一种防止高温合金铸件疏松的方法技术

本发明专利技术是一种防止等轴晶高温合金铸件疏松的方法，该工艺步骤如下：采用传统熔模精密铸造工艺制备蜡型和壳型；将壳型在定向凝固真空感应炉的加热器中加热到合金固液相线范围内的某一温度并保温；将合金重熔并浇注进壳型空腔再以一定速度抽拉出加热器。本发明专利技术的特征是壳型温度的选择取决于合金固液范围内枝晶骨架搭建完毕后枝晶间液体保持毛细管沟通的温度，上下壳型加热区选择同一温度，壳型在此温度下抽拉出加热区保证容易产生疏松的枝晶间始终有液体通过毛细管补充，从而改善和消除疏松缺陷。本发明专利技术优点是适合普通浇注工艺难以避免产生疏松的铸件结构，壳型在加热器内设置为同一温度，铸件上下端组织趋于一致，可有效减少或消除疏松倾向高的高温合金或结构的等轴晶铸件的疏松缺陷，从而提高铸件合格率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是，属于高温合金精密铸造

技术介绍
燃气涡轮发动机已成为我国军用飞机乃至大飞机发展的重要前提和瓶颈。一直以来高温合金及其零件成型技术都被称为燃气涡轮的心脏而被用来制造燃气涡轮热端部件。 作为燃气涡轮内使用的结构铸件，多采用等轴晶合金。等轴晶高温合金铸件有时因铸件结构和合金成分的原因经常引起缩孔、疏松等缺陷。例如，等壁厚厚壁高大铸件和高Ti含量铸造镍基高温合金的疏松形成倾向就很高。目前，等轴晶高温合金铸件成型主要采用普通铸造的方法。普通铸造工艺的壳型温度远低于合金固相线温度，浇注完后无抽拉控制过程。 其缺点是第一、重熔浇注过程无法有针对性的控制疏松；第二、需要设计复杂的浇注系统尽量避免疏松形成，从而浪费原材料；第三、如果合金和铸件结构疏松倾向高，即使通过浇注系统设计和浇注参数的合理组合优化也无法避免疏松缺陷的形成。
技术实现思路
本专利技术正是针对上述现有技术中存在的缺点而设计提供了，其目的是提高改善或消除疏松缺陷，提高铸件合格率，降低成本。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的该种防止等轴晶高温合金铸件疏松的方法采用传统熔模精密铸造工艺制备蜡型和壳型，将壳型在定向凝固真空感应炉的加热器中加热到合金固液相线范围内的某一温度并保温，将合金重熔并浇注进壳型空腔再以一定速度抽拉出加热器。壳型温度的选择取决于合金固液范围内枝晶骨架搭建完毕后枝晶间液体保持毛细管沟通的温度，炉内壳型加热器上下加热区选择同一温度，壳型在此温度下以一定速度抽拉出加热区保证容易产生疏松的枝晶间始终有液体通过毛细管补充，从而改善和消除疏松缺陷。本专利技术方法步骤如下(1)壳型的制备采用熔模精密铸造工艺制备铸件的蜡模和壳型；(2)确定固、液相线和壳型加热与保温温度采用差热分析或扫描量热分析方法确定铸件所用高温合金的固、液相线温度范围；在固、液相线温度区间内，采用等温凝固淬火试验的方法确定所用高温合金枝晶间液体保持毛细管沟通的温度，并将这一温度选为壳型的加热与保温温度；(3)壳型的加热与保温将定向凝固真空感应熔炼炉壳型加热器的上下温区温度均设定于工艺选择的壳型温度，加热到温后保温> lOmin，确保壳型温度到温且均勻；(4)重熔与浇注将高温合金锭重熔，当壳型保温时间达到后，在不低于合金液相线温度下将合金液浇注进壳型空腔；(5)浇注后壳型的抽拉浇注后壳型以一定的抽拉速度抽拉出加热区，确保合金枝晶间的液体通过毛细管始终保持沟通，直至壳型全部移出加热区抽拉结束；壳型抽拉出加热区的的抽拉速度为3mm/min 25mm/min。本专利技术技术方案的优点是第一、工艺过程通过壳温和抽拉速度的组合优化选择控制疏松缺陷的形成，提高等轴晶高温合金铸件合格率；第二、节约原材料，降低成本；第三、为普通铸造工艺无法成型的高疏松形成倾向的合金和铸件提供了一种有效地工艺选择。本专利技术的实施例证明，铸件合格率提高了 2倍以上；成本下降了 50%以上。具体实施例方式以下将结合实施例对本专利技术技术方案作进一步地详述等轴晶铸件材料为高Ti含量铸造镍基高温合金IN792。铸件为高大厚壁圆筒结构，壁厚5mm 25mm，高130mm 500mm，外径^Omm 500mm。