一種用于薄壁筒狀零件的澆注系統(tǒng)及其精密鑄造成型方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于司太立合金的精密鑄造，特別針對(duì)汽輪機(jī)閥芯、閥桿用耐磨司太立內(nèi)襯套的精密鑄造成型方法。
【背景技術(shù)】
[0002]汽輪機(jī)閥芯零部件要求其密封面具有一定的硬度，保證其耐磨性能，延長(zhǎng)零件的使用壽命。為此目前常用的方法是I)表面氮化處理；2)采用等離子噴焊的工藝在工件表面堆焊司太立合金。3)采用司太立合金的整體內(nèi)襯與套筒外套過(guò)盈裝配后，端面封焊，使其達(dá)到密封、耐磨的作用。
[0003]上述幾種工藝中，表面氮化處理工藝簡(jiǎn)單，但密封性與耐磨性相對(duì)較差。等離子噴焊技術(shù)，需要根據(jù)不同內(nèi)孔直徑設(shè)計(jì)制作高性能的系列內(nèi)孔等離子噴焊槍，并且對(duì)操作者技術(shù)和周圍環(huán)境要求苛刻，工序復(fù)雜，成品率很低。
[0004]現(xiàn)在發(fā)展較好的是采用離心澆注方法制得的整體司太立內(nèi)襯套，這種產(chǎn)品只有極少數(shù)廠家具備生產(chǎn)能力，價(jià)格昂貴。
[0005]本發(fā)明提供一種相對(duì)于離心澆注而言，更加節(jié)省母合金，且機(jī)加工量少的精密鑄造成型方法，適用于批量生產(chǎn)，具有極其可觀的經(jīng)濟(jì)效益和發(fā)展前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種用于薄壁筒狀零件的澆注系統(tǒng)及其精密鑄造成型方法，能獲得接近所要求幾何尺寸的內(nèi)襯套鑄件，鑄件毛坯余量小，節(jié)約母合金，顯著降低生產(chǎn)成本。
[0007]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種用于薄壁筒狀零件的澆注系統(tǒng)，包括由澆口杯蠟?zāi)?、直澆道蠟?zāi)！M澆道蠟?zāi)?、?nèi)澆道蠟?zāi)：丸T件蠟?zāi)Ｒ来魏附釉谝黄鹦纬傻南灅?，在所述蠟樹表面包覆有模殼?br>[0008]本發(fā)明還提供了一種用于薄壁筒狀零件的精密鑄造成型方法，包括如下步驟:
[0009]步驟一、制造鑄件蠟?zāi)?
[0010]根據(jù)內(nèi)襯套形狀設(shè)計(jì)制造金屬型蠟?zāi)Ｄ＞撸缓笤倮脡合灆C(jī)壓制鑄件蠟?zāi)＃?br>[0011]步驟二、制作澆注系統(tǒng)
[0012](I)采用壓蠟機(jī)分別壓制澆口杯蠟?zāi)！⒅睗驳老災(zāi)?、橫澆道蠟?zāi)：蛢?nèi)澆道蠟?zāi)＃?br>[0013](2)組裝蠟樹:
[0014]將澆口杯蠟?zāi)！⒅睗驳老災(zāi)?、橫澆道蠟?zāi)?、?nèi)澆道蠟?zāi)：丸T件蠟?zāi)Ｒ来魏附釉谝黄鹦纬上灅洌?br>[0015](3)在蠟樹表面包覆耐火材料；
[0016]步驟三、制取模殼:
[0017](I)將步驟二制成的澆注系統(tǒng)放入脫蠟釜中將蠟料融化脫出，形成無(wú)分型面的模殼;
[0018](2)模殼的包覆:
[0019]在模殼下部放置冷鐵，并在模殼表面包裹不同厚度的陶瓷保溫材料；
[0020]步驟四、模殼預(yù)熱:
[0021]將包覆好的模殼放置在電阻爐中進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為900°C?1200°C，達(dá)到所需溫度后保溫1-5小時(shí)；
[0022]步驟五、熔煉澆注:
[0023]重熔司太立合金鑄錠，溶化后將合金液澆注在步驟四預(yù)熱后的模殼中；
[0024]步驟六、鑄件的清理:
[0025]鑄件凝固冷卻后，將冷鐵和陶瓷保溫材料去除，然后清理模殼；
[0026]步驟七、熱處理:
[0027]將步驟六清理后的鑄件放置在熱處理爐中，在1000_1200°C保溫1_3小時(shí)后淬火，冷卻介質(zhì)為水；然后在870°C _980°C保溫6-10小時(shí)后空冷。
[0028]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的積極效果是:
[0029]本發(fā)明能代替目前廣泛應(yīng)用的離心澆注成型方法，可以顯著地節(jié)約母合金、提高成品率，降低對(duì)設(shè)備、環(huán)境和人員的苛刻要求，減小機(jī)加工量，成本只有離心澆注成本的60%，由于司太立內(nèi)襯套每年用量大，品種數(shù)量多，具有非?？捎^的經(jīng)濟(jì)效益。
