專利名稱：一種復(fù)雜薄壁件的精密鑄造成型方法
一種復(fù)雜薄壁件的精密鑄造成型方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于金屬鑄造技術(shù)，特別涉及一種精密鑄造成型方法，尤其是一種適用 于復(fù)雜薄壁鑄件的精密鑄造成型方法。
背景技術(shù)：
核燃料反應(yīng)堆上管座其底部具有一百多個異型流水孔及安裝孔，任意兩孔之間 壁厚2 3mm，孔壁高18 24mm，且管座頂部具有四個厚大管腳，屬典型的復(fù)雜薄壁 構(gòu)件。目前，核反應(yīng)堆上管座普遍采用整塊不銹鋼經(jīng)精密數(shù)控加工而成，造成金屬材料 浪費(fèi)嚴(yán)重、生產(chǎn)效率低、成品率低，消耗大量的能源及工時，這不僅使上管座的成本特 別高昂，而且不能保證生產(chǎn)急用的難題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種復(fù)雜薄壁件的精密鑄造 成型方法，該方法采用直接鑄造的方式，獲得接近所要求幾何尺寸的核反應(yīng)堆管座，經(jīng) 過本方法后只需少量機(jī)械加工即可完成管座制造，使其制造成本顯著降低。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來解決的
這種復(fù)雜薄壁件的精密鑄造成型方法，包括以下步驟
1)蠟?zāi)Ｄ＞咧圃?br> 根據(jù)復(fù)雜薄壁件的結(jié)構(gòu)制作金屬蠟?zāi)Ｄ＞撸?br> 2)壓制蠟?zāi)?br> 采用上一步制作的蠟?zāi)Ｄ＞呃脡合灆C(jī)壓制復(fù)雜薄壁件蠟?zāi)?，壓制溫?0 80°C,壓制壓力0.4 0.7MRI ；
3)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)及制作
采用壓蠟機(jī)分別壓制澆口杯、十字形橫澆道、直澆道及內(nèi)澆口 ；
4)組型
采用液體蠟將第幻步壓制的蠟?zāi)＜暗诨貌綁褐频臐部诒?、十字形橫澆道、直澆 道及內(nèi)澆口進(jìn)行粘結(jié)，形成整體；
5)掛砂
對以上整體進(jìn)行多層掛砂，掛砂完成后用漿料進(jìn)行封嚴(yán)，形成模殼；
6)模殼焙燒
在箱式電阻爐中焙燒模殼，焙燒完成后取出模殼清理內(nèi)腔殘留物；
7)熔煉及澆注
重熔不銹鋼成品鑄錠，熔化后將鋼液倒入澆包中進(jìn)行鑄件澆注，澆注前將模殼 預(yù)熱以備澆注；
8)鑄件清理
采用水力清殼或干吹砂清殼；采用鋸床切割澆注，內(nèi)澆口采用銑床銑削至鑄件平面，采用吹砂機(jī)進(jìn)行吹砂；
9)熱處理
將清理后的鑄件在熱處理鹽浴或者箱式電阻爐中進(jìn)行熱處理，完成后制得復(fù)雜 薄壁件成品。
上述步驟幻中，多層掛砂時，首先用70目剛玉砂和漿料進(jìn)行第一次掛砂，干燥 8 16小時后再用35目的上店砂和漿料進(jìn)行第二至四層掛砂，每次掛砂后至少干燥4 8小時；第五至八層用20目上店砂和漿掛砂后放入干燥至少4 8小時。
上述步驟6)中，焙燒模殼時，將電阻爐升溫至450 500°C，將準(zhǔn)備焙燒的模殼 放入爐內(nèi)，繼續(xù)升溫至800 1100°C保溫1 3小時，然后停電爐冷至200°C。
