一种单晶铸件大模组型壳脱蜡焙烧过程控制方法专利检索-铸造粉末冶金专利检索查询-专利查询网

一种单晶铸件大模组型壳脱蜡焙烧过程控制方法
申请号	CN202410055814.9	申请日	2024-01-15	公开(公告)号	CN118023477A	公开(公告)日	2024-05-14
申请人	中国科学院金属研究所;			发明人	柴宏宇; 周亦胄; 谢君; 李金国; 于金江; 侯桂臣; 孙晓峰;
摘要	本发明涉及熔模精密铸造领域，具体为一种单晶铸件大模组型壳脱蜡焙烧过程控制方法。该方法使用的辅助工装包括：底部支撑块、底座平台、支撑杆、支撑筋、脱蜡流道，圆盘形底座平台设置于两条底部支撑块上，底座平台的顶部边缘孔处沿竖向安装支撑杆，支撑杆的下部与底座平台连接，支撑杆的上部与水平的支撑筋相连；支撑筋为开口圆环结构，支撑筋通过开口圆环上开设的中间孔套装于支撑杆的上部；底座平台上开设有脱蜡流道，脱蜡流道包括圆形脱蜡流道和四组条形脱蜡流道。本发明适用于大多数单晶铸件大模组型壳的脱蜡焙烧过程，可以有效减小型壳在脱蜡焙烧过程中的局部变形甚至开裂情况，有效提高了单晶铸件大模组型壳的制备合格率。
权利要求	1.一种单晶铸件大模组型壳脱蜡焙烧过程控制方法，其特征在于，该方法使用的辅助工装包括：底部支撑块、底座平台、支撑杆、支撑筋、脱蜡流道，具体结构如下：圆盘形底座平台设置于两条底部支撑块上，底座平台的顶部边缘孔处沿竖向安装支撑杆，支撑杆的下部与底座平台连接，支撑杆的上部与水平的支撑筋相连，支撑杆与所述边缘孔呈上下滑动锁紧配合结构，使支撑杆沿底座平台升降；支撑筋为开口圆环结构，支撑筋通过开口圆环上开设的中间孔套装于支撑杆的上部，且支撑筋与所述中间孔呈转动配合结构，使支撑筋绕支撑杆转动；底座平台上开设有脱蜡流道，脱蜡流道包括圆形脱蜡流道和四组条形脱蜡流道，圆形脱蜡流道位于中心，四组条形脱蜡流道两两对称且位于圆形脱蜡流道的四周，条形脱蜡流道的长度方向一致。 2.按照权利要求1所述的晶铸件大模组型壳脱蜡焙烧过程控制方法，其特征在于，两组条形脱蜡流道分别为四个第一条形短流道平行排布，另外两组条形脱蜡流道分别为一个条形长流道和三个第二条形短流道平行排布。 3.按照权利要求1所述的晶铸件大模组型壳脱蜡焙烧过程控制方法，其特征在于，支撑筋的高度通过与支撑杆之间的连接位置以及支撑杆的升降进行调整。 4.按照权利要求1所述的晶铸件大模组型壳脱蜡焙烧过程控制方法，其特征在于，底部支撑块高度选择范围为60mm～140mm；底座平台的直径为500mm～800mm，厚度为3mm～20mm；圆形脱蜡流道的直径在80mm～150mm之间，其余条形脱蜡流道宽度为10mm～40mm，条形短流道的长度为100mm～200mm，条形长流道的长度为200mm～300mm。 5.按照权利要求1所述的晶铸件大模组型壳脱蜡焙烧过程控制方法，其特征在于，整个辅助工装采用耐热钢制成，支撑筋和支撑杆上包裹耐火棉并用铁丝系紧，耐火棉厚度为5mm～30mm。 6.按照权利要求1所述的晶铸件大模组型壳脱蜡焙烧过程控制方法，其特征在于，包括如下步骤： (1)选定合适尺寸的辅助工装，同时调节支撑杆，使支撑筋和底座平台的距离为上部型壳浇口杯和下部型壳底座的距离； (2)型壳粘浆淋砂干燥完成后，将型壳转运至辅助工装上，型壳浇口杯朝下放置在底座平台中心圆形脱蜡流道上，同时转动支撑筋，使之与型壳底座上表面紧密接触，并在脱蜡过程中辅助支撑； (3)将型壳连同辅助工装转运至脱蜡釜中，按规定工艺进行脱蜡； (4)脱蜡完成后，将型壳连同辅助工装转运至焙烧炉中，按规定工艺进行型壳焙烧； (5)焙烧完成后，将型壳由辅助工装上取出，即得到单晶铸件用大模组型壳。
