一種高溫合金薄壁鑄件澆注方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高溫合金薄壁鑄件澆注方法，改進(jìn)了澆注系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)為直澆道－內(nèi)澆道式，縮短金屬液流程，減少了熱損失，提高了金屬液的充型能力，形成了順序凝固，有效地抑制了鑄造應(yīng)力產(chǎn)生，降低了鑄件裂紋傾向，大幅減少了欠鑄和冷隔缺陷。
【專利說(shuō)明】一種高溫合金薄壁鑄件澆注方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬鑄造領(lǐng)域，尤其是改進(jìn)后的高溫合金薄壁鑄件澆注系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的輕量化、性能和推重比的提高，發(fā)動(dòng)機(jī)中所應(yīng)用的鑄件數(shù)量在不斷地增加，鑄件尺寸也越來(lái)越大，而鑄件的壁厚卻在不斷的減薄，鑄件最小壁厚已達(dá)0.5mm左右。為保證發(fā)動(dòng)機(jī)使用可靠性及使用壽命，這些薄壁鑄件均采用高溫合金制造。由于薄壁鑄件的結(jié)構(gòu)及高溫合金的鑄造特點(diǎn)，該類鑄件生產(chǎn)工藝難度較大，工藝設(shè)計(jì)的合理性、可行性成為該類鑄件是否能滿足要求的關(guān)鍵。
[0003]某調(diào)節(jié)片結(jié)構(gòu)是典型的薄壁件結(jié)構(gòu)，其最薄處壁厚為0.8mm，平均壁厚約為1mm，長(zhǎng)330mm，寬240mm，鑄件正面是有弧形與夾角形成的弧平面，背后分布多條縱橫交錯(cuò)既厚又高的加強(qiáng)筋，在加強(qiáng)筋處有3個(gè)安裝凸臺(tái)，在薄壁上形成了熱節(jié)(見(jiàn)圖1)。鑄件95%的部位無(wú)需加工，基本為無(wú)加工余量鑄造，采用的合金為高溫合金K424。研制初期，鑄件經(jīng)常出現(xiàn)冷隔、欠鑄、裂紋等冶金缺陷，由于高溫合金鑄件的不可修補(bǔ)特點(diǎn)，使得鑄件大量報(bào)廢，嚴(yán)重影響著研制項(xiàng)目的順利進(jìn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決鑄件經(jīng)常出現(xiàn)冷隔、欠鑄、裂紋等冶金缺陷，本發(fā)明提出了一種高溫合金薄壁鑄件澆注方法，其具有澆注方案簡(jiǎn)單，減小了鑄件出現(xiàn)冷隔、欠鑄、裂紋等冶金缺陷的幾率。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是改進(jìn)了澆注系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)為直澆道一內(nèi)澆道式，如附圖2所示。
[0006]上述澆注系統(tǒng)，8個(gè)內(nèi)澆道均勻焊接在加強(qiáng)筋上，并在距直澆道較遠(yuǎn)的壁厚差較大處由直澆道引出2個(gè)內(nèi)澆道。
[0007]本發(fā)明的有益效果是縮短金屬液流程，減少了熱損失，提高了金屬液的充型能力，形成了順序凝固，有效地抑制了鑄造應(yīng)力產(chǎn)生，降低了鑄件裂紋傾向，大幅減少了欠鑄和冷隔缺陷。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1調(diào)節(jié)片鑄件結(jié)構(gòu)不意圖；
圖2改進(jìn)前澆注系統(tǒng)；
圖3改進(jìn)澆注系統(tǒng)組合圖；
圖4圖2的A-A剖面圖；
圖5欠鑄、冷隔在鑄件中所占比例圖。
【具體實(shí)施方式】[0009]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0010]1.初始澆注系統(tǒng)
初始澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)為直澆道一橫澆道一直澆道一內(nèi)澆道，此方案結(jié)構(gòu)復(fù)雜。圖2為初始澆注系統(tǒng)，可以看出金屬液由澆口杯進(jìn)入，通過(guò)主澆道到達(dá)鑄件經(jīng)過(guò)3層澆道，金屬液流程長(zhǎng)，流通不暢，每經(jīng)過(guò)一次澆道金屬液的流速就會(huì)有所減慢，熱量損失大，不利于薄壁件的成形，充型能力差。澆注系統(tǒng)的內(nèi)澆道及內(nèi)冒口過(guò)多，導(dǎo)致金屬液流向復(fù)雜，液流紊亂，不利于形成順序凝固。鑄件極易產(chǎn)生欠鑄、冷隔等鑄造缺陷。