上述步驟7)中，熔化前以質(zhì)量百分比濃度計(jì)，首先稱量0.13 0.17%硅鈣粉 作為精煉期擴(kuò)散脫氧劑，0.08% 0.12%鋁塊作爐內(nèi)脫氧劑，0.08% 0.12%硅鈣塊作包 內(nèi)脫氧劑，以R6為熔劑，經(jīng)850 950°C烘烤3h;精煉用熔劑中外加15% 25%硅鈣 粉；熔化時首先在爐底加入R6熔劑，再裝爐料，熔煉合金時錳鐵和鉻鐵與基體爐料一起 裝入爐內(nèi)；以最大功率熔化，開化后加入熔劑覆蓋，全熔化后扒渣，再加入新熔劑，待 新渣形成后保持10 20η ι，再扒渣；扒渣后加入精煉劑，進(jìn)行擴(kuò)散脫氧，精煉用熔劑 分3 4次，每次加入后應(yīng)攪動渣液，精煉時間控制在30 40η ι內(nèi)；當(dāng)鋼液溫度達(dá)到 1580 1590°C時，插入0.08%鋁脫氧劑，待鋁反應(yīng)后，在加熔劑覆蓋鋼液表面；當(dāng)鋼液 溫度升到1590 1640°C時，扒渣，在15kg鎂質(zhì)澆包中加入0.1%硅鈣粉。
上述步驟9)中，使鑄件在1050 1100°C保溫30分鐘后淬火，冷卻介質(zhì)為水， 從爐中轉(zhuǎn)移到水中的時間不大于25秒。
本發(fā)明具有以下有益效果
本發(fā)明采用精密鑄造成型的方法替代整塊材料機(jī)加工的方法生產(chǎn)核反應(yīng)堆管 座，只需少量機(jī)械切削加工或僅進(jìn)行磨削加工即可完成生產(chǎn)，不僅節(jié)約大量材料、提高 工效，而且可有效提高產(chǎn)品性價比，可產(chǎn)生巨大經(jīng)濟(jì)效益。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖2為本發(fā)明的澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。
圖中，1為澆口杯；2為十字形橫澆道；3為直澆道；4為內(nèi)澆口。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述
實(shí)施例1
本實(shí)施例按照圖1所示的工藝流程圖進(jìn)行，具體如下步驟
1)蠟?zāi)Ｄ＞咴O(shè)計(jì)及制造根據(jù)核反應(yīng)堆上管座設(shè)計(jì)并制作金屬蠟?zāi)Ｄ＞?，具體 上是確定拔模斜度為3'，鑄件收縮量為1.5%;
2)壓制蠟?zāi)２捎蒙弦徊街谱鞯南災(zāi)Ｄ＞呒皦合灆C(jī)壓制核反應(yīng)堆上管座蠟?zāi)＃?壓制溫度70°C,壓制壓力0.4MPa ；
3)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)及制作澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示，采用壓蠟機(jī)壓制上述分別壓制澆口杯1、十字形橫澆道2、直澆道3及內(nèi)澆口 4;
4)組型采用液體蠟將第2、步壓制的蠟?zāi)＜暗谌綁褐频臐部诒?、十字形橫 澆道2、直澆道3及內(nèi)澆口 4按照圖2所示的結(jié)構(gòu)進(jìn)行粘結(jié)，形成整體；
5)掛砂用70目剛玉砂和漿料進(jìn)行第一次掛砂，干燥8小時后再用35目的上 店砂和漿料進(jìn)行第二至四層掛砂，每次掛砂后至少干燥4小時；第五至八層用20目上店 砂和漿掛砂后放入干燥至少4小時；最后用漿料進(jìn)行封嚴(yán)；
6)模殼焙燒在箱式電阻爐中焙燒模殼，將電阻爐升溫至450°C，將準(zhǔn)備焙燒 的模殼放入爐內(nèi)，繼續(xù)升溫至800°C保溫1小時，然后停電爐冷至200°C ；取出模殼清理 內(nèi)腔殘留物；澆注前將模殼預(yù)熱以備澆注；
