一种低成本的大模组铸造成型方法技术

本发明专利技术公开了一种低成本的大模组铸造成型方法，属于精密铸造技术领域。该方法首先设计出大模组模型和选择组模方案；然后采用压制工艺制备蜡件，保证蜡件充型完整，且不变形，根据优化出的模型组焊蜡模；再利用L型搅拌机将面层浆料搅拌72h以上，进行粘浆，干燥后制备出面层；从第二层开始为背层，背层层数在5层以上，制出大模组型壳；最后，在特定浇注工艺下铸造成型。采用本发明专利技术方法，一次性铸造成型整组或整台套铸件，即使用一个模组铸造出来一台份以上铸件，数量为24‑108件。铸件合格率高，成本低，制造时间短，可适用性强，在质量一致性上具有明显的技术优势。

A low cost model group casting method

The invention discloses a low cost large model group casting molding method, which belongs to the technical field of precision casting. Firstly, design a module model and module scheme; then prepared by wax pressing process, ensure wax filling is complete, without deformation, according to the model of welding wax optimized; then using L type mixer surface layer slurry stirring 72h, stick slurry, drying after preparation from the second layer to layer; back back layer, layer number in more than 5 layers, a large module shell; finally, in particular under the casting pouring process. The method of the present invention, one-time molding the whole group or whole sets of castings, namely the use of a module casting out a number of 24 sets above castings, 108. The castings have high qualified rate, low cost, short manufacturing time, strong applicability and obvious technical advantages in quality consistency.

