浸渗技术是一项解决铸造微孔缺陷的密封技术，经过浸渗处理，存在气孔、针孔、缩孔等缺陷的铸件可用于部分对有气密性要求但对强度等要求不高的铸件使用，采用该方法无法实现铸件缺陷的冶金结合。另一方面，由于焊区材质及组织差异，通过剔除然后补焊的方法进行修复时，会导致铸件本体力学性能下降，特别是对于很多关键件、重要件严格限制补焊次数或不允许补焊。
发明内容
为了解决上述问题，本申请提供了一种铝合金铸件表面连通缺陷的热等静压修复方法，主要包括：
步骤S1、将带有表面贯通缺陷的零件放入真空浸渗罐中；
步骤S2、对所述真空浸渗罐进行抽真空处理；
步骤S3、将浸渗液注入所述真空浸渗罐中，并保持抽真空处理；
步骤S4、向所述真空浸渗罐中通入大气进行加压，利用压差使所述浸渗液进入零件的贯通孔隙中；
步骤S5、将零件放入电阻炉中进行固化；
步骤S6、将零件放入热等静压炉中，在氩气保护下进行升温及冷却处理。
优选的是，步骤S2中，所述抽真空处理包括排除所述真空浸渗罐内的空气及微尘，使所述真空浸渗罐内的压力低于0.05MPa，并保持5～10分钟。
优选的是，步骤S2中，控制所述真空浸渗罐内的压力为0.02～0.03MPa。
优选的是，步骤S3中，所述浸渗液包括水玻璃浸渗液。
优选的是，步骤S4中，进一步包括在常压下保持5～10分钟。
优选的是，步骤S5之前，进一步包括自所述真空浸渗罐中取出零件，并进行清洗，以去除零件表面及贯通孔隙中的残留浸渗液。
优选的是，步骤S5中，采用电阻炉进行固化的条件包括：温度为150～200℃，时间为10～20分钟。
优选的是，步骤S6中，设置热等静压炉的作压力130～145MPa，升温速率不高于5℃/min，并加温至480±5℃温度后保持120分钟，然后炉冷至200℃以下
优选的是，所述升温速率为3～4℃/min。
优选的是，步骤S6之后进一步包括进行荧光检测和/或射线检测。
本申请解决了铝合金铸件表面贯通缺陷修复的技术问题，保证了铸件质量，提高了贯通孔隙的封堵效果。
附图说明
图1是本申请铝合金铸件表面连通缺陷的热等静压修复方法的一优选实施例的流程图。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。
本申请提供了一种铝合金铸件表面连通缺陷的热等静压修复方法，如图1所示，主要包括：
步骤S1、将带有表面贯通缺陷的零件放入真空浸渗罐中；
步骤S2、对所述真空浸渗罐进行抽真空处理；
步骤S3、将浸渗液注入所述真空浸渗罐中，并保持抽真空处理；
步骤S4、向所述真空浸渗罐中通入大气进行加压，利用压差使所述浸渗液进入零件的贯通孔隙中；
步骤S5、将零件放入电阻炉中进行固化；
步骤S6、将零件放入热等静压炉中，在氩气保护下进行升温及冷却处理。
实施例一、
步骤S1、将带有表面贯通缺陷的零件放入真空浸渗罐中。
步骤S2、对所述真空浸渗罐进行抽真空处理，使所述真空浸渗罐内的压力低于0.05MPa，并保持5～10分钟。
步骤S3、将水玻璃浸渗液注入所述真空浸渗罐中，并保持抽真空处理5～10分钟。
可以理解的是，采用水玻璃型浸渗剂，能够充分考虑其耐热性，耐热温度超过500℃，能够保证浸渗剂高温时封堵不会失效。
步骤S4、向所述真空浸渗罐中通入大气进行加压，利用压差使所述浸渗液进入零件的贯通孔隙中，在常压下保持5～10分钟，随后取出零件并进行清洗，去除零件表面及贯通孔隙中的残留浸渗液。
步骤S5、在150～200℃的电阻炉中固化10～20min，使得孔隙中的浸渗剂固化形成坚硬的固体。
步骤S6、将铸件置入热等静压炉中，在氩气保护下升温，工作压力130-145MPa，升温速率≤5℃/min，在480±5℃温度下处理120分钟，然后以炉冷至200℃以下。
步骤S7、进行荧光检测，观察铸件表面缺陷愈合情况。
实施例二、
步骤S1、将带有表面贯通缺陷的零件放入真空浸渗罐中。
步骤S2、对所述真空浸渗罐进行抽真空处理，使所述真空浸渗罐内的压力为0.02MPa，并保持10分钟。
步骤S3、将水玻璃浸渗液注入所述真空浸渗罐中，并保持抽真空处理10分钟。
步骤S4、向所述真空浸渗罐中通入大气进行加压，利用压差使所述浸渗液进入零件的贯通孔隙中，在常压下保持10分钟，随后取出零件并进行清洗，去除零件表面及贯通孔隙中的残留浸渗液。
步骤S5、在200℃的电阻炉中固化10min，使得孔隙中的浸渗剂固化形成坚硬的固体。
步骤S6、将铸件置入热等静压炉中，在氮气保护下升温，工作压力130MPa，升温速率5℃/min，在480℃温度下处理120分钟，然后以炉冷至200℃以下。
步骤S7、进行荧光检测，观察铸件表面缺陷愈合情况。
实施例三、
步骤S1、将带有表面贯通缺陷的零件放入真空浸渗罐中。
