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一種降低反重力鑄造大型壁厚突變類(lèi)鎳基高溫合金鑄件鑄造應(yīng)力的鑄型制備方法

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一種降低反重力鑄造大型壁厚突變類(lèi)鎳基高溫合金鑄件鑄造應(yīng)力的鑄型制備方法
【專(zhuān)利摘要】一種降低反重力鑄造大型壁厚突變類(lèi)鎳基高溫合金鑄件鑄造應(yīng)力的鑄型制備方法,本發(fā)明涉及降低反重力鑄造大型壁厚突變類(lèi)鎳基高溫合金鑄件鑄造應(yīng)力的鑄型制備方法,屬于高活性金屬熔煉及成形領(lǐng)域。本發(fā)明要解決制約大型壁厚突變類(lèi)鎳基高溫合金鑄件鑄造殘余應(yīng)力高的問(wèn)題。方法:一、將蠟型掛漿,撒砂粉料B,干燥,制得面層;二、掛漿,再將氧化鋯纖維網(wǎng)裹覆在步驟一得到的面層表面,然后撒細(xì)背砂,干燥;三、重復(fù)步驟二;四、掛漿、撒背砂,得到背層;五、脫蠟、焙燒;六、裝砂箱,硬化,烘干。本發(fā)明制備的鑄型強(qiáng)度高,能適應(yīng)高反重力成形壓力,使高溫合金充型能力大幅提高。本發(fā)明用于制備鑄型。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種降低反重力鑄造大型壁厚突變類(lèi)鎳基高溫合金鑄件鑄造應(yīng)力的鑄型制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及降低反重力鑄造大型壁厚突變類(lèi)鎳基高溫合金鑄件鑄造應(yīng)力的鑄型制備方法,屬于高活性金屬熔煉及成形領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]大型壁厚突變類(lèi)鎳基高溫合金鑄件是航空航天領(lǐng)域中極為重要的一大類(lèi)鑄件,隨著鑄件結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜化,輕量化,鑄件主體壁厚越來(lái)越薄,壁厚突變部位越來(lái)越多,目前所采用的鑄造方法已經(jīng)不能滿(mǎn)足鑄件成形需求,反重力鑄造對(duì)解決大型壁厚突變類(lèi)鎳基高溫合金鑄件成形有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),但同時(shí)也對(duì)這類(lèi)鑄件成形時(shí)所使用的鑄型提出了更高要求。由于鑄件主體壁薄,如果型殼強(qiáng)度不夠,在填砂埋殼時(shí)型腔薄壁部位可能變形而導(dǎo)致鑄件欠鑄。通常增加型殼強(qiáng)度的方法是增加型殼的壁厚,但是由于大型壁厚突變類(lèi)鎳基高溫合金鑄件結(jié)構(gòu)限制,鑄件突變部位多,型殼強(qiáng)度高會(huì)導(dǎo)致凝固過(guò)程型殼退讓性差,鑄件內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜,并且殘余應(yīng)力高,在后續(xù)整形、機(jī)械加工和熱處理過(guò)程會(huì)產(chǎn)生裂紋、皺褶等缺陷,這極大制約了大型壁厚突變類(lèi)鎳基高溫合金鑄件推廣應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決制約大型壁厚突變類(lèi)鎳基高溫合金鑄件鑄造殘余應(yīng)力高的問(wèn)題,而提供一種降低反重力鑄造大型壁厚突變類(lèi)鎳基高溫合金鑄件鑄造應(yīng)力的鑄型制備方法。
[0004]一種降低反重力鑄造大型壁厚突變類(lèi)鎳基高溫合金鑄件鑄造應(yīng)力的鑄型制備方法,具體步驟如下:
[0005]步驟一、將蠟型在涂料A中掛漿,撒砂粉料B,干燥,制得面層;