【技术实现步骤摘要】
一种低成本的大模组铸造成型方法
：本专利技术涉及精密铸造
，具体涉及一种低成本的大模组铸造成型方法。
技术介绍
：精密铸造是制造一些高端产品(如航空航天、石油行业、锅炉工业使用的发动机上零部件)的主要技术之一。传统的方法是采用小模组铸造技术。小模组具有操作简单、冶金缺陷容易控制等优点，但是它同时具有效率低、成本高、整组或整台份叶片质量一致性低等缺点。大模组铸造是使用一个模组、一个型壳、一个坩埚，一次性铸造成型整组或整台套叶片。国外一些铸造厂家已经采用这种技术。国内仍然使用小模组技术。但这种小模组技术已经不适应航空航天科技、石油、锅炉等行业的发展需求。大模组铸造能够显著缩短叶片制造周期、降低制造成本，同时明显提高了铸件型面和尺寸的一致性和稳定性，对降低发动机流耗量，提高发动机工作效率具有重要作用。因此，研发高效低成本的大模组铸造技术，制备符合需求(一次性成型合格率高)的叶片等产品，成为目前研发人员的重要研发方向。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于提供一种低成本的大模组铸造成型方法，该方法可行性强，铸件一次性合格率高，成本低，制造时间短，适用于可铸造的所有零部件。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：一种低成本的大模组铸造成型方法，该方法首先设计出大模组模型和选择组模方案；然后采用压制工艺制备蜡件，保证蜡件充型完整，且不变形，根据优化出的模型组焊蜡模，一次性铸造成型整组或整台套铸件，即一个模组生产出一台份以上铸件，数量为24-108件。再利用L型搅拌机将面层浆料搅拌72h以上，进行粘浆，干燥后制备出面层；从第二层开始为背层，背层层数在5层以上，制出大模组型壳；最后，在特定浇注工艺下铸造成型。所述蜡件原材料为F28-44B型进口中温蜡料。采用压制工艺制备蜡件时，蜡件压制温度55-80℃，压力为1.0～3.0MPa，保压时间60-180s；蜡件放置方式为立放，时间24-72h；蜡件组焊在72h内完成，组焊完的模组在12h后进入制壳工序。所述面层浆料是将原料EC95刚玉粉、铝酸钴粉、硅溶胶、消泡剂和润湿剂按比例混合并搅拌均匀后获得，通过去离子水调整浆料粘度在15-25s范围内；该面层浆料中，所述EC95刚玉粉与铝酸钴粉的重量比例为(7-9)：(1-3)；所述EC95刚玉粉与铝酸钴粉的总重量与硅溶胶重量的比例为(3-5)：1。所述面层浆料中，所述EC95刚玉粉粒度为320-1000目，铝酸钴粉粒度为2000-3000目；消泡剂和润湿剂的总重量占硅溶胶重量的1-5％。所述面层浆料涂覆在蜡模后，在温度20-24℃、湿度40-70％的环境下自然干燥4h以上，制备得到面层。所述背层的制备包括如下步骤：(1)背层浆料的制备：将原料200-400目的煤矸石粉和硅溶胶按(3-5)：(2-3)的重量比例混合，使用L型搅拌机搅拌72h以上，以去离子水调整浆料粘度范围为10-16s；(2)背层制备：将步骤(1)所得浆料均匀涂覆在蜡模上，并在雨淋撒砂机中涂挂16-32目的煤矸石粉，涂覆厚度0.1-0.3mm，涂挂煤矸石粉后的背层在温度20-24℃、湿度40-70％的环境下自然干燥6-16h，即获得所述背层。所述浇注工艺中采用的浇注系统包括浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道四部分，所述内浇道、横浇道与直浇道的横截面积比例为1：(1.1-1.3)：(1.5-2.0；该浇注系统中：浇口杯设于直浇道顶部，用以承接并导入熔融金属；直浇道为垂直通道，将熔融金属导入横浇道；横浇道为水平通道，用以分配金属液进入内浇道；所述横浇道为若干个，沿直浇道轴向呈三层排布；由直浇道的顶端到底端依次为第一层横浇道、第二层横浇道和第三层横浇道；所述内浇道为若干个，设于横浇道上，并直接与铸型型腔相连，用以引导金属液进入型腔。所述浇注系统中，每一层的横浇道为六个，环绕直浇道呈放射状排布，相邻横浇道之间夹角为60°，横浇道的长度为200-400cm；所述内浇道为长方体结构，内浇道与铸件的连接端为楔形结构，该楔形结构的粗端截面长度为20-40cm、宽度为10-20cm；该楔形结构的细端截面长度为10-30cm、宽度为8-10cm，具有漏斗过滤作用；所述横浇道的管道设计成阶梯状，具有挡渣滤气作用；所述直浇道上设计2-5处变截面结构；直浇道的底端设有圆形的直浇道窝，其直径为直浇道截面直径的1.2-1.4倍，起到防止湍流和飞溅的作用。所述浇注系统组合后，放置12h后，再组焊零件蜡型；浇注系统的组合包括如下步骤：(a)按所需要规格压制各种浇道蜡模；(b)将浇口杯组合到第一层横浇道上，再依次组合第二层横浇道和第三层横浇道；(c)将内浇道口组焊在各横浇道的相应位置后，在直浇道上修焊出2-5处变截面区，最后在直浇道下端组焊上直浇道窝；(d)各浇道蜡模组合成浇注系统后，将零件蜡模组焊在内浇道上；(e)组合后的蜡模放置后，进行制壳和浇注。适应大模组的浇注温度1550～1650℃，浇注时间4-8s。本专利技术的优点及有益效果是：1.传统方法采用小模组铸造，这种方法虽然操作简单、冶金缺陷容易控制，但是它的效率低、成本高、整组或整台份铸件质量一致性差。大模组是一次性成型整组或整台份铸件，制造周期短，成本低，经济效益显著。2.本专利技术利用大模组技术生产铸件，铸件的型面和尺寸的一致性和稳定性好，大大提高了铸件的质量水平。3.本专利技术用于所有可铸造的各类材料的零部件，应用广泛。附图说明：图1为大、小模组使用本专利技术面层制备的铸件缺陷统计。图2为本专利技术采用的浇注系统结构示意图。图3为内浇道的结构；其中(b)为(a)的俯视图。图4为横浇道的结构和尺寸。图5为横浇道组合图。图6为直浇道与浇口杯组合图。图7为稳流窝的结构和尺寸。图8为浇注系统各部分蜡型的结构与形貌，其中：(a)浇口杯和第一层横浇道组合图；(b)直浇道和横浇道组合图；(c)组合后浇注系统形貌。图9为某航空铸件的大、小模组的模型图像；其中：(a)大模组；(b)小模组。图10为组焊后大、小模组的蜡型图像；其中：(a)大模组；(b)小模组。图11为大模组的型壳图像。图12为大、小模组铸造的零件的组织结构对比图形；图中上层为碳化物，下层为对应于上层的强化相。图13为大、小模组铸造技术优势的对比图；其中：(a)成本对比；(b)周期对比；(c)冶金缺陷对比；(d)型面一致性对比。图中：1-浇口杯；2-直浇道；201-变截面结构；202-直浇道窝；3-横浇道；4-内浇道。具体实施方式：以下通过实施例和附图对本专利技术进一步详细阐述。在具体实施过程中，本专利技术高效低成本的大模组铸造方法的具体过程如下：首先，使用UG计算机画图软件设计大模组模型，并采用Procast数值模拟技术，进行充型过程模拟，确定组合方案。然后按照压蜡工艺要求，压制蜡件，并将蜡件组焊在浇注系统上；而后按照制壳工艺要求制造大模组型壳。最后，采用一定的浇注工艺参数铸造成型整组或整台份的铸件。蜡件压制在本专利技术中非常重要，保证蜡件不变形是蜡件压制的关键之一，通过优化压蜡工艺参数来保证蜡件型面的稳定性。本专利技术中采用F28-44B型进口中温蜡料，在温度55-80℃、压力1.0～3.0MPa、保压时间60-180s条件下，压制蜡件。压制的蜡件立放，放置时间24-72h，以保证蜡件充型完整，且不变形。蜡件在72本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低成本的大模组铸造成型方法，其特征在于：该方法首先设计出大模组模型和选择组模方案；然后采用压制工艺制备蜡件，保证蜡件充型完整，且不变形，根据优化出的模型组焊蜡模；再利用L型搅拌机将面层浆料搅拌72h以上，进行粘浆，干燥后制备出面层；从第二层开始为背层，背层层数在5层以上，制出大模组型壳；最后，在特定浇注工艺下铸造成型。

