一种利用蜡模结构制备改善定向铸件厚大部位或截面突然变大部位晶粒尺寸的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用蜡模结构制备改善定向铸件厚大部位或截面突然变大部位晶粒尺寸的方法，在所述的榫头蜡模下部两侧、从铸件到中注管蜡模依次粘接有蜡棒一、蜡棒二、蜡棒三；在定向铸件制备过程中使用本发明专利技术，能够显著减小定向铸件厚大部位或截面突然变大部位的晶粒尺寸，大幅降低厚大部位或截面突然变大部位晶粒尺寸超差的几率，从而明显提高定向铸件晶粒度成品率。

A method for improving grain size of large parts or sections of directional castings by using wax mold structure

The invention discloses a method of making use of the structure of the wax mold to improve the grain size of a large part of a directional casting or the abrupt section of a large section. The wax rod of the lower part of the mortise wax mold, the wax stick two and the wax rod three are sequentially bonded to the wax mold from the casting to the middle injection pipe, and the invention is used in the preparation of the directional casting. The grain size of the large parts or large parts of the directional castings can be reduced significantly, and the probability of the grain size of the large parts or the larger parts of the larger section is reduced greatly, thus the grain yield of the directional castings is obviously improved.

【技术实现步骤摘要】
一种利用蜡模结构制备改善定向铸件厚大部位或截面突然变大部位晶粒尺寸的方法
本专利技术主要涉及高温合金定向凝固领域，具体涉及一种利用蜡模结构制备改善定向铸件厚大部位或截面突然变大部位晶粒尺寸的方法。
技术介绍
从上世纪五十年代开始，为了提升航空发动机的效率和功能，技术人员成功地应用高温合金定向凝固技术将涡轮叶片制成定向甚至单晶形态。由于定向铸件所有晶界方向均与叶高方向相同，没有横向晶界的叶片，大大提高了涡轮叶片的使用寿命。最近二十年来，随着能源和环境保护问题的日益紧迫，各工业化国家都在致力于提高工业燃气轮机尤其是电站燃气轮机的效率。其中最重要的措施是把航空发动机的定向凝固叶片技术转化到大型工业燃气轮机的叶片制造中。由于燃气轮机的叶片尺寸远大于航空叶片，重量增加了几十倍，使得定向铸件的生产变得极为困难。所以定向涡轮叶片生产中，在由较薄处抽拉到厚大部位时，抽拉速度减慢，造成凝固过程中固液界面不稳,横向温度梯度增大,个别晶粒快速长大并长满整个部位,超出定向铸件晶粒尺寸的要求。另外,如果铸件有部分区域截面尺寸突然增大,也会有相同的问题出现。因此通过在厚大部位或截面突然变大部位对称加三根不同尺寸的蜡棒，使固液界面从增加蜡棒位置生长出的晶粒与定向铸件厚大部位或截面突然变大部位生长的晶粒竞争生长，从而细化厚大部位或截面突然变大部位的晶粒。此方法是解决定向铸件厚大部位或截面突然变大部位晶粒粗大的一个有效手段。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种改善定向铸件厚大部位或截面突然变大部位晶粒尺寸的方法，在定向铸件制备过程中使用本专利技术，能够显著减小定向铸件厚大部位或截面突然变大部位的晶粒尺寸，大幅降低厚大部位或截面突然变大部位晶粒尺寸超差的几率，从而明显提高定向铸件晶粒度成品率。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种改善定向铸件厚大部位或截面突然变大部位晶粒尺寸的单晶铸件用蜡模结构，包括有底板蜡模以及设置于底板蜡模中央、自下而上粘接的中注管蜡模、浇口杯蜡模，所述底板蜡模上、中注管蜡模外围对称设置有六个自下而上依次粘接的叶身蜡模、榫头蜡模以及浇道蜡模，所述的榫头蜡模下部两侧，从铸件到中注管蜡模依次粘接有蜡棒一、蜡棒二、蜡棒三；所述蜡棒一、蜡棒二、蜡棒三由外侧到内侧长度依次增加；所述的蜡棒一直径为2-4mm，长度为12-15mm；所述的蜡棒二宽度为3-5mm，厚度为2-4mm，长度为14-17mm；所述的蜡棒三直径为4-7mm，长度为16-22mm；一种改善定向铸件厚大部位或截面突然变大部位晶粒尺寸的方法,包括以下步骤：(1)制蜡阶段将蜡料在温度40-120℃、注射压力0.5-20Mpa条件下注入蜡模模具，获得中注管蜡模、浇口杯蜡模、叶身蜡模、榫头蜡模、浇道蜡模以及底板蜡模，并将中注管蜡模、浇口杯蜡模、叶身蜡模、榫头蜡模、浇道蜡模以及底板蜡模依次进行组合；(2)模壳阶段在组合好的蜡模表面涂挂3-20mm厚的精密铸造模壳，模壳制备完成后，然后在120-200℃下脱蜡，800-950℃下焙烧1-5个小时后获得单晶导叶模壳；(3)浇注阶段将上述模壳放入定向凝固炉中，设置参数至模壳保温温度1400-1600℃，待到温后将母合金料锭重熔浇注模壳中，浇注温度选择在1400-1600℃，浇注后静置10-100秒后进行抽拉，抽拉速度设置在1.5-10mm/min。