一种高温合金薄壁铸件浇注方法
阅读：124发布：2020-05-18
专利汇可以提供一种高温合金薄壁铸件浇注方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种高温 合金 薄壁铸件浇注方法，改进了浇注系统，其结构为直浇道－内浇道式，缩短金属液流程，减少了 热损失 ，提高了金属液的充型能 力 ，形成了顺序 凝固 ，有效地抑制了 铸造 应力 产生，降低了铸件裂纹倾向，大幅减少了欠铸和 冷隔 缺陷 。，下面是一种高温合金薄壁铸件浇注方法专利的具体信息内容。
一种高温合金薄壁铸件浇注方法
技术领域
背景技术
[0002] 随着航空发动机设计结构的轻量化、性能和推重比的提高，发动机中所应用的铸件数量在不断地增加，铸件尺寸也越来越大，而铸件的壁厚却在不断的减薄，铸件最小壁厚已达0.5mm 左右。为保证发动机使用可靠性及使用寿命，这些薄壁铸件均采用高温合金制造。由于薄壁铸件的结构及高温合金的铸造特点，该类铸件生产工艺难度较大，工艺设计的合理性、可行性成为该类铸件是否能满足要求的关键。
[0003] 某调节片结构是典型的薄壁件结构，其最薄处壁厚为0.8mm，平均壁厚约为1mm，长330mm，宽240mm，铸件正面是有弧形与夹角形成的弧平面，背后分布多条纵横交错既厚又高的加强筋，在加强筋处有3个安装凸台，在薄壁上形成了热节（见图1）。铸件95％的部位无需加工，基本为无加工余量铸造，采用的合金为高温合金K424。研制初期，铸件经常出现冷隔、欠铸、裂纹等冶金缺陷，由于高温合金铸件的不可修补特点，使得铸件大量报废，严重影响着研制项目的顺利进行。
发明内容
[0004] 为了解决铸件经常出现冷隔、欠铸、裂纹等冶金缺陷，本发明提出了一种高温合金薄壁铸件浇注方法，其具有浇注方案简单，减小了铸件出现冷隔、欠铸、裂纹等冶金缺陷的几率。
[0006] 上述浇注系统，8个内浇道均匀焊接在加强筋上，并在距直浇道较远的壁厚差较大处由直浇道引出2个内浇道。
附图说明
[0008] 图1 调节片铸件结构示意图；图2 改进前浇注系统；
图3 改进浇注系统组合图；
图4 图2的A-A剖面图；
图5 欠铸、冷隔在铸件中所占比例图。
图3 改进浇注系统组合图；
图4 图2的A-A剖面图；
图5 欠铸、冷隔在铸件中所占比例图。
具体实施方式
[0009] 下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0010] 1. 初始浇注系统初始浇注系统的结构为直浇道－横浇道－直浇道－内浇道，此方案结构复杂。图2为初始浇注系统，可以看出金属液由浇口杯进入，通过主浇道到达铸件经过３层浇道，金属液流程长，流通不畅，每经过一次浇道金属液的流速就会有所减慢，热量损失大，不利于薄壁件的成形，充型能力差。浇注系统的内浇道及内冒口过多，导致金属液流向复杂，液流紊乱，不利于形成顺序凝固。铸件极易产生欠铸、冷隔等铸造缺陷。
[0011] 2. 改进后浇注系统针对零件的结构特点及初始浇注系统设计缺点，改进了浇注系统，其结构为直浇道－内浇道式，见图3。8个内浇道均匀焊接在加强筋上，并在距直浇道较远的壁厚差较大处由直浇道引出2个内浇道，此内浇道既把金属液引入铸型又起到了补缩作用。采用此方案浇注时，金属液经过直浇道、内浇道到达型腔。此方案缩短金属液流程，减少了热损失，提高了金属液的充型能力，形成了顺序凝固，有效地抑制了铸造应力产生，降低了铸件裂纹倾向，大幅减少了欠铸和冷隔缺陷。
[0012] 根据比例因数法确定内浇道的尺寸，此法根据铸件上内浇道设置部位的热节圆直径或热节截面面积确定Dg ＝ （0.6～1.0）ＤcＳg ＝ （0.4～0.9）Ｓc （１）
式中，Ｄc和Ｓc分别为铸件热节圆直径和热节截面积；
Ｄg，Ｓg分别为内浇道直径和内浇道截面积。铸件的热节部位截面为5mm×15mm的矩
2
形，铸件热节当量圆Ｄc约为10mm，Ｓc约为７５mm，内浇道直径为Ｄg＝0.8×1.0＝８
2
mm，内浇道截面积为Ｓg＝0.8×75＝60mm，由于铸件热节的截面为矩形，按照经验内浇道截面也选取为矩形，大小根据当量热节圆计算，内浇道截面为４mm×１５mm。
式中，Ｄc和Ｓc分别为铸件热节圆直径和热节截面积；
Ｄg，Ｓg分别为内浇道直径和内浇道截面积。铸件的热节部位截面为5mm×15mm的矩
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形，铸件热节当量圆Ｄc约为10mm，Ｓc约为７５mm，内浇道直径为Ｄg＝0.8×1.0＝８
2
mm，内浇道截面积为Ｓg＝0.8×75＝60mm，由于铸件热节的截面为矩形，按照经验内浇道截面也选取为矩形，大小根据当量热节圆计算，内浇道截面为４mm×１５mm。
[0013] 工艺出品率和品质分析铸件工艺出品率为铸件质量与铸件和浇注系统总质量之比，原工艺铸件出品率Ｌch＝0.35×2/9.8≈0.07，改进后铸件出品率Ｌch＝0.35×2/5＝0.14。可以看出新的浇注系统使铸件出品率提高了1倍，并且采用改进后浇注系统后铸件的合格率提高了3倍。改进浇注系统后，欠铸、冷隔缺陷明显减少，图5是浇注系统改进前和改进后欠铸、冷隔情况的对比，图5中1~18批次是浇注系统改进前欠铸、冷隔缺陷在铸件中所占比例，19~30批次是浇注系统改进后欠铸、冷隔缺陷的比例。从图４中可看出采用初始浇注系统浇注的铸件，存在严重的欠铸、冷隔冶金缺陷，浇注系统改进后欠铸、冷隔明显减少。
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