[发明专利]一种精铸K242合金定位扇形件工艺

说明书

技术领域

本发明涉及金属铸造工艺，尤其是一种精铸K242合金定位扇形件工艺。

背景技术

某航空发动机固定涡轮导向叶片的精铸K242定位扇形件，在磨削加工或车削加工后，发现零件表面有多条垂直于加工方向的裂纹，且不同批次铸造零件均有此类裂纹。

零件制造主要工艺流程为：精铸毛料－车加工－磨削加工－精车加工。裂纹多出现在车削加工及磨削加工后。

发明内容

本发明的目的是提出了一种精铸K242合金定位扇形件工艺，合理的安排的工艺流程，有效解决定位扇形件加工裂纹问题。

本发明解决其技术问题采用的技术方案如下：

a．控制冶炼合金化，控制Ti、W、Nb等强碳化物形成元素含量，以减轻碳化物网络化程度，改进定位扇形件化学成份，如下表：

；

b. 加快铸造冷却控制，将精密铸造过程中型壳造型方法做了改变，整体模组保温缓慢冷却更改为铸件组在大气下冷却，实际获得晶粒尺寸为2~10mm，枝晶间距为35~50μm，平均约为４０μm，枝晶网格分布均匀、细小，碳化物呈现半连续网状、分散条状和岛状分布，分布形态相对原工艺有很大改善；

 c. 优化加工工艺，针对磨削加工，减小了磨削进给量，增大磨削加工冷却液流量，同时规定了砂轮的修磨次数，有利于减小磨削加工热应力和切削应力；针对车削加工，控制进刀量，加大冷却，同时注意刀具的使用。

本发明的有益效果是：通过铸造工艺及机械加工工艺两个方面的综合措施改进，K242合金铸造工艺优化，改善了晶界碳化物的分布形态，碳化物分布变得相对弥散，提高了材料的塑性，使合金的切削性能得以优化；机械加工工艺的优化则减小了切削应力和热应力，使得切削处于较低应力水平，从而有效解决了K242定位扇形件的机械加工应力裂纹问题。

具体实施方式

经过分析可知，定位扇形件属于磨削或车削加工形成的应力裂纹。由于高温合金导热性差，机械加工时，工艺不合理，进刀量大，冷却不充分或刀钝，会在零件局部产生大量摩擦热，升温速率快，热应力与切削应力叠加，在晶界链状分布碳化物处引起应力集中和应力再分配，从而沿弱化晶界形成沿晶裂纹。磨削瞬间产生的磨削热可使工件表面温度达几百度，甚至上千度，造成磨削烧伤和二次淬火。

此外，材质分析表明，裂纹件含有相对较高的Ｔｉ、Ｗ、Ｎｂ等碳化物形成元素，强碳化物形成元素可显著提高铸钢强度。其硬度略高、晶粒粗大、枝晶间距大及连续网络状碳化物反映出铸造工艺可能冷却缓慢。这些因素均使得碳化物易于聚集，加工时，加剧了碳化物聚集区的应力集中效应，促进了机械加工裂纹的萌生。

针对现有的问题，本发明对工艺进行了改变，改进后工艺如下：a．控制冶炼合金化，控制Ti、W、Nb等强碳化物形成元素含量，以减轻碳化物网络化程度，改进定位扇形件化学成份，如下表：

；

b. 加快铸造冷却控制，将精密铸造过程中型壳造型方法做了改变，整体模组保温缓慢冷却更改为铸件组在大气下冷却，实际获得晶粒尺寸为2~10mm，枝晶间距为35~50μm，平均约为40μm，枝晶网格分布均匀、细小，碳化物呈现半连续网状、分散条状和岛状分布，分布形态相对原工艺有很大改善；

 c. 优化加工工艺，针对磨削加工，减小了磨削进给量，增大磨削加工冷却液流量，同时规定了砂轮的修磨次数，有利于减小磨削加工热应力和切削应力；针对车削加工，控制进刀量，加大冷却，同时注意刀具的使用。