[发明专利]一种大型薄壁高温合金壳体铸件的精密铸造工艺

说明书

本发明涉及一种大型薄壁高温合金壳体铸件的精密铸造工艺，主要包括以下步骤：（1）零件模具设计制造：（2）蜡模模组制备；（3）型壳浆料的制备；（4）零件型壳的制备；（5）型壳的脱蜡；（6）型壳的预焙烧；（7）型壳的包裹；（8）零件的浇注：本发明的零件采用高效的内浇口搭配适当的模壳包裹方案，成功地解决了传统铸造工艺铸件薄壁上的缩松问题，同时提高了工艺出品率，后续无需对零件再进行热等静压处理，降低了生产成本。

技术领域

本发明属于航空精密铸造技术领域，具体涉及一种大型薄壁高温合金壳体铸件的精密铸造工艺。

背景技术

随着航空发动机技术的快速发展，高温合金铸件的结构、性能的要求越来越高，制造难度不断加大。传统的重力铸造方法在浇注大面积薄壁铸件时，经常出现浇不足、疏松和冷隔缺陷。

目前行业内高温合金铸件的生产主要采用真空熔炼、浇铸，但对于薄壁铸件仍易在浇注时产生缩松缺陷，使零件无法通过射线检验要求。

高温合金大型铸件由于铸造环节影响因素多，铸造后组织内部可能存在诸多疏松、缩孔，必须通过热等静压、热处理等技术保证铸件质量。热等静压是利用高温和高压，靠金属蠕变和塑性变形让铸件内部疏松、热裂等缺陷愈合；结构致密化，组织均匀化，改善合金的微观组织。

对于普通缩松零件理论上可通过热等静压的方法消除缩松，但对于薄壁铸件来说这种方法不理想。

目前在实验室条件下有采用反重力浇注高温合金的相关文献记录，但浇注高温合金要求调压铸造装置具备真空环境，型壳及升液管都是外置烘箱中焙烧预热后送入调压装置中，会破除真空环境，产生更多的缺陷。

发明内容

本实用型的目的通过分析缩松位置、缩松类型及严重程度，运用各种技术方法消除零件的缩松缺陷，以满足该种薄壁壳体高质量航空高温合金铸件的要求。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

（1）零件模具设计制造：

零件蜡模模具采用侧注式设计来保证蜡模整体充型，模具整体为箱体结构，设计得到模具；

（2）蜡模模组制备：零件表面涂覆铝酸钴；

（3）型壳浆料的制备：面层浆料以w1:w2:w3的重量比例将快干硅溶胶、锆英粉、铝酸钴粉混合，搅拌混合均匀；

背层浆料以W1:W2的比例将硅溶胶、莫来粉混合，并搅拌混合均匀；

（4）零件型壳的制备：

将步骤（2）制成的模组先后浸入步骤（3）所述背层浆料和面层浆料中，旋转5s后取出，获得均匀涂层，使用不同粒径的型砂均匀淋在蜡模上，面层制作两层，背层制作六层，获得零件型壳；

（5）型壳的脱蜡：

将型壳放入脱蜡釜，在温度T1和压力P1下将蜡模脱去；

（6）型壳的预焙烧：将型壳放入焙烧炉中焙烧，将残余蜡和型壳水分除掉，从而增加模壳高温强度；

（7）型壳的包裹：对对型壳的薄壁区域大面积包裹保温棉以增强金属液对薄壁区域的补缩能力，等待浇注；

（8）零件的浇注：将零件型壳预热至预热温度，保温后对合金进行精炼，精炼后将合金在温度T2下真空浇注得到带浇道零件，最后切割打磨，得到所需形状的工件。

进一步地，步骤（3）中其中，所述面层浆料的粘度为46s-1，pH值为9.5；背层浆料的粘度为18s-1，pH值为9.5。

进一步地，步骤（3）中，w1:w2:w3为2:10:1；W1:W2为1:1.5