拉晶结束后，随炉冷却2-30分钟后取出，切割掉浇冒系统并抛光打磨后即制备出所需的单晶导叶铸件毛坯。本专利技术所带来的有益效果是：1.操作简单易行，成本低廉，不需要改变实验过程中的其他参数。2.显著细化定向铸件厚大部位或截面突然变大部位的晶粒尺寸。3.能够大幅提高定向铸件晶粒尺寸合格率，从而提高定向铸件合格率。附图说明图1是本专利技术蜡模结构的截面图。具体实施方式如图1所示，一种改善定向铸件厚大部位或截面突然变大部位晶粒尺寸的单晶铸件用蜡模结构，包括有底板蜡模1以及设置于底板蜡模1中央、自下而上粘接的中注管蜡模2、浇口杯蜡模3，所述底板蜡模1上、中注管蜡模2外围对称设置有六个自下而上依次粘接的叶身蜡模4、榫头蜡模5以及浇道蜡模6，所述的榫头蜡模5下部两侧，从铸件到中注管蜡模2依次粘接有蜡棒一7、蜡棒二8、蜡棒三9；所述蜡棒一7、蜡棒二8、蜡棒三9由外侧到内侧长度依次增加；一种改善定向铸件厚大部位或截面突然变大部位晶粒尺寸的方法,包括以下步骤：(1)制蜡阶段将蜡料在温度40-120℃、注射压力0.5-20Mpa条件下注入蜡模模具，获得中注管蜡模2、浇口杯蜡模3、叶身蜡模4、榫头蜡模5、浇道蜡模6以及底板蜡模1，并将中注管蜡模2、浇口杯蜡模3、叶身蜡模4、榫头蜡模5、浇道蜡模6以及底板蜡模1依次进行组合；(2)模壳阶段在组合好的蜡模表面涂挂3-20mm厚的精密铸造模壳，模壳制备完成后，然后在120-200℃下脱蜡，800-950℃下焙烧1-5个小时后获得单晶导叶模壳；(3)浇注阶段将上述模壳放入定向凝固炉中，设置参数至模壳保温温度1400-1600℃，待到温后将母合金料锭重熔浇注模壳中，浇注温度选择在1400-1600℃，浇注后静置10-100秒后进行抽拉，抽拉速度设置在1.5-10mm/min。拉晶结束后，随炉冷却2-30分钟后取出，切割掉浇冒系统并抛光打磨后即制备出所需的单晶导叶铸件毛坯。将本专利技术应用于一种定向铸件生产，铸件高度为180mm，铸件材料为高温合金GTD111DS。在制蜡阶段准备三种蜡棒，尺寸分别是直径为2-4mm，长度为12-15mm的蜡棒一7；宽度为3-5mm，厚度为2-4mm，长度为14-17mm的蜡棒二8；直径为4-7mm，长度为16-22mm的蜡棒三9。在蜡模的榫头部位两侧，依次粘接蜡棒一7、蜡棒二8、蜡棒三9，粘接方向是从铸件到中注管。然后按照常规熔模铸造工艺进行制蜡、制壳、浇注和检测。实施例加蜡棒时，铸件在榫头(厚大部位或截面突然变大部位)的宏观晶粒度，由图可明显看到从三根蜡棒处生长出了新的晶粒，新的晶粒与叶身上生长的晶粒在榫头部位竞争生长，从而大大细化了榫头部位的晶粒。总共生产12片铸件，经常规晶粒度检验，有1件铸件在榫头部位晶粒宽度超出要求范围，缺陷率为8.3％。对比例按照上述实施例中相同的材料、工艺参数和生产条件，生产相同铸件12只，但不采用本专利技术所述的三种蜡棒，实施例不加蜡棒时，铸件在榫头部位(厚大部位或截面突然变大部位)的宏观晶粒度，其晶粒明显更宽。经常规晶粒度检验，有7件铸件在榫头部位晶粒宽度超出要求范围，缺陷率为58.3％。可见，应用本专利技术的技术，可有效的改变定向铸件厚大部位或截面突然变大部位晶粒尺寸，使定向铸件的晶粒度合格率大幅提升。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蜡模结构，包括有底板蜡模以及设置于底板蜡模中央、自下而上粘接的中注管蜡模、浇口杯蜡模，所述底板蜡模上、中注管蜡模外围对称设置有六个自下而上依次粘接的叶身蜡模、榫头蜡模以及浇道蜡模，其特征在于：所述的榫头蜡模下部两侧、从铸件到中注管蜡模依次粘接有蜡棒一、蜡棒二、蜡棒三。

【技术特征摘要】
1.一种蜡模结构，包括有底板蜡模以及设置于底板蜡模中央、自下而上粘接的中注管蜡模、浇口杯蜡模，所述底板蜡模上、中注管蜡模外围对称设置有六个自下而上依次粘接的叶身蜡模、榫头蜡模以及浇道蜡模，其特征在于：所述的榫头蜡模下部两侧、从铸件到中注管蜡模依次粘接有蜡棒一、蜡棒二、蜡棒三。2.根据权利要求1所述的一种蜡模结构，其特征在于：所述蜡棒一、蜡棒二、蜡棒三由外侧到内侧长度依次增加。3.根据权利要求1所述的一种蜡模结构，其特征在于：所述的蜡棒一直径为2-4mm，长度为12-15mm；所述的蜡棒二宽度为3-5mm，厚度为2-4mm，长度为14-17mm；所述的蜡棒三直径为4-7mm，长度为16-22mm。4.一种利用权利要求1-3中任一所述的蜡模结构制备改善定向铸件厚大部位或截面突然变大部位晶粒尺寸的方法,其特征在于包括以下步骤：(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜应流，施长坤，李俊祥，王帅帅，黄德宝，
申请(专利权)人：安徽应流航源动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34