高温合金流动性测试装置的蜡模、测试装置及其测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高温合金流动性测试装置的蜡模、测试装置及其测试方法，该蜡模包括依次连接的陶瓷浇口杯、转接结构、半球形缓冲结构和三条螺旋线，所述三条螺旋线具有不同的直径；该测试方法包括以下步骤：将高温合金母合金锭和高温合金流动性测试装置放置于真空感应熔炼炉内；通电将高温合金母合金锭熔化后进行精炼处理，同时将高温合金流动性测试装置进行预热处理；将高温合金液体浇注到测试装置内；待浇注结束后断电，破真空出炉；通过测距计数半球统计三条螺旋线的填充长度，评价高温合金的流动性。本发明专利技术通过对比相同铸造条件下三条不同直径的螺旋线的充填长度来比较不同高温合金的流动性及不同壁厚对高温合金流动性的影响，测试结果准确。测试结果准确。测试结果准确。

【技术实现步骤摘要】
高温合金流动性测试装置的蜡模、测试装置及其测试方法


[0001]本专利技术属于高温合金熔模精密铸造
，具体涉及一种高温合金流动性测试装置的蜡模、测试装置及其测试方法。

技术介绍

[0002]航空发动机是飞机的核心装备。铸造镍基高温合金因其具有优异的综合性能而广泛应用于航空发动机，它是航空发动机热端部件的关键材料之一。先进航空发动机为了提高其整体性能、实现结构减重和高可靠性，从而越来越多地使用具有复杂薄壁特征结构的零部件。以机匣类铸件为代表的高温合金整体结构铸件向尺寸大型化、结构复杂化和薄壁轻量化发展，此外铸件不同部位的壁厚差异较大，从而导致铸件在充型和凝固过程中容易出现欠铸、冷隔等问题，降低铸件的合格率。
[0003]高温合金的流动性是制造机匣类大型复杂薄壁结构铸件的关键性能之一，是影响铸件质量的重要因素。在实际生产中，高温合金的流动性越好，合金充满大型复杂薄壁结构铸件型腔的能力越强，同时减少欠铸、冷隔等缺陷的产生，提高铸件的合格率。
[0004]目前已公开的合金流动性测试装置和方法主要有螺旋试样法、真空抽吸法、星型试样法和复沟型试样法等。其中，真空抽吸法适合于实验室测试，适合在实际生产中采用反重力浇注方式的合金流动性的测试；星型试样法和复沟型试样法主要适合于铝合金、镁合金的金属型铸造，不适合于高温合金的真空感应熔模精密铸造；螺旋试样法适合于高温合金流动性的测试，但是现有技术的螺旋试样法仍存在一些缺陷。
[0005]授权公告号为CN88204038U的技术专利公开了一种同心三螺旋线合金流动性测定装置，包括直浇口模样、上砂箱、下砂箱、外浇口砂箱、锁紧定位销、外浇口模样和同心三螺旋线模样；外浇口模样由外浇口池、低坝、直浇道、高坝、溢流池、溢流道组成，为阶梯状布置；同心三螺旋线模样由全压井、带有小半圆凸台的三条等腰截面螺旋线组成。该技术方案虽然能够克服单螺旋线测试装置因浇注工作条件等变化而造成误差大的缺点，但是无法反映合金流动性随壁厚的变化情况。
[0006]申请公布号为CN114279802A的专利技术专利公开了一种高温合金流动性测试模具及测试试样的制备方法，该测试模具包括浇口杯、与浇口杯底面开口连通的直浇道、与直浇道侧壁开口连通的螺旋流动通道、与直浇道末端连通的浇口窝；螺旋流动通道以渐开线的方式沿直浇道的径向方向展开，螺旋流动通道的总长度不小于980mm，螺旋流动通道的高度和宽度比为1
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25；螺旋流动通道设置有连续的n个不同宽度的流道，分别为第1流道、第2流道、
……
、第n流道，当n为2时，第1流道和第2流道的长度比为1:2，当n为3时，第1流道、第2流道和第3流道的长度比为1:2:3，当n≥4时，第1流道至第4流道的长度比为1:2:3:4，第5流道至第n流道各流道的长度均与第4流道的长度相等。该技术方案结构复杂，结构越复杂误差越大；螺旋流动通道设置有连续的n个不同宽度的流道，当n≥2时，当高温合金液通过第n
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1流道时，高温合金液会以温度相对较低的流道表面为基底凝固形核、生长，并形成晶粒，形成的晶粒则会减小第n
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1流道的截面积，因而减小后续通过该流道的高温合金液的流速，最
终影响高温合金液填充第n流道的初始速度和填充长度，从而无法用于精确评估合金的流动性。

