【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及熔模精密铸造的，具体为一种能够显著提高大尺寸高温合金铸件顺序凝固温度梯度的型壳预烧工艺方法。
技术介绍
1、与航空发动机涡轮叶片相比，重型工业燃气轮机热端部件(包括透平叶片和护环)的长度更长，厚度更大，质量更大，这种尺度差异造成了小尺寸和大尺寸高温合金铸件在冶金缺陷形成及控制工艺方法方面具有显著的差异。
2、在大尺寸(通常指：质量大于等于10kg，或，宽度和长度分别≥300mm，厚度≥20mm)等轴晶高温合金铸件制造中，采用传统等轴晶高温合金铸件制备工艺，透平叶片厚大的榫头部位以及护环铸件易产生严重的疏松、缩孔等冶金缺陷，导致铸件的冶金合格率大幅降低，这极大地增加了大尺寸高温合金热端部件的制造成本，限制了大尺寸高温合金铸件在重型工业燃气轮机中的广泛应用。铸件形成疏松、缩孔等冶金缺陷的基本条件包括：(1)较宽范围的合金结晶温度；(2)凝固过程中铸件不同部位的钢液温度差异小，即凝固温度梯度小，凝固区域较宽，倾向体积(糊状)方式凝固，疏松、缩孔等冶金缺陷的形成倾向大。通常，疏松、缩孔冶金缺陷控制的基本原理是通过建立铸件不同部位的温度梯度，实现顺序凝固，使疏松、缩孔等冶金缺陷转移到补缩冒口。大尺寸铸件在凝固过程中，特别是大尺寸、等壁厚实心大平板结构铸件(如护环和大尺寸叶片的榫头厚大部位)在凝固过程中非常容易产生疏松、缩孔等冶金缺陷。通过外界手段建立温度梯度，是实现顺序凝固，减小或消除疏松、缩孔缺陷的主要方法。在传统铸造工艺中，通常利用低导热率保温材料(如石棉)或者冷铁等高导热率材料，对铸造模壳进行有针对性的造型
技术实现思路
1、本专利技术针对重型燃气轮机大尺寸高温合金铸件制备中存在的技术难点，提出一种能够显著提高大尺寸高温合金铸件顺序凝固温度梯度的型壳预烧工艺方法。
2、本专利技术的技术方案是通过优化改进型壳预烧工艺方法和过程控制，提高大质量、大厚度实心结构铸件型壳与保温棉材料之间的温度梯度，进而显著提升高温合金钢液在凝固过程中铸件顺序凝固部位的温度梯度，减小或消除疏松、缩孔冶金缺陷的形成倾向，提高大尺寸高温合金铸件的合格率和冶金质量。
3、技术原理和技术方案如下：
4、在传统铸造工艺下，型壳在马弗炉中的预烧温度和时间达到规定工艺要求后，型壳即移出马弗炉进入真空浇注设备开展浇注工序，由于裸露型壳和造型保温棉材料的导热系数存在差异，型壳从出马弗炉到浇注过程中会产生一个温度梯度(如示意图1所示)，但该温度梯度对于大尺寸高温合金铸件的顺序凝固控制是不足的，在铸件内部和表面会产生严重的疏松、缩孔缺陷。
5、为了进一步增大裸露型壳与造型保温棉材料之间的温度梯度，申请人创新性地开发出一种“型壳升降温差热冷却工艺方法”。首先，我们将型壳预烧温度提升至铸件浇注温度70℃以上，随后保温4-8小时，然后在马弗炉中进一步开展型壳降温处理，由于型壳和冒口保温棉材料在马弗炉中的散热速率差异进一步增大，通过马弗炉降温速率控制，型壳在30-70分钟内降温至铸件浇注温度，而包棉部位型壳的温度高于裸露型壳温度20℃以上，在马弗炉升温、降温过程中，裸露型壳与造型包棉部位产生了一个附加的温度梯度(如示意图2所示)，大幅度提升了顺序凝固温度梯度和铸件冶金质量。
6、按照工艺规程开展铸件的浇注。
7、对铸件开展目视、x射线和荧光渗透检测。
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1.一种高温合金铸件顺序凝固温度梯度的型壳预烧方法，所述型壳为型壳上部分区域包裹有保温材料层的型壳，包裹保温材料层的型壳区域为造型包棉部位，未包裹保温材料层的其余部分区域为裸露型壳，其特征在于：
2.按照权利要求1所述的型壳预烧方法，其特征在于：
3.按照权利要求1或2所述的型壳预烧方法，其特征在于：
4.按照权利要求1所述的型壳预烧方法，其特征在于：
5.按照权利要求1或4所述的型壳预烧方法，其特征在于：
6.按照权利要求1所述的型壳预烧方法，其特征在于：
7.按照权利要求1所述的型壳预烧方法，其特征在于：所述型壳上部分区域包裹的保温材料为保温棉。
【技术特征摘要】
1.一种高温合金铸件顺序凝固温度梯度的型壳预烧方法，所述型壳为型壳上部分区域包裹有保温材料层的型壳，包裹保温材料层的型壳区域为造型包棉部位，未包裹保温材料层的其余部分区域为裸露型壳，其特征在于：
2.按照权利要求1所述的型壳预烧方法，其特征在于：
3.按照权利要求1或2所述的型壳预烧方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜祥伟，王尧，刘心刚，徐正国，张功，董加胜，楼琅洪，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：
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