7)熔煉及澆注采用合格的不銹鋼成品鑄錠進(jìn)行重熔；以質(zhì)量百分比濃度計(jì)， 熔化前首先稱量0.13%硅鈣粉作為精煉期擴(kuò)散脫氧劑，0.08%鋁塊作爐內(nèi)脫氧劑，0.08% 硅鈣塊作包內(nèi)脫氧劑。準(zhǔn)備R6熔劑，經(jīng)850°C烘烤3h。精煉用熔劑中外加15%硅鈣 粉。熔化時首先在爐底加入R6熔劑，再裝爐料，熔煉合金時錳鐵和鉻鐵與基體爐料一 起裝入爐內(nèi)。以最大功率熔化，開化后加入熔劑覆蓋，全熔化后扒渣，再加入新熔劑， 待新渣形成后保持ΙΟη ι，再扒渣。扒渣后加入精煉劑，進(jìn)行擴(kuò)散脫氧，精煉用熔劑分3 次，每次加入后應(yīng)攪動渣液，精煉時間控制在30η ι內(nèi)。當(dāng)鋼液溫度達(dá)到1580°C時，插 入0.08%鋁脫氧劑，待鋁反應(yīng)后，在加熔劑覆蓋鋼液表面。當(dāng)鋼液溫度升到1590°C時， 扒渣，在15kg鎂質(zhì)澆包中加入0.1%硅鈣粉，將鋼液倒入澆包中進(jìn)行鑄件澆注；
8)鑄件清理采用水力清殼或干吹砂清殼；采用鋸床切割澆注系統(tǒng)，內(nèi)澆口采 用銑床銑削至鑄件平面，采用吹砂機(jī)進(jìn)行吹砂；
9)熱處理將清理后的核反應(yīng)堆管座在熱處理鹽浴或者箱式電阻爐中進(jìn)行熱處 理。核反應(yīng)堆管座在1050°C保溫30分鐘后淬火，冷卻介質(zhì)為水，從爐中轉(zhuǎn)移到水中的時 間不大于25秒；完成后制得復(fù)雜薄壁件成品。
對以上制得的鑄件成品經(jīng)X射線探傷后，內(nèi)部質(zhì)量符合規(guī)定的要求，力學(xué)性能 測試后結(jié)果如下
權(quán)利要求
1.一種復(fù)雜薄壁件的精密鑄造成型方法，其特征在于，包括以下步驟1)蠟?zāi)Ｄ＞咧圃旄鶕?jù)復(fù)雜薄壁件的結(jié)構(gòu)制作金屬蠟?zāi)Ｄ＞撸?)壓制蠟?zāi)２捎蒙弦徊街谱鞯南災(zāi)Ｄ＞呃脡合灆C(jī)壓制復(fù)雜薄壁件蠟?zāi)?，壓制溫?0 80°C， 壓制壓力0.4 0.7MPa ；3)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)及制作采用壓蠟機(jī)分別壓制澆口杯(1)、十字形橫澆道(2)、直澆道(3)及內(nèi)澆口(4)；4)組型采用液體蠟將第2)步壓制的蠟?zāi)＜暗?)步壓制的澆口杯(1)、十字形橫澆道(2)、 直澆道(3)及內(nèi)澆口(4)進(jìn)行粘結(jié)，形成整體；5)掛砂對以上整體進(jìn)行多層掛砂，掛砂完成后用漿料進(jìn)行封嚴(yán)，形成模殼；6)模殼焙燒在箱式電阻爐中焙燒模殼，焙燒完成后取出模殼清理內(nèi)腔殘留物；7)熔煉及澆注重熔不銹鋼成品鑄錠，熔化后將鋼液倒入澆包中進(jìn)行鑄件澆注，澆注前將模殼預(yù)熱 以備澆注；8)鑄件清理采用水力清殼或干吹砂清殼；采用鋸床切割澆注，內(nèi)澆口采用銑床銑削至鑄件平 面，采用吹砂機(jī)進(jìn)行吹砂；9)熱處理將清理后的鑄件在熱處理鹽浴或者箱式電阻爐中進(jìn)行熱處理，完成后制得復(fù)雜薄壁 件成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述復(fù)雜薄壁件的精密鑄造成型方法，其特征在于，步驟5)中， 多層掛砂時，首先用70目剛玉砂和漿料進(jìn)行第一次掛砂，干燥8 16小時后再用35目 的上店砂和漿料進(jìn)行第二至四層掛砂，每次掛砂后至少干燥4 8小時；第五至八層用 20目上店砂和漿掛砂后放入干燥至少4 8小時。