[发明专利]用非真空炉生产斯特林发动机高温合金部件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用非真空炉生产斯特林发动机高温合金部件的方法，属于精密铸造技术领域。

背景技术

随着经济的发展、社会的进步，人们对能源提出越来越高的要求，已成为当前人类面临的迫切课题。太阳能是一种干净的可再生的新能源，越来越受到人们的青睐，在人们生活、工作中有广泛的作用，其中之一就是将太阳能转换为电能，太阳能电池就是利用太阳能工作的。

该部件材质是K4169,K4169是一种主要应用在太阳能用发动机、航空、航天发动机上的高温合金，化学成分如下:

由于化学成分中含有Al、Ti等易氧化的化学元素，所以通常采用真空炉熔炼。但真空炉熔炼成本较高，每台真空炉价格都在百万元以上。

发明内容

为降低成本，增加产品市场竞争力，本发明提供一种用非真空炉生产斯特林发动机高温合金部件的方法，主要是通过氩气的保护，在非真空状况下熔炼K4169,生产合格铸件。

本发明采用的技术方案是：一种用非真空炉生产斯特林发动机高温合金部件的方法，熔融金属从铸型底部引入型腔的浇注系统，在进入铸件的内浇口前设置挡渣条；所述方法的工艺条件为：

（1）熔炼的原材料全部采用母材；

（2）在熔炼的加料口安放一个内部中空的氩气型壳罩，氩气型壳罩的内壁设置多个小孔；

（3）熔炼开始前，先打开氩气阀10分钟，氩气流量为20-25L/min，氩气通过氩气型壳罩小孔进入炉膛；

（4）在浇注开始前，通过方管向浇注系统不间断地充入氩气，将型壳內的空气全部排除，在型壳中形成一种真空氛围，在浇注过程中保持氩气一直充入型壳，直至浇注结束；

（5）浇注温度为1680±10℃，型壳温度为1100±10℃；

（6）精密铸造制壳第四层撒100-120目石墨砂，将型壳表面密封。

本发明的有益效果是：这种用非真空炉生产斯特林发动机高温合金部件的方法，采用底注式工艺，熔融金属从铸型底部引入型腔的浇注系统，有利于铸造熔渣上浮，在进入铸件的内浇口前设置挡渣条，熔渣由于密度小，在挡渣条处上浮一部分，铸件组数件数尽量多，减少合金与外部接触。氩气通过型壳罩小孔进入炉膛，在熔炼的过程中一直向炉膛中吹入氩气，由于氩气是惰性气体，不与合金中元素发生氧化反应，这样在炉膛中形成了一种近视真空的状况。该方法操作简单，只需要制作一个氩气罩，安放在电炉加料口上方。非真空熔炼，铸造成本大大降低。

具体实施方式

1、铸造工艺方案：采用底注式工艺。熔融金属从铸型底部引入型腔的浇注系统，有利于铸造熔渣上浮，在进入铸件的内浇口前设置挡渣条，熔渣由于密度小，在挡渣条处上浮一部分，铸件组数件数尽量多，减少合金与外部接触见，本实验铸件共6件，质量：2.4㎏/件。

2、熔炼的原材料：全部采用母材。由于母材纯净，没有炉渣，减少炉料反复熔炼产生的炉渣。

3、安放氩气罩：在熔炼的加料口安放一个内部中空的氩气罩，罩的内壁设置无数个小孔。

4、炉膛充满氩气：熔炼开始前，先打开氩气阀，氩气流量：20-25L/min,氩气通过型壳罩小孔进入炉膛，由于氩气的密度比空气大，氩气要下沉，空气上浮，这样大约10分钟后，在炉膛中会充满了氩气，在熔炼的过程中一直向炉膛中吹入氩气，由于氩气是惰性气体，不与合金中元素发生氧化反应，这样在炉膛中形成了一种近视真空的状况。

5、型壳充满氩气：在浇注开始前，通过方管向浇注系统不间断地充入氩气，将型壳内的空气全部排除，在型壳中也造成一种真空氛围，在浇注过程中一直向型壳内充入氩气，直至浇注结束

6、浇注温度：1680±10℃，温度太高，金属液会氧化，温度低，不利于熔渣上浮。

7、型壳温度：1100±10℃，有利于金属液充满型壳，在金属液充满型壳过程中不降温，有利于熔渣上浮，进入冒口，铸件不残留熔渣。

8、撒石墨砂：精密铸造制壳第四层撒100-120目石墨砂，将型壳表面密封，防止空气进入型腔与金属液发生化学反应，使金属氧化。

试验结果与分析：

1、化学成分:经化学分析符合成分要求。