RU2034681C1

RU2034681C1 - Method to produce extended thin-walled castings

Info

Publication number: RU2034681C1
Authority: RU
Inventors: С.В. Корякин; Э.Л. Кац; А.Д. Москвин; Е.В. Спиридонов; В.П. Лубенец
Original assignee: Многопрофильное малое предприятие "Техматус"
Priority date: 1992-04-22
Filing date: 1992-04-22
Publication date: 1995-05-10

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: ceramic mould the temperature of which prior to casting has reached 0.7 - 0.9 liquidus temperature of the melt to be poured in is used. Then melt at the temperature being higher than liquidus temperature by 30 to 70 C is poured in. In so doing, speed of mould filling with the melt is maintained within 1.0 to 5.0 mm/s. EFFECT: extended thin-walled casting.

Description

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в литейном производстве, в частности для получения отливок из никелевых жаропрочных сплавов. The invention relates to metallurgy and can be used in foundry, in particular for the production of castings from heat-resistant nickel alloys.

Известен способ получения отливок литьем по выплавляемым моделям, включающий нагрев литейной формы, заливку ее металлом, охлаждение и извлечение готовой отливки. A known method for producing castings by investment casting, including heating the mold, pouring it with metal, cooling and removing the finished casting.

Недостатком этого способа является недостаточная плотность отливок из-за рассредоточенной усадочной пористости и концентрированных усадочных раковин. The disadvantage of this method is the lack of density of castings due to dispersed shrinkage porosity and concentrated shrinkage shells.

Целью изобретения является получение протяженных тонкостенных отливок с повышенной плотностью и регламентированной макроструктурой в керамических формах. The aim of the invention is to obtain extended thin-walled castings with increased density and a regulated macrostructure in ceramic forms.

Способ получения протяженных тонкостенных отливок сплавов, преимущественно жаропрочных, предусматривает применение керамической литейной формы, нагрев которой перед заливкой доводят до 0,7-0,9 температуры ликвидуса заливаемого расплава, при этом заливают расплав при температуре выше температуры ликвидуса на 30-70^oC, а скорость заполнения литейной формы расплавом поддерживают в пределах 1,0-5,0 мм/с.The method for producing extended thin-walled castings of alloys, mainly heat-resistant, involves the use of a ceramic casting mold, the heating of which is brought to 0.7-0.9 the liquidus temperature of the poured melt before pouring, while the melt is poured at a temperature of 30-70 ^o C above the liquidus temperature, and the speed of filling the mold with the melt is maintained within 1.0-5.0 mm / s.

В соответствии с изобретением температура керамической литейной формы перед заливкой должна составлять 0,7-0,9 температуры ликвидуса заливаемого сплава, что обусловлено тем, что уменьшение температуры менее 0,7 лик. приводит к образованию дефектов в отливке в виде недоливов и спаев, т.е. к нарушению сплошности отливки. При увеличении же температуры более 0,9 лик. существенно увеличивается время затвердевания, что приводит к снижению плотности отливок. In accordance with the invention, the temperature of the ceramic mold before casting should be 0.7-0.9 liquidus temperatures of the alloy being poured, due to the fact that the temperature decrease is less than 0.7 faces. leads to the formation of defects in the casting in the form of underfillings and junctions, i.e. to violation of the integrity of the casting. With an increase in temperature of more than 0.9 faces. hardening time increases significantly, which leads to a decrease in the density of castings.

Температура заливки расплава в керамическую форму должна быть на 30-70^oC выше температуры ликвидуса сплава для обеспечения получения регламентированной макроструктуры отливки с оптимальным диапазоном размеров макрозерна, равным 5-10 мм. Увеличение указанного предела более 70^oC приводит к укрупнению макрозерна до 10 мм и снижению прочностных характеристик металла отливки. При уменьшении перегрева расплава при заливке менее 30^oC возможно образование в отливке вышеуказанных дефектов типа недоливов и спаев.The temperature of pouring the melt into a ceramic mold should be 30-70 ^o C higher than the liquidus temperature of the alloy to provide a regulated casting macrostructure with an optimal range of macrograin sizes equal to 5-10 mm. The increase in the specified limit of more than 70 ^o C leads to the enlargement of the macrograin to 10 mm and a decrease in the strength characteristics of the casting metal. With a decrease in overheating of the melt when casting less than 30 ^o C, the formation of the above defects such as underfillings and junctions is possible in the casting.