[0006]步驟二、將氧化鋯纖維網(wǎng)在涂料A中浸泡,同時(shí)超聲振動(dòng)Ih?2h,再將氧化鋯纖維網(wǎng)裹覆在步驟一得到的面層表面,然后撒細(xì)背砂,干燥;
[0007]步驟三、重復(fù)步驟二 I?4次,制得多層結(jié)構(gòu)的緩沖層;
[0008]步驟四、將步驟三制得的緩沖層掛漿,撒275目剛玉粉背砂,干燥;然后掛漿,撒175目剛玉粉背砂,干燥;再掛漿,撒125目鋯英砂,干燥;再次掛漿,撒80目鋯英砂,干燥;最后掛漿,撒60目鋯英砂,干燥,得到背層;
[0009]步驟五、脫蠟、焙燒,制得型殼;
[0010]步驟六、將步驟五制得的型殼裝砂箱,用水玻璃砂填箱后刮平,吹CO2硬化,烘干,完成一種降低反重力鑄造大型壁厚突變類(lèi)鎳基高溫合金鑄件鑄造應(yīng)力的鑄型制備方法。
[0011]本發(fā)明制備的鑄型使用之前高溫焙燒即可。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:
[0013](I)鑄型中的緩沖層有較高的抗壓強(qiáng)度,可以滿(mǎn)足埋殼填箱時(shí)對(duì)于鑄型抗壓強(qiáng)度要求,合金凝固收縮時(shí),緩沖層受拉應(yīng)力,可以輕易變形以適應(yīng)凝固收縮,顯著降低鑄件的殘余應(yīng)力;[0014](2)制備出的鑄型強(qiáng)度高,可以適應(yīng)更高的反重力成形壓力,使高溫合金充型能力大巾畐提聞。
[0015]本發(fā)明用于制備降低反重力鑄造大型壁厚突變類(lèi)鎳基高溫合金鑄件鑄造應(yīng)力的鑄型。
【具體實(shí)施方式】
[0016]本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉的【具體實(shí)施方式】,還包括各【具體實(shí)施方式】之間的任意組合。
[0017]【具體實(shí)施方式】一:本實(shí)施方式一種降低反重力鑄造大型壁厚突變類(lèi)鎳基高溫合金鑄件鑄造應(yīng)力的鑄型制備方法,具體步驟如下:
[0018]步驟一、將蠟型在涂料A中掛漿,撒砂粉料B,干燥,制得面層;
[0019]步驟二、將氧化鋯纖維網(wǎng)在涂料A中浸泡,同時(shí)超聲振動(dòng)Ih?2h,再將氧化鋯纖維網(wǎng)裹覆在步驟一得到的面層表面,然后撒細(xì)背砂,干燥;
[0020]步驟三、重復(fù)步驟二 I?4次,制得多層結(jié)構(gòu)的緩沖層;
[0021]步驟四、將步驟三制得的緩沖層掛漿,撒275目剛玉粉背砂,干燥;然后掛漿,撒175目剛玉粉背砂,干燥;再掛漿,撒125目鋯英砂,干燥;再次掛漿,撒80目鋯英砂,干燥;最后掛漿,撒60目鋯英砂,干燥,得到背層;
[0022]步驟五、脫蠟、焙燒,制得型殼;
[0023]步驟六、將步驟五制得的型殼裝砂箱,用水玻璃砂填箱后刮平,吹CO2硬化,烘干,完成一種降低反重力鑄造大型壁厚突變類(lèi)鎳基高溫合金鑄件鑄造應(yīng)力的鑄型制備方法。
[0024]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:步驟一中所述涂料A由砂粉料B和粘結(jié)劑按照質(zhì)量比2.7:1混合而成,其中,所述砂粉料B為400目氧化鋯和剛玉粉按照質(zhì)量比1:1混合而成,粘結(jié)劑為非快干硅溶膠。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0025]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:步驟二中所述細(xì)背砂粒徑小于氧化鋯纖維網(wǎng)單層厚度。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0026]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:步驟二中所述細(xì)背砂為氧化鋯、剛玉粉、鋯英粉、鋁礬土、莫來(lái)石或煤矸石,粒徑為325目。