[0011]2.改進(jìn)后澆注系統(tǒng)
針對(duì)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及初始澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺點(diǎn)，改進(jìn)了澆注系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)為直澆道一內(nèi)澆道式，見(jiàn)圖3。8個(gè)內(nèi)澆道均勻焊接在加強(qiáng)筋上，并在距直澆道較遠(yuǎn)的壁厚差較大處由直澆道引出2個(gè)內(nèi)澆道，此內(nèi)澆道既把金屬液引入鑄型又起到了補(bǔ)縮作用。采用此方案澆注時(shí)，金屬液經(jīng)過(guò)直澆道、內(nèi)澆道到達(dá)型腔。此方案縮短金屬液流程，減少了熱損失，提高了金屬液的充型能力，形成了順序凝固，有效地抑制了鑄造應(yīng)力產(chǎn)生，降低了鑄件裂紋傾向，大幅減少了欠鑄和冷隔缺陷。
[0012]根據(jù)比例因數(shù)法確定內(nèi)澆道的尺寸，此法根據(jù)鑄件上內(nèi)澆道設(shè)置部位的熱節(jié)圓直徑或熱節(jié)截面面積確定Dg = (0.6~1.0) D c
Sg = (0.4 ~0.9) S c ( I )
式中，D c和S c分別為鑄件熱節(jié)圓直徑和熱節(jié)截面積；
D g，S g分別為內(nèi)澆道直徑和內(nèi)澆道截面積。鑄件的熱節(jié)部位截面為5mmX 15mm的矩形，鑄件熱節(jié)當(dāng)量圓D c約為10mm，S c約為7 5 mm2，內(nèi)澆道直徑為D g = 0.8X1.0 = 8mm,內(nèi)澆道截面積為S g = 0.8X75 = 60mm2,由于鑄件熱節(jié)的截面為矩形，按照經(jīng)驗(yàn)內(nèi)澆道截面也選取為矩形，大小根據(jù)當(dāng)量熱節(jié)圓計(jì)算，內(nèi)澆道截面為4 _X I 5_。
[0013]工藝出品率和品質(zhì)分析
鑄件工藝出品率為鑄件質(zhì)量與鑄件和澆注系統(tǒng)總質(zhì)量之比，原工藝鑄件出品率L ch=0.35X2/9.8^0.07，改進(jìn)后鑄件出品率L ch = 0.35X2/5 = 0.14。可以看出新的澆注系統(tǒng)使鑄件出品率提高了 I倍，并且采用改進(jìn)后澆注系統(tǒng)后鑄件的合格率提高了 3倍。改進(jìn)澆注系統(tǒng)后，欠鑄、冷隔缺陷明顯減少，圖5是澆注系統(tǒng)改進(jìn)前和改進(jìn)后欠鑄、冷隔情況的對(duì)比，圖5中f 18批次是澆注系統(tǒng)改進(jìn)前欠鑄、冷隔缺陷在鑄件中所占比例，19^30批次是澆注系統(tǒng)改進(jìn)后欠鑄、冷隔缺陷的比例。從圖4中可看出采用初始澆注系統(tǒng)澆注的鑄件，存在嚴(yán)重的欠鑄、冷隔冶金缺陷，澆注系統(tǒng)改進(jìn)后欠鑄、冷隔明顯減少。
【權(quán)利要求】
1.一種高溫合金薄壁鑄件澆注方法，其特征是改進(jìn)了澆注系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)為直澆道一內(nèi)澆道式，如附圖2所示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的澆注系統(tǒng)，其特征是，8個(gè)內(nèi)澆道均勻焊接在加強(qiáng)筋上，并在距直澆道較遠(yuǎn)的壁厚差較大處由直澆道引出2個(gè)內(nèi)澆道。
【文檔編號(hào)】B22C9/08GK103521706SQ201210419917
【公開(kāi)日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月29日
【發(fā)明者】沈恒濤, 曲長(zhǎng)春 申請(qǐng)人:洛陽(yáng)希諾能源科技有限公司