一种用于薄壁筒状零件的浇注系统及其精密铸造成型方法
【技术领域】
[0001]本发明属于司太立合金的精密铸造，特别针对汽轮机阀芯、阀杆用耐磨司太立内衬套的精密铸造成型方法。
【背景技术】
[0002]汽轮机阀芯零部件要求其密封面具有一定的硬度，保证其耐磨性能，延长零件的使用寿命。为此目前常用的方法是I)表面氮化处理；2)采用等离子喷焊的工艺在工件表面堆焊司太立合金。3)采用司太立合金的整体内衬与套筒外套过盈装配后，端面封焊，使其达到密封、耐磨的作用。
[0003]上述几种工艺中，表面氮化处理工艺简单，但密封性与耐磨性相对较差。等离子喷焊技术，需要根据不同内孔直径设计制作高性能的系列内孔等离子喷焊枪，并且对操作者技术和周围环境要求苛刻，工序复杂，成品率很低。
[0004]现在发展较好的是采用离心浇注方法制得的整体司太立内衬套，这种产品只有极少数厂家具备生产能力，价格昂贵。
[0005]本发明提供一种相对于离心浇注而言，更加节省母合金，且机加工量少的精密铸造成型方法，适用于批量生产，具有极其可观的经济效益和发展前景。
【发明内容】
[0006]为了克服现有技术的缺点，本发明提供了一种用于薄壁筒状零件的浇注系统及其精密铸造成型方法，能获得接近所要求几何尺寸的内衬套铸件，铸件毛坯余量小，节约母合金，显著降低生产成本。
[0007]本发明所采用的技术方案是:一种用于薄壁筒状零件的浇注系统，包括由浇口杯蜡模、直浇道蜡模、横浇道蜡模、内浇道蜡模和铸件蜡模依次焊接在一起形成的蜡树，在所述蜡树表面包覆有模壳。
[0008]本发明还提供了一种用于薄壁筒状零件的精密铸造成型方法，包括如下步骤:
[0009]步骤一、制造铸件蜡模:
[0010]根据内衬套形状设计制造金属型蜡模模具，然后再利用压蜡机压制铸件蜡模；
[0011]步骤二、制作浇注系统
[0012](I)采用压蜡机分别压制浇口杯蜡模、直浇道蜡模、横浇道蜡模和内浇道蜡模；
[0013](2)组装蜡树:
[0014]将浇口杯蜡模、直浇道蜡模、横浇道蜡模、内浇道蜡模和铸件蜡模依次焊接在一起形成蜡树；
[0015](3)在蜡树表面包覆耐火材料；
[0016]步骤三、制取模壳:
[0017](I)将步骤二制成的浇注系统放入脱蜡釜中将蜡料融化脱出，形成无分型面的模壳;
[0018](2)模壳的包覆:
[0019]在模壳下部放置冷铁，并在模壳表面包裹不同厚度的陶瓷保温材料；
[0020]步骤四、模壳预热:
[0021]将包覆好的模壳放置在电阻炉中进行预热，预热温度为900°C?1200°C，达到所需温度后保温1-5小时；
[0022]步骤五、熔炼浇注:
[0023]重熔司太立合金铸锭，溶化后将合金液浇注在步骤四预热后的模壳中；
[0024]步骤六、铸件的清理:
[0025]铸件凝固冷却后，将冷铁和陶瓷保温材料去除，然后清理模壳；
[0026]步骤七、热处理:
[0027]将步骤六清理后的铸件放置在热处理炉中，在1000_1200°C保温1_3小时后淬火，冷却介质为水；然后在870°C _980°C保温6-10小时后空冷。
[0028]与现有技术相比，本发明的积极效果是:
[0029]本发明能代替目前广泛应用的离心浇注成型方法，可以显著地节约母合金、提高成品率，降低对设备、环境和人员的苛刻要求，减小机加工量，成本只有离心浇注成本的60%，由于司太立内衬套每年用量大，品种数量多，具有非常可观的经济效益。
【附图说明】
[0030]本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中:
[0031]图1为本浇注系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0032]一种用于薄壁筒状零件的浇注系统，如图1所示，包括:浇口杯蜡模1、直浇道蜡模
2、横浇道蜡模3、内浇道蜡模4、铸件蜡模5、模壳6等，其中:
[0033]所述浇口杯蜡模1、直浇道蜡模2、横浇道蜡模3和内浇道蜡模4分别采用压蜡机压制而成；所述铸件蜡模5采用金属型蜡模模具利用压蜡机压制而成；所述内浇道4的内径与铸件5的内径相同，外径大于铸件的外径2-5_，这样可以保证圆形铸件各方向收缩的一致性，减少铸件圆周方向的变形(不至于变成椭圆形，或者不规则的圆形)，保证铸件的圆度和内外圆的同轴度。所述浇口杯蜡模1、直浇道蜡模2、横浇道蜡模3、内浇道蜡模4和铸件蜡模5依次焊接在一起形成蜡树；在蜡树表面包覆耐火材料层，形成模壳6。
[0034]本发明还公开了一种用于薄壁筒状零件的精密铸造成型方法，包括如下步骤:
[0035]步骤一、制造铸件錯模:
[0036]根据铸件5 (即内衬套)形状设计制造金属型蜡模模具，然后再利用压蜡机压制铸件蜡模，压制温度60°C?70°C，压制压力0.8?1.5MPa。
[0037]步骤二、制作浇注系统
[0038](I)采用压蜡机分别压制浇口杯蜡模1、直浇道蜡模2、横浇道蜡模3和内浇道蜡模4 ；
[0039](2)组装蜡树:
[0040]将浇口杯蜡模1、直浇道蜡模2、横浇道蜡模3、内浇道蜡模4和铸件蜡模5依次焊接在一起形成錯树；