步骤S2、对所述真空浸渗罐进行抽真空处理，使所述真空浸渗罐内的压力为0.03MPa，并保持7分钟。
步骤S3、将水玻璃浸渗液注入所述真空浸渗罐中，并保持抽真空处理8分钟。
步骤S4、向所述真空浸渗罐中通入大气进行加压，利用压差使所述浸渗液进入零件的贯通孔隙中，在常压下保持8分钟，随后取出零件并进行清洗，去除零件表面及贯通孔隙中的残留浸渗液。
步骤S5、在150℃的电阻炉中固化20min，使得孔隙中的浸渗剂固化形成坚硬的固体。
步骤S6、将铸件置入热等静压炉中，在氮气保护下升温，工作压力140MPa，升温速率4℃/min，在485℃温度下处理120分钟，然后以炉冷至200℃以下。
步骤S7、进行荧光检测，观察铸件表面缺陷愈合情况。
步骤S8、进行射线检测，观察铸件缺陷修复情况。
实施例四、
步骤S1、将带有表面贯通缺陷的零件放入真空浸渗罐中。
步骤S2、对所述真空浸渗罐进行抽真空处理，使所述真空浸渗罐内的压力为0.02MPa，并保持9分钟。
步骤S3、将水玻璃浸渗液注入所述真空浸渗罐中，并保持抽真空处理10分钟。
步骤S4、向所述真空浸渗罐中通入大气进行加压，利用压差使所述浸渗液进入零件的贯通孔隙中，在常压下保持10分钟，随后取出零件并进行清洗，去除零件表面及贯通孔隙中的残留浸渗液。
步骤S5、在180℃的电阻炉中固化15min，使得孔隙中的浸渗剂固化形成坚硬的固体。
步骤S6、将铸件置入热等静压炉中，在氩气保护下升温，工作压力145MPa，升温速率3℃/min，在475℃温度下处理120分钟，然后以炉冷至200℃以下。
步骤S7、进行射线检测，观察铸件缺陷修复情况。
通过热压前后的荧光检测和射线检测对比情况看，通过浸渗+热压的方式进行表面连通缺陷问题的处理可以实现表面连通缺陷的闭合。本申请解决了铝合金铸件表面贯通缺陷修复的技术问题，保证了铸件质量，提高了贯通孔隙的封堵效果。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本申请作了详尽的描述，但在本申请基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本申请精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本申请要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种铝合金铸件表面连通缺陷的热等静压修复方法，其特征在于，包括：
步骤S1、将带有表面贯通缺陷的零件放入真空浸渗罐中；
步骤S2、对所述真空浸渗罐进行抽真空处理；
步骤S3、将浸渗液注入所述真空浸渗罐中，并保持抽真空处理；
步骤S4、向所述真空浸渗罐中通入大气进行加压，利用压差使所述浸渗液进入零件的贯通孔隙中；
步骤S5、将零件放入电阻炉中进行固化；
步骤S6、将零件放入热等静压炉中，在氩气保护下进行升温及冷却处理。
2.如权利要求1所述的铝合金铸件表面连通缺陷的热等静压修复方法，其特征在于，步骤S2中，所述抽真空处理包括排除所述真空浸渗罐内的空气及微尘，使所述真空浸渗罐内的压力低于0.05MPa，并保持5～10分钟。
3.如权利要求2所述的铝合金铸件表面连通缺陷的热等静压修复方法，其特征在于，步骤S2中，控制所述真空浸渗罐内的压力为0.02～0.03MPa。
4.如权利要求1所述的铝合金铸件表面连通缺陷的热等静压修复方法，其特征在于，步骤S3中，所述浸渗液包括水玻璃浸渗液。
5.如权利要求1所述的铝合金铸件表面连通缺陷的热等静压修复方法，其特征在于，步骤S4中，进一步包括在常压下保持5～10分钟。
6.如权利要求1所述的铝合金铸件表面连通缺陷的热等静压修复方法，其特征在于，步骤S5之前，进一步包括自所述真空浸渗罐中取出零件，并进行清洗，以去除零件表面及贯通孔隙中的残留浸渗液。
7.如权利要求1所述的铝合金铸件表面连通缺陷的热等静压修复方法，其特征在于，步骤S5中，采用电阻炉进行固化的条件包括：温度为150～200℃，时间为10～20分钟。
8.如权利要求1所述的铝合金铸件表面连通缺陷的热等静压修复方法，其特征在于，步骤S6中，设置热等静压炉的作压力130～145MPa，升温速率不高于5℃/min，并加温至480±5℃温度后保持120分钟，然后炉冷至200℃以下。
9.如权利要求8所述的铝合金铸件表面连通缺陷的热等静压修复方法，其特征在于，所述升温速率为3～4℃/min。
10.如权利要求1所述的铝合金铸件表面连通缺陷的热等静压修复方法，其特征在于，步骤S6之后进一步包括进行荧光检测和/或射线检测。
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