Заполнение керамической литейной формы ведут со скоростью подъема уровня металла 1-5 мм/с. Уменьшение скорости заполнения приводит к образованию несплошностей в отливке, а увеличение к нарушению последовательного питания отливки и образованию усадочных дефектов, т.е. повышению пористости отливки. The filling of the ceramic mold is carried out with a rate of rise of the metal level of 1-5 mm / s A decrease in the filling rate leads to the formation of discontinuities in the casting, and an increase in the violation of the sequential supply of the casting and the formation of shrinkage defects, i.e. increase the porosity of the casting.

Способ реализуется следующим образом. The method is implemented as follows.

Предварительно изготовленную керамическую форму нагревают до температуры составляющей 0,7-0,9 от температуры ликвидуса заливаемого сплава, после чего в нее заливают расплав, имеющий температуру на 30-70^oC выше его температуры ликвидуса. Заполнение формы осуществляют сверху, поддерживая скорость подъема зеркала расплава в керамической форме со скоростью 1-5 мм/с путем регулирования расхода расплавленного металла, поступающего в форму с учетом площадей поперечных сечений рабочей полости формы. После затвердевания отливки и ее охлаждения вместе с формой готовую отливку извлекают из формы.The prefabricated ceramic mold is heated to a temperature of 0.7-0.9 of the liquidus temperature of the alloy being poured, after which a melt having a temperature of 30-70 ^° C. above its liquidus temperature is poured into it. The filling of the mold is carried out from above, maintaining the rate of rise of the melt mirror in the ceramic mold at a speed of 1-5 mm / s by adjusting the flow rate of molten metal entering the mold taking into account the cross-sectional areas of the mold working cavity. After the casting has solidified and cooled, together with the mold, the finished casting is removed from the mold.

Целесообразность и эффективность предлагаемого технического решения проверялась на вакуумной плавильно-заливной установке периодического действия, на которой отливали типовые направляющие лопатки стационарной газовой турбины высотой 500 мм. Лопатки отливались из никелевого жаропрочного сплава, имеющего температуру ликвидуса, равную 1370^oC. Керамическую форму изготавливали методом выплавляемых моделей. Формы нагревали в печи подогрева до 900-1250^oC. Металл расплавляли в плавильном тигле, контролируя температуру расплава термопарой и оптическим пирометром. При достижении температуры металла 1400-1450^oC его заливали в форму. После заливки расплава в форму последнюю перемещали из печи подогрева в зону охлаждения. Заполнение литейной формы осуществляли сверху через промежуточный заливочный элемент, предварительно нагретый дол 1400-1450^oC. В донной части заливочного элемента выполняли отверстие размером 1-2 мм для обеспечения требуемого расхода расплава. Скорость заполнения формы могла регулироваться от 0,8 до 6 мм/с.The feasibility and effectiveness of the proposed technical solution was tested on a periodic batch vacuum smelting and filling plant, on which typical guide vanes of a stationary gas turbine with a height of 500 mm were cast. The blades were cast from a heat-resistant nickel alloy having a liquidus temperature of 1370 ^° C. The ceramic mold was made using the lost-wax model. The molds were heated in a heating furnace to 900-1250 ^o C. The metal was melted in a melting crucible, controlling the temperature of the melt with a thermocouple and an optical pyrometer. Upon reaching the temperature of the metal 1400-1450 ^o C it was poured into the mold. After pouring the melt into the mold, the latter was transferred from the heating furnace to the cooling zone. The mold was filled from above through an intermediate casting element, a preheated portion of 1400-1450 ^o C. In the bottom of the casting element a hole of 1-2 mm in size was made to ensure the required melt flow rate. The speed of filling the mold could be adjusted from 0.8 to 6 mm / s.

Экспериментальная проверка показала высокую эффективность предлагаемого способа получения протяженных тонкостенных отливок из сплавов. Experimental verification showed the high efficiency of the proposed method for producing extended thin-walled castings from alloys.

Реализация предлагаемого способа позволяет получать с высокой степенью надежности отливки с регламентированной макроструктурой и повышенной протяженностью, что позволяет снизить брак отливок в два-три раза. The implementation of the proposed method allows to obtain with a high degree of reliability of castings with a regulated macrostructure and increased length, which allows to reduce the marriage of castings in two to three times.

Claims

METHOD FOR PRODUCING EXTENDED THIN-WALL CASTINGS from alloys, mainly nickel heat-resistant, in ceramic molds, including their preliminary heating, melt filling from above and cooling, characterized in that the molds are preheated to 0.7 0.9 of the liquidus temperature of the molten melt, the melt is cast at a temperature above the liquidus temperature of 30 70 ^o C, while the speed of filling the form with the melt is maintained within 1.0 5.0 mm / s