[0041](3)在蜡树表面包覆若干层(通常为5-8层)耐火材料，制成模壳6 ;
[0042]步骤三、制取模壳:
[0043](I)将步骤二制成的浇注系统放入脱蜡釜中，通过高温、高压水蒸汽将蜡料融化脱出，形成无分型面的模壳。
[0044](2)模壳的包覆:
[0045]在模壳表面不同位置包裹不同厚度的陶瓷保温材料或者放置冷铁，人为地控制铸件的凝固顺序，消除疏松缺陷。具体的方法如下:
[0046]在模壳下部放置冷铁，让冷铁与模壳接触，以便对模壳下部进行快速导热；从下至上包裹的陶瓷保温材料的厚度从5mm逐渐增至30mm。
[0047]步骤四、模壳预热:
[0048]模壳包覆完成后，放置在电阻炉中进行预热，预热温度为900°C?1200°C，达到所需温度后保温1-5小时，以保证模壳各位置温度均匀后出炉开始浇注。
[0049]步骤五、熔炼浇注:
[0050]重熔司太立6#合金铸锭，溶化后将合金液浇注在步骤四预热后的模壳中。
[0051]步骤六、铸件的清理:
[0052]铸件凝固冷却后，将冷铁和保温材料去除，然后清理模壳。
[0053]步骤七、热处理
[0054]将步骤六清理后的铸件放置在热处理炉中，在1000_1200°C，保温1_3小时后淬火，冷却介质为水；然后在870°C _980°C保温6-10小时后空冷。经过上述固溶和时效处理，可提高铸件的硬度和强度。
【主权项】
1.一种用于薄壁筒状零件的浇注系统，其特征在于:包括由浇口杯蜡模、直浇道蜡模、横浇道蜡模、内浇道蜡模和铸件蜡模依次焊接在一起形成的蜡树，在所述蜡树表面包覆有模壳。2.根据权利要求1所述的一种用于薄壁筒状零件的浇注系统，其特征在于:所述浇口杯蜡模、直浇道蜡模、横浇道蜡模和内浇道蜡模分别采用压蜡机压制而成。3.根据权利要求1所述的一种用于薄壁筒状零件的浇注系统，其特征在于:所述铸件蜡模采用金属型蜡模模具利用压蜡机压制而成。4.根据权利要求1所述的一种用于薄壁筒状零件的浇注系统，其特征在于:所述模壳由耐火材料制成。5.根据权利要求1所述的一种用于薄壁筒状零件的浇注系统，其特征在于:所述内浇道的内径与铸件的内径相同，外径大于铸件的外径2-5mm。6.一种用于薄壁筒状零件的精密铸造成型方法，其特征在于:包括如下步骤: 步骤一、制造铸件蜡模: 根据内衬套形状设计制造金属型蜡模模具，然后再利用压蜡机压制铸件蜡模； 步骤二、制作浇注系统: (1)采用压蜡机分别压制浇口杯蜡模、直浇道蜡模、横浇道蜡模和内浇道蜡模； (2)组装蜡树: 将浇口杯蜡模、直浇道蜡模、横浇道蜡模、内浇道蜡模和铸件蜡模依次焊接在一起形成蜡树； (3)在蜡树表面包覆耐火材料； 步骤三、制取模壳: (1)将步骤二制成的浇注系统放入脱蜡釜中将蜡料融化脱出，形成无分型面的模壳； (2)模壳的包覆: 在模壳下部放置冷铁，并在模壳表面包裹不同厚度的陶瓷保温材料； 步骤四、模壳预热: 将包覆好的模壳放置在电阻炉中进行预热，预热温度为900°C?1200°C，达到所需温度后保温1-5小时； 步骤五、熔炼浇注: 重熔司太立合金铸锭，溶化后将合金液浇注在步骤四预热后的模壳中； 步骤六、铸件的清理: 铸件凝固冷却后，将冷铁和陶瓷保温材料去除，然后清理模壳； 步骤七、热处理: 将步骤六清理后的铸件放置在热处理炉中，在1000-1200°C保温1-3小时后淬火，冷却介质为水；然后在870°C _980°C保温6-10小时后空冷。7.根据权利要求6所述的一种用于薄壁筒状零件的精密铸造成型方法，其特征在于:步骤一所述铸件蜡模的压制温度为60°C?70°C，压制压力为0.8?1.5MPa。8.根据权利要求6所述的一种用于薄壁筒状零件的精密铸造成型方法，其特征在于:在蜡树表面包覆的耐火材料为5-8层。9.根据权利要求6所述的一种用于薄壁筒状零件的精密铸造成型方法，其特征在于:在模壳表面包裹陶瓷保温材料的方法为:从下至上包裹的陶瓷保温材料的厚度从5_逐渐增至30mm。
【专利摘要】本发明公开了一种用于薄壁筒状零件的浇注系统及其精密铸造成型方法，浇注系统包括由浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道和铸件依次焊接在一起形成的蜡树，在所述蜡树表面包覆有模壳。精密铸造成型方法包括形成无分型面的模壳；模壳的包覆；模壳预热；熔炼浇注；铸件的清理；热处理等。本发明能代替目前广泛应用的离心浇注成型方法，可以显著地节约母合金、提高成品率，降低对设备、环境和人员的苛刻要求，减小机加工量，成本只有离心浇注成本的60％，由于司太立内衬套每年用量大，品种数量多，具有非常可观的经济效益。
【IPC分类】B22C9/04, B22C9/08
【公开号】CN104999037
【申请号】CN201510518345
【发明人】刘艳领, 杨功显, 张建平, 陶飞, 张琼元, 巩秀芳, 张松泉, 李林蓄, 李海松
【申请人】东方电气集团东方汽轮机有限公司
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年8月21日