技术实现思路

[0007]为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种高温合金流动性测试装置的蜡模，包括依次连接的陶瓷浇口杯、转接结构和半球形缓冲结构；还包括三条螺旋线，所述三条螺旋线与所述半球形缓冲结构连接，所述三条螺旋线具有不同的直径。本专利技术中，陶瓷浇口杯为陶瓷预制件，转接结构、半球形缓冲结构、三条螺旋线均由蜡料制成。
[0008]优选的是，所述陶瓷浇口杯的大端直径为170
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190mm、小端直径为80
‑
90mm、壁厚为8
‑
12mm、高度为110
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130mm。
[0009]在上述任一方案中优选的是，所述陶瓷浇口杯的外表面设置五个沟槽，所述五个沟槽与大端的距离依次为45mm、60mm、81mm、94mm和107mm、宽度依次为2mm、2mm、6mm、6mm和6mm、深度依次为2mm、3mm、3mm、4mm和4mm。本专利技术经过大量试验证明，按照本专利技术的方法设计沟槽，能够使陶瓷浇口杯的外表面面积达到最佳状态，如果存在大面积的光滑表面，那么蜡模制备完成后，在随后的型壳制备过程中，涂料与陶瓷浇口杯的外表面之间的结合力比较弱，涂料容易脱落。陶瓷浇口杯的外表面设置了上述尺寸和数量的沟槽后，涂料与陶瓷浇口杯的外表面之间的结合力增强，避免产生涂料脱落的现象，从而提高了型壳制备的合格率。
[0010]在上述任一方案中优选的是，所述转接结构包括依次连接的支撑蜡块、定位盘插头、定位盘和定位环插头；所述定位盘的大端直径为80
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90mm、小端直径为35
‑
45mm、高度为45
‑
55mm；所述定位盘插头与所述陶瓷浇口杯的小端相吻合，其高度为15
‑
20mm；所述支撑蜡块的大端直径比所述定位盘插头的直径小2
‑
4mm、小端直径比其大端直径小8
‑
10mm，其高度为30
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35mm；所述支撑蜡块的外表面设置六个半圆柱形凹槽，所述凹槽的直径为6
‑
10mm。本专利技术设计了支撑蜡块，具有如下作用：将陶瓷浇口杯与转接结构组合后，在陶瓷浇口杯与转接结构之间的间隙中注入蜡液至支撑蜡块的大端，待蜡液凝固后，陶瓷交口杯与转接结构之间牢固结合；支撑蜡块外表面设置的六个半圆柱形凹槽能够起到进一步增强陶瓷浇口杯与转接结构之间结合力的作用，从而避免在后续型壳制备过程中因陶瓷浇口杯与转接结构之间结合不牢固而造成的蜡模和型壳报废。
[0011]在上述任一方案中优选的是，所述半球形缓冲结构包括半球件、圆柱件、扇叶和定位环；所述半球件的直径为37
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43mm；所述圆柱件与所述半球件连接，其直径为37
‑
43mm、高度为8
‑
12mm；所述定位环嵌入所述圆柱件中，其大端直径为23
‑
25mm、小端直径为20
‑
22mm、高度为9
‑
12mm，所述定位环与所述定位环插头相吻合；所述扇叶设置在所述半球件的外部。
[0012]所述半球形缓冲结构的主要作用是对浇注进去的高温合金金属液起到缓冲作用，使金属液平稳的流入到三条不同直径的同心螺旋线中，同时也起到防止金属液飞溅、避免产生紊流的作用，消除因金属液飞溅、紊流等因素对高温合金流动性测试结果造成的影响，提高测试精度。
[0013]本专利技术的高温合金流动性测试装置的蜡模设计了两处定位插拔结构，以便于蜡模组合，提高蜡模制备效率和一致性。第一处定位插拔结构为半球形缓冲结构上的定位环，该定位环与转接结构上的定位环插头相互吻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温合金流动性测试装置的蜡模，包括依次连接的陶瓷浇口杯、转接结构和半球形缓冲结构，其特征在于：还包括三条螺旋线，所述三条螺旋线与所述半球形缓冲结构连接，所述三条螺旋线具有不同的直径。2.根据权利要求1所述的高温合金流动性测试装置的蜡模，其特征在于：所述陶瓷浇口杯的大端直径为170
‑
190mm、小端直径为80
‑
90mm、壁厚为8
‑
12mm、高度为110
‑
130mm。3.根据权利要求2所述的高温合金流动性测试装置的蜡模，其特征在于：所述陶瓷浇口杯的外表面设置五个沟槽，所述五个沟槽与大端的距离依次为45mm、60mm、81mm、94mm和107mm、宽度依次为2mm、2mm、6mm、6mm和6mm、深度依次为2mm、3mm、3mm、4mm和4mm。4.根据权利要求3所述的高温合金流动性测试装置的蜡模，其特征在于：所述转接结构包括依次连接的支撑蜡块、定位盘插头、定位盘和定位环插头；所述定位盘的大端直径为80
‑
90mm、小端直径为35
‑
45mm、高度为45
‑
55mm；所述定位盘插头与所述陶瓷浇口杯的小端相吻合，其高度为15
‑
20mm；所述支撑蜡块的大端直径比所述定位盘插头的直径小2
‑
4mm、小端直径比其大端直径小8
‑
10mm，其高度为30
‑
35mm；所述支撑蜡块的外表面设置六个半圆柱形凹槽，所述凹槽的直径为6
‑
10mm。5.根据权利要求4所述的高温合金流动性测试装置的蜡模，其特征在于：所述半球形缓冲结构包括半球件、圆柱件、扇叶和定位环；所述半球件的直径为37
‑
43mm；所述圆柱件与所述半球件连接，其直径为37
‑
43mm、高度为8
‑
12mm；所述定位环嵌入所述圆柱件中，其大端直径为23
‑
25mm、小端直径为20
‑
22mm、高度为9
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12mm，所述定位环与所述定位环插头相吻合；...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晶阳，陈金宾，骞磊，肖程波，任晓冬，吴文津，
申请(专利权)人：中国航发北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：