CN117680614A - 一种减少等轴晶叶片熔模铸造夹杂的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种减少等轴晶叶片熔模铸造夹杂的生产方法，包括以下具体步骤：S1：制备带有过滤网的模壳；S2：将熔炼好的金属溶液浇注至所述模壳内，金属溶液经所述过滤网过滤后流入叶片型腔，并冷却凝固后形成叶片。本发明的有益效果是结构简单，设计合理，在浇道系统末端设置过滤网结构，过滤网的位置以及横截面积设置合理，能够最大程度的过滤掉前面工序累积的夹杂物，减少铸造夹杂效果明显；另外，过滤网与浇道一体化，成本低且不增加生产工作量。
Description
技术领域
本发明涉及熔模铸造技术领域，具体涉及一种减少等轴晶叶片熔模铸造夹杂的生产方法。
背景技术
在等轴晶叶片生产中，夹杂是影响铸件合格率和质量的主要原因。夹杂物来源于几个方面：一是蜡模组合过程中模组本身的焊缝、气泡、台阶等在制壳后形成薄弱处，金属液浇注冲刷掉渣形成夹杂；二是涂料过程波动造成壳型内表面型壳脱落导致夹杂；三是金属液熔炼中浮渣清理不完全，浮渣随金属液进入型壳；四是壳型转运过程中防护不到位导致异物进入壳型。由于等轴晶熔模铸造的生产流程长、手工操作占比大等原因，夹杂问题一直无法有效避免。
目前，行业内通常采用三种方式减少夹杂：一是在浇口杯内设计挡夹杂的结构或者在模组中设置集渣包通过离心作用挡渣，该类方法有一定的挡渣作用，但是效果有限且增加生产工作量；二是通过型壳面层、烧结及清洗等方法，提高型壳洁净度，该方法操作简单成本低廉，但是无法避免型壳转运及浇注过程中产生的夹杂；三是在浇道中设置过滤网，直接过滤金属液中携带的夹杂，但是由于等轴晶叶片的浇注速度通常在5秒以内，过滤网会对充型和冶金质量产生较大影响，因此该方法目前应用在定向或者单晶叶片生产中。
发明内容
本发明提供一种减少等轴晶叶片熔模铸造夹杂的生产方法，旨在解决现有技术中的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种减少等轴晶叶片熔模铸造夹杂的生产方法，包括以下具体步骤：
S1：制备带有过滤网的模壳；
S2：将熔炼好的金属溶液浇注至所述模壳内，金属溶液经所述过滤网过滤后流入叶片型腔，并冷却凝固后形成叶片。
本发明的有益效果是：生产过程中，首先，制备带有过滤网的模壳；然后，将熔炼好的金属溶液浇注至所述模壳内，金属溶液经所述过滤网过滤后流入叶片型腔，并冷却凝固后形成叶片，叶片制备方便，杂质少，质量较佳。
本发明结构简单，设计合理，在浇道系统末端设置过滤网结构，过滤网的位置以及横截面积设置合理，能够最大程度的过滤掉前面工序累积的夹杂物，减少铸造夹杂效果明显；另外，过滤网与浇道一体化，成本低且不增加生产工作量。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述S1包括以下步骤：
S11：压制所述过滤网和浇道的一体化蜡模，并组合到蜡模模组中；
S12：所述蜡模模组的表面涂料制壳，经脱蜡和焙烧，获得所述模壳。
采用上述进一步方案的有益效果是过滤网与蜡模一体成型，成型方便，效率高。
进一步，所述S11中，所述过滤网采用无机非金属材料制成，所述浇道采用蜡质材质制成。
采用上述进一步方案的有益效果是过滤网和浇道的材料选择合理，使用寿命长。
进一步，所述S12中，所述蜡模模组所用的涂料为硅溶胶。
采用上述进一步方案的有益效果是硅溶胶涂料方便，方便后续形成模壳。
进一步，所述S12中脱蜡的温度范围为160-200℃。
采用上述进一步方案的有益效果是脱蜡的温度设置合理，脱蜡效率高，效果较佳。
进一步，所述S12中焙烧的温度范围为850-1100℃。
采用上述进一步方案的有益效果是焙烧的温度设置合理，效率高，保证模壳的质量。
进一步，所述S11之前还包括S0：根据所述蜡模模组的环形结构确定叶片与所述浇道相接的位置，并确定所述过滤网的设置位置。
采用上述进一步方案的有益效果是结构简单，过滤网的位置设置合理，保证浇注过程中能够最大程度的去处杂质，保证叶片加工的质量。
进一步，所述S0还包括：计算所述浇道及所述过滤网的横截面积，确定所述浇道的横截面积小于所述过滤网的横截面积。
采用上述进一步方案的有益效果是结构简单，浇道与过滤网横截面积设计合理，进一步去除杂质，保证叶片加工的质量。
进一步，所述S2中，金属溶液浇注前需对所述模壳进行预热。