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0027]【具體實(shí)施方式】五:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:步驟四中掛漿的漿料由砂粉料B和粘結(jié)劑按照質(zhì)量比2.4:1混合而成,砂粉料B為400目氧化鋯和剛玉粉按照質(zhì)量比1:1混合而成,粘結(jié)劑為非快干硅溶膠。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0028]【具體實(shí)施方式】六:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:步驟五中焙燒溫度為980°C、焙燒時(shí)間為3h。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0029]【具體實(shí)施方式】七:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:步驟六中烘干溫度為220°C?270°C、烘干時(shí)間為5h?18h。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0030]采用以下實(shí)施例驗(yàn)證本發(fā)明的有益效果:
[0031]實(shí)施例一:
[0032]本實(shí)施例一種降低反重力鑄造大型壁厚突變類(lèi)鎳基高溫合金鑄件鑄造應(yīng)力的鑄型制備方法,具體步驟如下:[0033]步驟一、將蠟型在涂料A中掛漿,撒砂粉料B,干燥,制得面層;
[0034]步驟二、將氧化鋯纖維網(wǎng)在涂料A中浸泡,同時(shí)超聲振動(dòng)lh,再將氧化鋯纖維網(wǎng)裹覆在步驟一得到的面層表面,然后撒細(xì)背砂,干燥;
[0035]所述涂料A由砂粉料B和粘結(jié)劑按照質(zhì)量比2.7:1混合而成,其中,所述砂粉料B為400目氧化鋯和剛玉粉按照質(zhì)量比1:1混合而成,粘結(jié)劑為非快干硅溶膠;
[0036]步驟三、重復(fù)步驟二 4次,制得5層結(jié)構(gòu)的緩沖層;
[0037]所述細(xì)背砂為氧化鋯,粒徑為325目;
[0038]步驟四、將步驟三制得的緩沖層掛漿,撒275目剛玉粉背砂,干燥;然后掛漿,撒175目剛玉粉背砂,干燥;再掛漿,撒125目鋯英砂,干燥;再次掛漿,撒80目鋯英砂,干燥;最后掛漿,撒60目鋯英砂,干燥,得到背層;
[0039]步驟五、脫蠟、焙燒,控制焙燒溫度為980°C、焙燒時(shí)間為3h,制得型殼;
[0040]步驟六、將步驟四制得的型殼裝砂箱,用水玻璃砂填箱后刮平,吹CO2硬化,烘干,烘干溫度為220°C、烘干時(shí)間為18h,完成一種降低反重力鑄造大型壁厚突變類(lèi)鎳基高溫合金鑄件鑄造應(yīng)力的鑄型制備方法。
[0041]本實(shí)施例制備的鑄型使用之前高溫焙燒即可。本實(shí)施例所得鑄型反重力澆注K4169鎳基高溫合金壁厚突變鑄件,最小壁厚可達(dá)0.5mm,壁厚突變差異率可以達(dá)到6,殘余應(yīng)力低。
[0042]實(shí)施例二:
[0043]本實(shí)施例一種降低反重力鑄造大型壁厚突變類(lèi)鎳基高溫合金鑄件鑄造應(yīng)力的鑄型制備方法,本實(shí)施例與實(shí)施例一不同的是步驟二中超聲振動(dòng)時(shí)間為2h。
[0044]本實(shí)施例制備的鑄型使用之前高溫焙燒即可。本實(shí)施例所得鑄型反重力澆注K4169鎳基高溫合金壁厚突變鑄件,最小壁厚可達(dá)1mm,壁厚突變差異率可以達(dá)到8,殘余應(yīng)力低,無(wú)裂紋。
[0045]實(shí)施例三:
[0046]本實(shí)施例一種降低反重力鑄造大型壁厚突變類(lèi)鎳基高溫合金鑄件鑄造應(yīng)力的鑄型制備方法,本實(shí)施例與實(shí)施例一不同的是步驟二中細(xì)背砂為剛玉粉,粒徑為325目。