说明书全文	一种单晶铸件大模组型壳脱蜡焙烧过程控制方法技术领域 [0001] 本发明涉及熔模精密铸造领域，具体为一种单晶铸件大模组型壳脱蜡焙烧过程控制方法。背景技术 [0002] 熔模精密铸造技术制备的铸件尺寸精度高，一般仅需经较小的加工量，因此也被成为无余量精密铸造，在现代工业生产中应用广泛。随着航空发动机制备技术的发展，其热端高温合金零部件的形状趋于复杂化，同时对其表面质量及尺寸精度等方面的要求也越来越严格，因此熔模精密铸造技术已经成为高温合金铸件生产的关键技术之一。熔模精密铸造生产时，首先根据铸件产品形状制备尺寸精度高的模具，随后将蜡料注入其中形成蜡模，之后根据具体工艺方案在蜡料表面通过沾浆淋砂的方式制备铸型，铸型经脱蜡和高温焙烧后即得到浇注用陶瓷型壳。 [0003] 熔模精密铸造生产得到的铸件表面光洁度和尺寸精度较高，因此在后续加工过程中一般只需要经过简单的打磨、抛光后即可达到设计要求。在进行蜡模尺寸设计时通常在考虑蜡模变形情况下，仅预留较小的加工余量。近年来开发的大模组(如：模组浇注底盘直径300mm以上)精密铸造是一种高效率、低成本的铸造方法，使用一个模组、一个型壳、一个坩埚，一次性成型整组或整台套铸件，随着单晶铸件大模组技术的应用，生产用型壳体积进一步变大，这就导致其在脱蜡、转运和焙烧过程中容易因操作不当导致型壳受力不均，甚至出现局部变形、裂纹等情况的发生，影响单晶铸件的浇注及合格率，提高产品生产成本和生产周期。发明内容 [0004] 为了解决现有技术的缺点与不足，本发明的目的在于提供了一种单晶铸件大模组型壳脱蜡焙烧过程控制方法，通过辅助工装的使用，减小型壳在脱蜡、转运、焙烧过程中因受力面积小导致应力集中，进而造成型壳局部变形甚至开裂的情况发生，有利于提高单晶铸件大模组型壳的生产合格率。 [0005] 本发明采用的技术解决方案是： [0006] 一种单晶铸件大模组型壳脱蜡焙烧过程控制方法，该方法使用的辅助工装包括：底部支撑块、底座平台、支撑杆、支撑筋、脱蜡流道，具体结构如下： [0007] 圆盘形底座平台设置于两条底部支撑块上，底座平台的顶部边缘孔处沿竖向安装支撑杆，支撑杆的下部与底座平台连接，支撑杆的上部与水平的支撑筋相连，支撑杆与所述边缘孔呈上下滑动锁紧配合结构，使支撑杆沿底座平台升降； [0008] 支撑筋为开口圆环结构，支撑筋通过开口圆环上开设的中间孔套装于支撑杆的上部，且支撑筋与所述中间孔呈转动配合结构，使支撑筋绕支撑杆转动； [0009] 底座平台上开设有脱蜡流道，脱蜡流道包括圆形脱蜡流道和四组条形脱蜡流道，圆形脱蜡流道位于中心，四组条形脱蜡流道两两对称且位于圆形脱蜡流道的四周，条形脱蜡流道的长度方向一致。 [0010] 所述的晶铸件大模组型壳脱蜡焙烧过程控制方法，两组条形脱蜡流道分别为四个第一条形短流道平行排布，另外两组条形脱蜡流道分别为一个条形长流道和三个第二条形短流道平行排布。 [0011] 所述的晶铸件大模组型壳脱蜡焙烧过程控制方法，支撑筋的高度通过与支撑杆之间的连接位置以及支撑杆的升降进行调整。 [0012] 所述的晶铸件大模组型壳脱蜡焙烧过程控制方法，底部支撑块高度选择范围为60mm～140mm；底座平台的直径为500mm～800mm，厚度为3mm～20mm；圆形脱蜡流道的直径在 80mm～150mm之间，其余条形脱蜡流道宽度为10mm～40mm，条形短流道的长度为100mm～ 200mm，条形长流道的长度为200mm～300mm。 [0013] 所述的晶铸件大模组型壳脱蜡焙烧过程控制方法，整个辅助工装采用耐热钢制成，支撑筋和支撑杆上包裹耐火棉并用铁丝系紧，耐火棉厚度为5mm～30mm。 [0014] 所述的晶铸件大模组型壳脱蜡焙烧过程控制方法，包括如下步骤： [0015] (1)选定合适尺寸的辅助工装，同时调节支撑杆，使支撑筋和底座平台的距离为上部型壳浇口杯和下部型壳底座的距离； [0016] (2)型壳粘浆淋砂干燥完成后，将型壳转运至辅助工装上，型壳浇口杯朝下放置在底座平台中心圆形脱蜡流道上，同时转动支撑筋，使之与型壳底座上表面紧密接触，并在脱蜡过程中辅助支撑； [0017] (3)将型壳连同辅助工装转运至脱蜡釜中，按规定工艺进行脱蜡； [0018] (4)脱蜡完成后，将型壳连同辅助工装转运至焙烧炉中，按规定工艺进行型壳焙烧； [0019] (5)焙烧完成后，将型壳由辅助工装上取出，即得到单晶铸件用大模组型壳。 [0020] 本发明的设计思想是： [0021] 由于生产的铸件具有尺寸精度高、加工余量小等优势，熔模精密铸造技术广泛应用于航空发动机制造领域，单晶铸件大模组技术的应用可以有效提高铸造效率、降低生产成本，但模组体积的增大极易导致型壳在脱蜡、转运和焙烧过程中出现局部变形、裂纹等情况的发生，影响型壳的合格率，进而增加产品生产成本及周期。 [0022] 本发明设计通过设计一种辅助工装，通过辅助工装的使用，避免大模组型壳在脱蜡、转运、焙烧过程中可能出现的局部应力集中情况，进而减小大模组型壳局部变形、裂纹出现的可能性，提高了型壳制备的合格率，有助于铸造整体合格率的提高和生产成本、生产周期的降低。 [0023] 本发明具有的优点和积极效果是： [0024] 1、与现有生产工艺相比，本发明提供的方法设计了一种单晶铸件大模组型壳脱蜡焙烧用辅助工装，所设计的工装可根据型壳设计特点调整工装相关位置尺寸，使之可配合相应型壳使用，有效避免了在型壳脱蜡、转运、焙烧过程中出现的型壳变形、开裂问题，提高了型壳制备合格率，有利于提高单晶铸件的浇注合格率，有效缩短生产周期和生产成本。 [0025] 2、本发明适用于绝大多数单晶铸件用大模组型壳的脱蜡焙烧过程，设计的辅助工装结构可根据具体型壳设计特点灵活变化，具有很高的实用性。附图说明 [0026] 图1为本发明单晶铸件用大模组型壳辅助工装的结构示意图。图中标号名称：1底部支撑块，2底座平台，3支撑杆，4支撑筋，5脱蜡流道(51圆形脱蜡流道，52第一条形短流道，53第二条形短流道，54条形长流道)。具体实施方式 [0027] 在具体实施过程中，本发明提出一种单晶铸件用大模组型壳脱蜡焙烧过程控制方法，设计了一种单晶铸件用大模组型壳辅助工装(简称“辅助工装”)，其结构如图1所示，该辅助工装包括：底部支撑块1、底座平台2、支撑杆3、支撑筋4、脱蜡流道5，具体结构如下： [0028] 圆盘形底座平台2设置于两条底部支撑块1上，底座平台2的顶部边缘孔处沿竖向安装支撑杆3，支撑杆3的下部与底座平台2连接，支撑杆3的上部与水平的支撑筋4相连，支撑杆3与所述边缘孔呈上下滑动锁紧配合结构，使支撑杆3可沿底座平台2升降。 [0029] 支撑筋4为开口圆环结构，支撑筋4通过开口圆环上开设的中间孔套装于支撑杆3的上部，且支撑筋4与所述中间孔呈转动配合结构，使支撑筋4可绕支撑杆3转动，支撑筋4的高度可通过与支撑杆3之间的连接位置以及支撑杆3的升降进行调整。 [0030] 底座平台2上开设有脱蜡流道5，脱蜡流道5包括圆形脱蜡流道51和四组条形脱蜡流道，圆形脱蜡流道51位于中心，四组条形脱蜡流道两两对称且位于圆形脱蜡流道51的四周，条形脱蜡流道的长度方向一致。其中，两组条形脱蜡流道分别为四个第一条形短流道52平行排布，另外两组条形脱蜡流道分别为一个条形长流道54和三个第二条形短流道53平行排布。 [0031] 底部支撑块1的设置是为了便于通过叉车等装备转运工装及型壳，因此底部支撑块1的间距、高度等设置应参考实际转运设备进行确定，底部支撑块1高度可选择范围为60mm～140mm；底座平台2的直径为500mm～800mm，厚度为3mm～20mm。底座平台2上设有脱蜡流道5，中心圆形脱蜡流道51的直径在80mm～150mm之间，其余条形脱蜡流道宽度为10mm～ 40mm，条形短流道的长度为100mm～200mm，条形长流道的长度为200mm～300mm；整个辅助工装采用耐热钢制成，支撑筋4和支撑杆3上包裹耐火棉并用铁丝系紧，耐火棉厚度为5mm～ 30mm。 [0032] 在生产过程中，型壳粘浆淋砂干燥完成后，将型壳置于辅助工装上，型壳浇口杯朝下置于底座平台2上，型壳底座朝上与支撑筋4相对应，之后转动支撑筋4，使支撑筋4与型壳底座接触并在脱蜡过程中起到辅助支撑作用，随后将辅助工装与型壳一同装入脱蜡釜进行脱蜡。脱蜡完成后，将辅助工装一同转移至焙烧炉中进行焙烧。焙烧完成后，将型壳连同辅助工装一起转运出焙烧炉，随后将型壳从辅助工装中取出，即得到焙烧完成待浇注用单晶铸件用大模组型壳。 [0033] 下面，通过实施例对本发明进一步详细描述如下： [0034] 实施例1 [0035] 生产某单晶铸件用大模组型壳，型壳设计的上部型壳浇口杯和下部型壳底座距离为300mm，型壳直径为450mm，具体步骤如下： [0036] (1)选定合适尺寸的辅助工装，同时调节支撑杆，使支撑筋与底座平台距离为300mm。 [0037] (2)将型壳转运至辅助工装上，其中型壳浇口杯朝下放置在底座平台中心圆形脱蜡流道上，同时转动支撑筋，使之与型壳底座上表面紧密接触，并在脱蜡过程中起到辅助支撑作用。 [0038] (3)将型壳连同辅助工装转运至脱蜡釜中，按规定工艺进行脱蜡。 [0039] (4)脱蜡完成后，将型壳连同辅助工装转运至焙烧炉中，按规定工艺进行型壳焙烧。 [0040] (5)焙烧完成后，将型壳由辅助工装上取出，即得到单晶铸件用大模组型壳。 [0041] 采用本方法得到的单晶铸件用大模组型壳，型壳几乎不发生变形，并显著改善型壳脱蜡焙烧过程裂纹的发生，使型壳出现局部变形、裂纹的概率降低10％以上。 [0042] 实施结果表明，本发明适用于大多数单晶铸件大模组型壳的脱蜡焙烧过程，可以有效减小型壳在脱蜡焙烧过程中的局部变形甚至开裂情况，有效提高了单晶铸件大模组型壳的制备合格率，经济效益显著。

意见反馈