【附圖說(shuō)明】
[0030]本發(fā)明將通過(guò)例子并參照附圖的方式說(shuō)明，其中:
[0031]圖1為本澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]一種用于薄壁筒狀零件的澆注系統(tǒng)，如圖1所示，包括:澆口杯蠟?zāi)?、直澆道蠟?zāi)?br>2、橫澆道蠟?zāi)?、內(nèi)澆道蠟?zāi)?、鑄件蠟?zāi)?、模殼6等，其中:
[0033]所述澆口杯蠟?zāi)?、直澆道蠟?zāi)?、橫澆道蠟?zāi)?和內(nèi)澆道蠟?zāi)?分別采用壓蠟機(jī)壓制而成；所述鑄件蠟?zāi)?采用金屬型蠟?zāi)Ｄ＞呃脡合灆C(jī)壓制而成；所述內(nèi)澆道4的內(nèi)徑與鑄件5的內(nèi)徑相同，外徑大于鑄件的外徑2-5_，這樣可以保證圓形鑄件各方向收縮的一致性，減少鑄件圓周方向的變形(不至于變成橢圓形，或者不規(guī)則的圓形)，保證鑄件的圓度和內(nèi)外圓的同軸度。所述澆口杯蠟?zāi)?、直澆道蠟?zāi)?、橫澆道蠟?zāi)?、內(nèi)澆道蠟?zāi)?和鑄件蠟?zāi)?依次焊接在一起形成蠟樹；在蠟樹表面包覆耐火材料層，形成模殼6。
[0034]本發(fā)明還公開了一種用于薄壁筒狀零件的精密鑄造成型方法，包括如下步驟:
[0035]步驟一、制造鑄件錯(cuò)模:
[0036]根據(jù)鑄件5 (即內(nèi)襯套)形狀設(shè)計(jì)制造金屬型蠟?zāi)Ｄ＞?，然后再利用壓蠟機(jī)壓制鑄件蠟?zāi)＃瑝褐茰囟?0°C?70°C，壓制壓力0.8?1.5MPa。
[0037]步驟二、制作澆注系統(tǒng)
[0038](I)采用壓蠟機(jī)分別壓制澆口杯蠟?zāi)?、直澆道蠟?zāi)?、橫澆道蠟?zāi)?和內(nèi)澆道蠟?zāi)? ；
[0039](2)組裝蠟樹:
[0040]將澆口杯蠟?zāi)?、直澆道蠟?zāi)?、橫澆道蠟?zāi)?、內(nèi)澆道蠟?zāi)?和鑄件蠟?zāi)?依次焊接在一起形成錯(cuò)樹；
[0041](3)在蠟樹表面包覆若干層(通常為5-8層)耐火材料，制成模殼6 ;
[0042]步驟三、制取模殼:
[0043](I)將步驟二制成的澆注系統(tǒng)放入脫蠟釜中，通過(guò)高溫、高壓水蒸汽將蠟料融化脫出，形成無(wú)分型面的模殼。
[0044](2)模殼的包覆:
[0045]在模殼表面不同位置包裹不同厚度的陶瓷保溫材料或者放置冷鐵，人為地控制鑄件的凝固順序，消除疏松缺陷。具體的方法如下:
[0046]在模殼下部放置冷鐵，讓冷鐵與模殼接觸，以便對(duì)模殼下部進(jìn)行快速導(dǎo)熱；從下至上包裹的陶瓷保溫材料的厚度從5mm逐漸增至30mm。
[0047]步驟四、模殼預(yù)熱:
[0048]模殼包覆完成后，放置在電阻爐中進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為900°C?1200°C，達(dá)到所需溫度后保溫1-5小時(shí)，以保證模殼各位置溫度均勻后出爐開始澆注。
[0049]步驟五、熔煉澆注:
[0050]重熔司太立6#合金鑄錠，溶化后將合金液澆注在步驟四預(yù)熱后的模殼中。
[0051]步驟六、鑄件的清理:
[0052]鑄件凝固冷卻后，將冷鐵和保溫材料去除，然后清理模殼。
[0053]步驟七、熱處理
[0054]將步驟六清理后的鑄件放置在熱處理爐中，在1000_1200°C，保溫1_3小時(shí)后淬火，冷卻介質(zhì)為水；然后在870°C _980°C保溫6-10小時(shí)后空冷。經(jīng)過(guò)上述固溶和時(shí)效處理，可提高鑄件的硬度和強(qiáng)度。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于薄壁筒狀零件的澆注系統(tǒng)，其特征在于:包括由澆口杯蠟?zāi)?、直澆道蠟?zāi)?、橫澆道蠟?zāi)?、?nèi)澆道蠟?zāi)：丸T件蠟?zāi)Ｒ来魏附釉谝黄鹦纬傻南灅?，在所述蠟樹表面包覆有模殼?.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于薄壁筒狀零件的澆注系統(tǒng)，其特征在于:所述澆口杯蠟?zāi)?、直澆道蠟?zāi)?、橫澆道蠟?zāi)：蛢?nèi)澆道蠟?zāi)７謩e采用壓蠟機(jī)壓制而成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于薄壁筒狀零件的澆注系統(tǒng)，其特征在于:所述鑄件蠟?zāi)２捎媒饘傩拖災(zāi)Ｄ＞呃脡合灆C(jī)壓制而成。