[0047]本實(shí)施例制備的鑄型使用之前高溫焙燒即可。本實(shí)施例所得鑄型反重力澆注in718鎳基高溫合金壁厚突變鑄件,最小壁厚可達(dá)1_,壁厚突變差異率可以達(dá)到10,殘余應(yīng)力低,無(wú)裂紋。
【權(quán)利要求】
1.一種降低反重力鑄造大型壁厚突變類(lèi)鎳基高溫合金鑄件鑄造應(yīng)力的鑄型制備方法,其特征在于具體步驟如下: 步驟一、將蠟型在涂料A中掛漿,撒砂粉料B,干燥,制得面層; 步驟二、將氧化鋯纖維網(wǎng)在涂料A中浸泡,同時(shí)超聲振動(dòng)Ih?2h,再將氧化鋯纖維網(wǎng)裹覆在步驟一得到的面層表面,然后撒細(xì)背砂,干燥; 步驟三、重復(fù)步驟二 I?4次,制得多層結(jié)構(gòu)的緩沖層; 步驟四、將步驟三制得的緩沖層掛漿,撒275目剛玉粉背砂,干燥;然后掛漿,撒175目剛玉粉背砂,干燥;再掛漿,撒125目鋯英砂,干燥;再次掛漿,撒80目鋯英砂,干燥;最后掛漿,撒60目鋯英砂,干燥,得到背層; 步驟五、脫蠟、焙燒,制得型殼; 步驟六、將步驟五制得的型殼裝砂箱,用水玻璃砂填箱后刮平,吹CO2硬化,烘干,完成一種降低反重力鑄造大型壁厚突變類(lèi)鎳基高溫合金鑄件鑄造應(yīng)力的鑄型制備方法。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種降低反重力鑄造大型壁厚突變類(lèi)鎳基高溫合金鑄件鑄造應(yīng)力的鑄型制備方法,其特征在于步驟一中所述涂料A由砂粉料B和粘結(jié)劑按照質(zhì)量比2.7:1混合而成,其中,所述砂粉料B為400目氧化鋯和剛玉粉按照質(zhì)量比1:1混合而成,粘結(jié)劑為非快干娃溶膠。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種降低反重力鑄造大型壁厚突變類(lèi)鎳基高溫合金鑄件鑄造應(yīng)力的鑄型制備方法,其特征在于步驟二中所述細(xì)背砂粒徑小于氧化鋯纖維網(wǎng)單層厚度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種降低反重力鑄造大型壁厚突變類(lèi)鎳基高溫合金鑄件鑄造應(yīng)力的鑄型制備方法,其特征在于步驟二中所述細(xì)背砂為氧化鋯、剛玉粉、鋯英粉、鋁礬土、莫來(lái)石或煤矸石,粒徑為325目。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種降低反重力鑄造大型壁厚突變類(lèi)鎳基高溫合金鑄件鑄造應(yīng)力的鑄型制備方法,其特征在于步驟四中掛漿的漿料由砂粉料B和粘結(jié)劑按照質(zhì)量比2.4:1混合而成,砂粉料B為400目氧化鋯和剛玉粉按照質(zhì)量比1:1混合而成,粘結(jié)劑為非快干硅溶膠。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種降低反重力鑄造大型壁厚突變類(lèi)鎳基高溫合金鑄件鑄造應(yīng)力的鑄型制備方法,其特征在于步驟五中焙燒溫度為980°C、焙燒時(shí)間為3h。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種降低反重力鑄造大型壁厚突變類(lèi)鎳基高溫合金鑄件鑄造應(yīng)力的鑄型制備方法,其特征在于步驟六中烘干溫度為220°C?270°C、烘干時(shí)間為5h?18h。
【文檔編號(hào)】B22C9/03GK103949587SQ201410203385
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月14日
【發(fā)明者】鄒鶉?guó)Q, 魏尊杰, 王宏偉, 朱兆軍 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)
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