本专利技术所述防止等轴晶高温合金铸件疏松的方法具体步骤如下1、壳型的制备采用传统熔模精密铸造工艺制备铸件的蜡模和壳型；2、壳型温度的选择采用差热分析(DTA)或扫描量热分析(DSC)和等温凝固淬火试验(ISQ)结合的方式确定铸件所用高温合金的固液相线温度，范围在1210°C 1325°C。 在固液相线温度区间采用等温凝固淬火试验确定所用高温合金枝晶间液体保持毛细管沟通的温度，范围在1290°C 1310°C，并将这一温度选为工艺的壳型温度；3、壳型的加热与保温将定向凝固真空感应熔炼炉壳型加热器的上下温区温度均设定于工艺选择的壳型温度，范围在1290°C 1310°C，加热到温后保温彡lOmin，确保壳型温度到温且均勻；4、重熔与浇注将高温合金锭重熔，当壳型保温时间彡lOmin，在不低于合金液相线温度1325°C下将合金液浇注进壳型空腔；5、浇注后壳型的抽拉浇注后壳型以一定的抽拉速度抽拉出加热区，范围在3mm/ min 25mm/min确保合金枝晶间的液体通过毛细管始终保持沟通，直至壳型全部移出加热区抽拉结束。实施例1等轴晶铸件材料为高Ti含量铸造镍基高温合金IN792。铸件为高大厚壁圆筒结构，壁厚10mm，高135mm，外径^Omm。采用本专利技术方法的具体步骤如下1、壳型的制备采用传统熔模精密铸造工艺制备铸件的蜡模和壳型；2、壳型温度的选择采用差热分析(DTA)或扫描量热分析(DSC)和等温凝固淬火试验(ISQ)结合的方式确定铸件所用高温合金的固液相线温度，固相线为1210°C，液相线为1325°C。在固液相线温度区间采用等温凝固淬火试验确定所用高温合金枝晶间液体保持毛细管沟通的温度为1300°C，并将这一温度选为工艺的壳型温度；3、壳型的加热与保温将定向凝固真空感应熔炼炉壳型加热器的上下温区温度均设定于工艺选择的壳型温度，加热到温后保温15min，确保壳型温度到温且均勻；4、重熔与浇注将高温合金锭重熔，当壳型保温时间15min时，在不低于合金液相线温度下1465°C将合金液浇注进壳型空腔；5、浇注后壳型的抽拉浇注后壳型以一定的抽拉速度抽拉出加热区，在4mm/min 确保合金枝晶间的液体通过毛细管始终保持沟通，直至壳型全部移出加热区抽拉结束。实施例2等轴晶铸件材料为高Ti含量铸造镍基高温合金IN792。铸件为高大厚壁圆筒结构，壁厚15mm，高200mm，外径340mm。采用本专利技术方法的具体步骤如下1、壳型的制备采用传统熔模精密铸造工艺制备铸件的蜡模和壳型；2、壳型温度的选择采用差热分析(DTA)或扫描量热分析(DSC)和等温凝固淬火试验(ISQ)结合的方式确定铸件所用高温合金的固液相线温度，固相线为1210°C，液相线为1325°C。在固液相线温度区间采用等温凝固淬火试验确定所用高温合金枝晶间液体保持毛细管沟通的温度为1300°C，并将这一温度选为工艺的壳型温度；3、壳型的加热与保温将定向凝固真空感应熔炼炉壳型加热器的上下温区温度均设定于工艺选择的壳型温度，加热到温后保温30min，确保壳型温度到温且均勻；4、重熔与浇注将高温合金锭重熔，当壳型保温时间30min后，在不低于合金液相线温度下1465°C将合金液浇注进壳型空腔；5、浇注后壳型的抽拉浇注后壳型以一定的抽拉速度抽拉出加热区，在lOmm/min 确保合金枝晶间的液体通过毛细管始终保持沟通，直至壳型全部移出加热区抽拉结束。实施例3等轴晶铸件材料为高Ti含量铸造镍基高温合金IN792。铸件为高大厚壁圆筒结构，壁厚20mm，高500mm，外径500mm。采用本专利技术方法的具体步骤如下1、壳型的制备采用传统熔模精密铸造工艺制备铸件的蜡模和壳型；2、壳型温度的选择采用差热分析(DTA)或扫描量热分析(DSC)和等温凝固淬火试验(ISQ)结合的方式确定铸件所用高温合金的固液相线温度，固相线为1210°C，液相线为1325°C。在固液相线温度区间采用等温凝固淬火试验确定所用高温合金枝晶间液体保持毛细管沟通的温度为1300°C，并将这一温度选为工艺的壳型温度；3、壳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑亮，杨海青，张国庆，韩波，唐定中，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：