采用上述进一步方案的有益效果是预热设计合理，保证模壳温度适宜使得金属溶液在浇道中流动顺利，避免金属溶液发生凝固。
进一步，所述模壳预热的温度范围为900-1200℃。
采用上述进一步方案的有益效果是模壳预热的温度设计合理，保证金属溶液在浇道中流动。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为本发明中模壳的整体结构示意图；
图3为本发明中模壳的部分结构示意图；
图4为本发明中模壳的俯视图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、叶片；2、浇道；3、模壳；4、叶片型腔。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
如图1至图4所示，本实施例提供一种减少等轴晶叶片熔模铸造夹杂的生产方法，包括以下具体步骤：
S1：制备带有过滤网的模壳3；
S2：将熔炼好的金属溶液浇注至所述模壳内，金属溶液经所述过滤网过滤后流入叶片型腔4，并冷却凝固后形成叶片1。
生产过程中，首先，制备带有过滤网的模壳；然后，将熔炼好的金属溶液浇注至所述模壳内，金属溶液经所述过滤网过滤后流入叶片型腔，并冷却凝固后形成叶片，叶片制备方便，杂质少，质量较佳。
本实施例结构简单，设计合理，在浇道系统末端设置过滤网结构，过滤网的位置以及横截面积设置合理，能够最大程度的过滤掉前面工序累积的夹杂物，减少铸造夹杂效果明显；另外，过滤网与浇道一体化，成本低且不增加生产工作量。
实施例2
在实施例1的基础上，本实施例中，所述S1包括以下步骤：
S11：压制所述过滤网和浇道2的一体化蜡模，并组合到蜡模模组中；
S12：所述蜡模模组的表面涂料制壳，经脱蜡和焙烧，获得所述模壳。
过滤网与蜡模一体成型，成型方便，效率高。
实施例3
在实施例2的基础上，本实施例中，所述S11中，所述过滤网采用无机非金属材料制成，所述浇道2采用蜡质材质制成。
过滤网和浇道2的材料选择合理，使用寿命长。
实施例4
在实施例2至实施例3任一项的基础上，本实施例中，所述S12中，所述蜡模模组所用的涂料为硅溶胶。
硅溶胶涂料方便，方便后续形成模壳。
实施例5
在实施例2至实施例4任一项的基础上，本实施例中，所述S12中脱蜡的温度范围为160-200℃。
脱蜡的温度设置合理，脱蜡效率高，效果较佳。
优选地，本实施例中，所述S12中脱蜡的温度范围为180℃。
实施例6
在实施例2至实施例5任一项的基础上，本实施例中，所述S12中焙烧的温度范围为850-1100℃。
焙烧的温度设置合理，效率高，保证模壳的质量。
优选地，本实施例中，所述S12中焙烧的温度范围为950℃。
实施例7
在实施例2至实施例6任一项的基础上，本实施例中，所述S11之前还包括S0：根据所述蜡模模组的环形结构确定叶片1与所述浇道2相接的位置，并确定所述过滤网的设置位置。
该方案结构简单，过滤网的位置设置合理，保证浇注过程中能够最大程度的去处杂质，保证叶片加工的质量。
基于上述方案，所述过滤网的孔径通常选用20ppi，也可根据实际需要选取更大或更小的孔径，更大的孔径可能导致微小尺寸的夹杂通过，更小的孔径可能导致金属液流速降低导致浇不满、冷隔等问题。
所述过滤网的面积按照以下标准判断，当过滤网流量(流量＝流过过滤网的合金料重/浇道截面积)≤1.34g/mm2时过滤网工作面面积与浇道截面积相同，大于1.34g/mm2时按比例增大面积，过滤网的高度通常为10mm左右。
所述过滤网表面分为两个部分，一部分为具有孔隙的工作表面，与浇道相接，其余表面为封闭表面，避免涂料时料浆进入堵塞过滤网，压制浇道时将过滤网放入模具对应位置中，得到过滤网和浇道一体的蜡模；
所述过滤网也可以在模组组合时使用粘接蜡粘接到浇道上；
所述涂料时过滤网与蜡模共同包裹在壳型中，脱蜡时蜡料流出，过滤网留在模壳中；
所述金属液浇注到模壳中，最终通过过滤网再进入叶片型腔。
实施例8
在实施例7的基础上，本实施例中，所述S0还包括：计算所述浇道2及所述过滤网的横截面积，确定所述浇道2的横截面积小于所述过滤网的横截面积。
该方案结构简单，浇道2与过滤网横截面积设计合理，进一步去除杂质，保证叶片加工的质量。
基于上述方案，计算得到浇道2的截面积为500mm2，叶片1所需的料重为600g，因此通过过滤网的流量为600g/500mm2＝1.2g/mm2，则选取20ppi、工作面积为500mm2的过滤网。
