用于评价高温合金熔模铸造过程热裂倾向性的铸件及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及镍基高温合金熔模铸造领域，具体地，涉及的是一种用于评价高温合金熔模铸造过程热裂倾向性的铸件，以及将该铸件用于镍基高温合金热裂倾向性评价的方法。
【背景技术】
[0002]航空发动机和燃气轮机热端部件大量采用熔模铸造高温合金铸件，而新一代航空发动机对结构设计非常苛刻，其采用熔模铸件往往存在巨大壁厚差，熔模铸造过程中极易产生热裂现象，降低铸件出品率。
[0003]经对现有技术的文献检索发现:
[0004]申请号为201210265562.X的中国发明专利涉及到一种评价定向凝固柱晶高温合金热裂倾向性的方法。该专利针对定向凝固叶片薄壁特点，建立薄壁管状定向凝固试样装置，较好的评价了定向凝固柱晶高温合金的热裂倾向性，其不足之处在于未考虑实际铸件中存在大量变截面问题，也无法应用于等轴晶铸件热裂倾向评价。
[0005]申请号为201120417404.2的中国发明专利涉及到一种合金热裂倾向测定装置。该专利设计的热裂测定装置结构简单、操作方便，且具有广泛的材料适用性。但是该专利仅能评价材料本身的热裂倾向性能，未考虑实际铸件结构对铸造热裂倾向性的影响。
[0006]申请号为201310029899.5的中国发明专利涉及到精密铸钢件裂纹敏感性测试的方法及其测试模型，该专利采用网格型模型，网格过渡处采用不同的圆角尺寸，网格筋采用不同厚度，其优点是能有效预测不同材料和工艺参数在精密铸造过程中出现裂纹的趋势，但是该专利设计过于复杂，网格之间相互影响严重，降低了热裂倾向评价结果的准确性。
【发明内容】
[0007]本发明目的在于克服现有铸造热裂倾向性评价的不足，提供一种用于评价高温合金熔模铸造过程热裂倾向性的铸件及其评价方法，以期为铸造工艺设计提供指导，提高评价结果的准确性。
[0008]根据本发明的一个方面，提供一种用于评价高温合金熔模铸造过程热裂倾向性的铸件，所述熔模铸件采用超大变截面系数(变截面系数范围8:1?64:1)的台阶测试模型，该模型包括一个圆柱体，所述的圆柱体底部连接有四对厚度不同的薄板，圆柱体顶部中心连接在直浇道底部，直浇道顶部连接圆台形浇口。
[0009]优选地，所述圆柱体厚度为32mm，直径为100mm，圆柱体为薄板提供液态金属补缩。
[0010]优选地，所述四对不同厚度的薄板，以圆柱体的圆心为中心，呈“米”字型对称分布，且呈一条直线布置的薄板厚度相同，四对薄板的厚度分别为0.5mm、1mm、2mm、4mm，宽度为20mm，长度范围为75mm?200mm。这些薄板与圆柱体底面直接相连，共同组成了热裂评价的台阶结构。
[0011]优选地，所述直浇道直径范围25mm?50mm，高度为200mm。金属液通过直浇道流入薄板与圆柱体组成的台阶结构，直浇道设计为圆柱型结构既保证了与台阶结构相对应的对称性结构，又能保证熔体流动的稳定性。
[0012]优选地，所述圆台形饶口，饶口尺寸为上底直径范围25mm?50mm，下底直径范围80mm?150mm，高度100mm。饶包中金属液首先饶入圆台形饶口，通过圆台形饶口顺流而下进入直浇道，最后进入熔模铸件的台阶结构。
[0013]优选地，所述四对不同厚度的薄板，薄板长度范围75mm?200mm，直浇道直径范围25mm?50mm，圆台形饶口下底直径范围80mm?150mm。
[0014]根据发明的另一个方面，提供一种用于高温合金熔模铸件热裂倾向性评价的方法，该方法具体步骤为:
[0015]步骤一，铸件设计，分别压制用于评价高温合金熔模铸造过程热裂倾向性的铸件和该熔模铸件的浇注系统蜡模，并进行蜡模组装；浇注系统指的是直浇道和圆台形浇口两部分；金属液通过这两部分进入所述铸件；
[0016]步骤二，按照传统的浆料配方制作面层浆料和背层浆料，通过手工沾浆淋砂工艺制作陶瓷模壳，陶瓷模壳在脱蜡釜中脱蜡，高温焙烧后保温等待浇注；
[0017]步骤三，在真空条件下，高温合金原料在氧化铝坩祸中加热熔化，保温精炼后，降温至浇注温度，平稳快速的浇注到预热的陶瓷模壳中，在空气中冷却，型壳清理后得到用于评价高温合金熔模铸造过程热裂倾向性的铸件；
[0018]步骤四，观察不同厚度薄板与圆柱体连接处是否存在热裂纹以及热裂纹长度，用不出现热裂纹的最大变截面系数(圆柱体厚度/出现热裂最大薄板厚度)和热裂纹长度来判定熔模铸件热裂倾向性大小。
[0019]与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果:
[0020]采用本发明后，不但发现了高温合金熔模铸件在常规铸造工艺条件下的热裂倾向性情况，指导了铸造工艺改进，而且能为铸件结构设计提供合理建议，以期从源头上减少高温合金熔模铸件热裂形成倾向，这些优点都是现有其它热裂评价方法无法比拟的。
【附图说明】
[0021]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0022]图1为本发明一实施例中铸件结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0024]如图1所示，本发明一实施例的用于镍基高温合金熔模铸造过程热裂倾向性评价的熔模铸件结构图，该熔模铸件采用超大变截面系数的台阶测试模型，该模型包括一个圆柱体3和四对厚度不同的薄板4，5，6，7。圆柱体3厚度为32mm，直径为10mm ;圆柱体3底部连接着四对不同厚度的薄板4，5，6，7，呈“米”字型分布，且呈一条直线的薄板厚度相同，其厚度分别为0.5，I, 2，4mm，宽度为20mm，长度范围为75mm?200mm。圆柱体中部连接直浇道2，直浇道2直径范围25mm?50mm，高度为200mm ;直浇道顶部连接圆台形浇口 1，浇口尺寸为上底直径范围25mm?50mm，下底直径范围80mm?150mm，高度10mm0
[0025]根据上述熔模铸件的各部分结构，分别压制圆台形浇口 1、直浇道2、圆柱体3和不同厚度的薄板4，5，6，7蜡模，并进行蜡模组装，组装后的蜡模进行面层和背层沾浆淋砂，脱蜡后获得型壳，熔炼金属液浇入预热的型壳，冷却清理后，