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于薄壁筒狀零件的澆注系統(tǒng)，其特征在于:所述模殼由耐火材料制成。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于薄壁筒狀零件的澆注系統(tǒng)，其特征在于:所述內(nèi)澆道的內(nèi)徑與鑄件的內(nèi)徑相同，外徑大于鑄件的外徑2-5mm。6.一種用于薄壁筒狀零件的精密鑄造成型方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟一、制造鑄件蠟?zāi)? 根據(jù)內(nèi)襯套形狀設(shè)計(jì)制造金屬型蠟?zāi)Ｄ＞?，然后再利用壓蠟機(jī)壓制鑄件蠟?zāi)＃? 步驟二、制作澆注系統(tǒng): (1)采用壓蠟機(jī)分別壓制澆口杯蠟?zāi)?、直澆道蠟?zāi)?、橫澆道蠟?zāi)：蛢?nèi)澆道蠟?zāi)＃? (2)組裝蠟樹: 將澆口杯蠟?zāi)?、直澆道蠟?zāi)?、橫澆道蠟?zāi)?、?nèi)澆道蠟?zāi)：丸T件蠟?zāi)Ｒ来魏附釉谝黄鹦纬上灅洌? (3)在蠟樹表面包覆耐火材料； 步驟三、制取模殼: (1)將步驟二制成的澆注系統(tǒng)放入脫蠟釜中將蠟料融化脫出，形成無(wú)分型面的模殼； (2)模殼的包覆: 在模殼下部放置冷鐵，并在模殼表面包裹不同厚度的陶瓷保溫材料； 步驟四、模殼預(yù)熱: 將包覆好的模殼放置在電阻爐中進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為900°C?1200°C，達(dá)到所需溫度后保溫1-5小時(shí)； 步驟五、熔煉澆注: 重熔司太立合金鑄錠，溶化后將合金液澆注在步驟四預(yù)熱后的模殼中； 步驟六、鑄件的清理: 鑄件凝固冷卻后，將冷鐵和陶瓷保溫材料去除，然后清理模殼； 步驟七、熱處理: 將步驟六清理后的鑄件放置在熱處理爐中，在1000-1200°C保溫1-3小時(shí)后淬火，冷卻介質(zhì)為水；然后在870°C _980°C保溫6-10小時(shí)后空冷。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于薄壁筒狀零件的精密鑄造成型方法，其特征在于:步驟一所述鑄件蠟?zāi)５膲褐茰囟葹?0°C?70°C，壓制壓力為0.8?1.5MPa。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于薄壁筒狀零件的精密鑄造成型方法，其特征在于:在蠟樹表面包覆的耐火材料為5-8層。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于薄壁筒狀零件的精密鑄造成型方法，其特征在于:在模殼表面包裹陶瓷保溫材料的方法為:從下至上包裹的陶瓷保溫材料的厚度從5_逐漸增至30mm。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于薄壁筒狀零件的澆注系統(tǒng)及其精密鑄造成型方法，澆注系統(tǒng)包括由澆口杯、直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道和鑄件依次焊接在一起形成的蠟樹，在所述蠟樹表面包覆有模殼。精密鑄造成型方法包括形成無(wú)分型面的模殼；模殼的包覆；模殼預(yù)熱；熔煉澆注；鑄件的清理；熱處理等。本發(fā)明能代替目前廣泛應(yīng)用的離心澆注成型方法，可以顯著地節(jié)約母合金、提高成品率，降低對(duì)設(shè)備、環(huán)境和人員的苛刻要求，減小機(jī)加工量，成本只有離心澆注成本的60％，由于司太立內(nèi)襯套每年用量大，品種數(shù)量多，具有非?？捎^的經(jīng)濟(jì)效益。
【IPC分類】B22C9/04, B22C9/08
【公開號(hào)】CN104999037
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510518345
【發(fā)明人】劉艷領(lǐng), 楊功顯, 張建平, 陶飛, 張瓊元, 鞏秀芳, 張松泉, 李林蓄, 李海松
【申請(qǐng)人】東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)有限公司
【公開日】2015年10月28日
【申請(qǐng)日】2015年8月21日