优选地，本实施例中，上述过滤网优选设置在浇道2的末端与多个叶片型腔连通处的部位，这种设置的优势在于：一方面，减小过滤网所受到的冲击力，若过滤网设置在浇道2的中部，则过滤网所受冲击力较大，影响过滤网的使用寿命；另一方面，过滤网设置在浇道2的末端可以最大限度的去除浇道2中的杂质。
需要说明的是，附图3中A处即为安装过滤网的位置。
实施例9
在上述各实施例的基础上，本实施例中，所述S2中，金属溶液浇注前需对所述模壳进行预热。
预热设计合理，保证模壳温度适宜使得金属溶液在浇道中流动顺利，避免金属溶液发生凝固。
实施例10
在上述各实施例的基础上，本实施例中，所述模壳预热的温度范围为900-1200℃。
模壳预热的温度设计合理，保证金属溶液在浇道中流动。
优选地，本实施例中，所述模壳预热的温度范围为优选1000℃。
本发明的工作原理如下：
S0：根据所述蜡模模组的环形结构确定叶片1与所述浇道2相接的位置，并确定所述过滤网的设置位置；计算所述浇道2及所述过滤网的横截面积，确定所述浇道2的横截面积小于所述过滤网的横截面积；
S1：压制所述过滤网和浇道2的一体化蜡模，并组合到蜡模模组中；所述蜡模模组的表面涂料制壳，经脱蜡和焙烧，获得所述模壳；
S2：将熔炼好的金属溶液浇注至所述模壳内，金属溶液经所述过滤网过滤后流入叶片型腔，并冷却凝固后形成叶片1。
本发明提供一种减少等轴晶叶片熔模铸造夹杂的生产方法，利用设置在浇道末端的宽大过滤网结构实现夹杂的末端控制，阻止夹杂进入叶片有效部位，在不增加生产工作量和不影响铸件冶金质量的前提下，减少夹杂导致的叶片铸件质量问题，提高等轴晶叶片的铸件质量和铸造合格率。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
一是，在浇道系统末端设置过滤网结构，能够最大程度的过滤掉前面工序累积的夹杂物，减少铸造夹杂效果明显；
二是，过滤网与浇道一体化，成本低且不增加生产工作量；
三是，过滤网根据模组结构、浇道截面积和料重设计为宽大结构，不影响金属液流通，避免造成浇不满、冷隔等冶金问题。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种减少等轴晶叶片熔模铸造夹杂的生产方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
S1：制备带有过滤网的模壳(3)；
S2：将熔炼好的金属溶液浇注至所述模壳(3)内，金属溶液经所述过滤网过滤后流入叶片型腔(4)，并冷却凝固后形成叶片(1)。
2.根据权利要求1所述的减少等轴晶叶片熔模铸造夹杂的生产方法，其特征在于，所述S1包括以下步骤：
S11：压制所述过滤网和浇道(2)的一体化蜡模，并组合到蜡模模组中；
S12：所述蜡模模组的表面涂料制壳，经脱蜡和焙烧，获得所述模壳(3)。
3.根据权利要求2所述的减少等轴晶叶片熔模铸造夹杂的生产方法，其特征在于：所述S11中，所述过滤网采用无机非金属材料制成，所述浇道(2)采用蜡质材质制成。
4.根据权利要求2所述的减少等轴晶叶片熔模铸造夹杂的生产方法，其特征在于：所述S12中，所述蜡模模组所用的涂料为硅溶胶。
5.根据权利要求2所述的减少等轴晶叶片熔模铸造夹杂的生产方法，其特征在于：所述S12中脱蜡的温度范围为160-200℃。
6.根据权利要求2所述的减少等轴晶叶片熔模铸造夹杂的生产方法，其特征在于：所述S12中焙烧的温度范围为850-1100℃。
7.根据权利要求2-6任一项所述的减少等轴晶叶片熔模铸造夹杂的生产方法，其特征在于，所述S11之前还包括S0：根据所述蜡模模组的环形结构确定叶片(1)与所述浇道(2)相接的位置，并确定所述过滤网的设置位置。
8.根据权利要求7所述的减少等轴晶叶片熔模铸造夹杂的生产方法，其特征在于，所述S0还包括：计算所述浇道(2)及所述过滤网的横截面积，确定所述浇道(2)的横截面积小于所述过滤网的横截面积。
9.根据权利要求1-6任一项所述的减少等轴晶叶片熔模铸造夹杂的生产方法，其特征在于：所述S2中，金属溶液浇注前需对所述模壳(3)进行预热。
10.根据权利要求9所述的减少等轴晶叶片熔模铸造夹杂的生产方法，其特征在于：所述模壳(3)预热的温度范围为900-1200℃。
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