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述復(fù)雜薄壁件的精密鑄造成型方法，其特征在于，步驟6)中， 焙燒模殼時，將電阻爐升溫至450 500°C，將準(zhǔn)備焙燒的模殼放入爐內(nèi)，繼續(xù)升溫至 800 1100°C保溫1 3小時，然后停電爐冷至200°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述復(fù)雜薄壁件的精密鑄造成型方法，其特征在于，步驟7)中， 熔化前以質(zhì)量百分比濃度計(jì)，首先稱量0.13 0.17%硅鈣粉作為精煉期擴(kuò)散脫氧劑， 0.08% 0.12%鋁塊作爐內(nèi)脫氧劑，0.08% 0.12%硅鈣塊作包內(nèi)脫氧劑，以R6為熔劑， 經(jīng)850 950°C烘烤3h;精煉用熔劑中外加15% 25%硅鈣粉；熔化時首先在爐底加 入R6熔劑，再裝爐料，熔煉合金時錳鐵和鉻鐵與基體爐料一起裝入爐內(nèi)；以最大功率 化熔化，開化后加入熔劑覆蓋，全熔化后扒渣，再加入新熔劑，待新渣形成后保持10 20min,再扒渣；扒渣后加入精煉劑，進(jìn)行擴(kuò)散脫氧，精煉用熔劑分3 4次，每次加入 后應(yīng)攪動渣液，精煉時間控制在30 40min內(nèi)；當(dāng)鋼液溫度達(dá)到1580 1590°C時，插入· 0.08%鋁脫氧劑，待鋁反應(yīng)后，在加熔劑覆蓋鋼液表面；當(dāng)鋼液溫度升到1590 1640°C 時，扒渣，在15kg鎂質(zhì)澆包中加入0.1%硅鈣粉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述復(fù)雜薄壁件的精密鑄造成型方法，其特征在于，步驟9)中， 使鑄件在1050 1100°C保溫30分鐘后淬火，冷卻介質(zhì)為水，從爐中轉(zhuǎn)移到水中的時間不 大于25秒。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種復(fù)雜薄壁件的精密鑄造成型方法，包括以下步驟1)蠟?zāi)Ｄ＞咧圃欤?)壓制蠟?zāi)＃?)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)及制作；4)組型采用液體蠟將第2)步壓制的蠟?zāi)＜暗?)步壓制的澆口杯、十字形橫澆道、直澆道及內(nèi)澆口進(jìn)行粘結(jié)，形成整體；5)掛砂；6)模殼焙燒在箱式電阻爐中焙燒模殼，焙燒完成后取出模殼清理內(nèi)腔殘留物；7)熔煉及澆注；8)鑄件清理；9)熱處理后制得復(fù)雜薄壁件成品。該方法采用直接鑄造的方式，獲得接近所要求幾何尺寸的核反應(yīng)堆管座，經(jīng)過本方法后只需少量機(jī)械加工即可完成管座制造，使其制造成本顯著降低。
文檔編號B22C9/04GK102019353SQ20101059377
公開日2011年4月20日 申請日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月17日
發(fā)明者周中波, 常輝, 張利軍, 李小軍, 薛祥義, 鄧軍 申請人:西安西工大超晶科技發(fā)展有限責(zé)任公司