【技术特征摘要】
1.一种低成本的大模组铸造成型方法，其特征在于：该方法首先设计出大模组模型和选择组模方案；然后采用压制工艺制备蜡件，保证蜡件充型完整，且不变形，根据优化出的模型组焊蜡模；再利用L型搅拌机将面层浆料搅拌72h以上，进行粘浆，干燥后制备出面层；从第二层开始为背层，背层层数在5层以上，制出大模组型壳；最后，在特定浇注工艺下铸造成型。2.按照权利要求1所述的低成本的大模组铸造成型方法，其特征在于：一次性铸造成型整组或整台套铸件，即一个模组生产出一台份以上铸件，数量为24-108件。3.按照权利要求1所述的低成本的大模组铸造方法，其特征在于：蜡件原材料为F28-44B型进口中温蜡料；采用压制工艺制备蜡件时，蜡件压制温度55-80℃，压力为1.0～3.0MPa，保压时间60-180s；蜡件放置方式为立放，时间24-72h；蜡件组焊在72h内完成，组焊完的模组在12h后进入制壳工序。4.按照权利要求1所述的低成本的大模组铸造方法，其特征在于：所述面层浆料是将原料EC95刚玉粉、铝酸钴粉、硅溶胶、消泡剂和润湿剂按比例混合并搅拌均匀后获得，通过去离子水调整浆料粘度在15-25s范围内；该面层浆料中，所述EC95刚玉粉与铝酸钴粉的重量比例为(7-9)：(1-3)；所述EC95刚玉粉与铝酸钴粉的总重量与硅溶胶重量的比例为(3-5)：1，所述消泡剂和润湿剂的总重量占硅溶胶重量的1-5％。5.按照权利要求4所述的低成本的大模组铸造方法，其特征在于：所述面层浆料涂覆在蜡模后，在温度20-24℃、湿度40-70％的环境下自然干燥4h以上，制备得到面层。6.按照权利要求1所述的低成本的大模组铸造方法，其特征在于：所述背层的制备包括如下步骤：(1)背层浆料的制备：将原料200-400目的煤矸石粉和硅溶胶按(3-5)：(2-3)的重量比例混合，使用L型搅拌机搅拌72h以上，以去离子水调整浆料粘度范围为10-16s；(2)背层制备：将步骤(1)所得浆料均匀涂覆在蜡模上，并在雨淋撒砂机中涂挂16-32目的煤矸石粉，涂覆厚度0.1-0.3mm，经干燥处理后即获得所述背层；所述干燥处...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨金侠，周亦胄，孙晓峰，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21