一种解决高温合金扩张调节片底板穿透疏松缺陷的方法
【专利摘要】本发明提供一种解决高温合金扩张调节片底板穿透疏松缺陷的方法，属于高温合金大型薄壁件精密铸造领域。按照以下步骤进行：(1)型壳制造工艺：型壳共为九层，型壳制造采用粘结剂交替，并在热节处加入铁丸的方法,(2)装箱预热方法及浇注工艺：在模壳主浇道包裹一层保温毡，整个缠绕两层保温毡，对应两个后安装座处的保温毡挖去一层，型壳预热；浇注。本发明型壳制造采用交替法并在热节处加入铁丸的方法，制造溃散性好的型壳，满足高温合金液浇注的需求，调整铸件的装箱预热方案、调配浇注工艺参数，保证铸件的成型及有效的解决底面穿透性疏松冶金质量。
【专利说明】一种解决高温合金扩张调节片底板穿透疏松缺陷的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高温合金大型薄壁件精密铸造领域，具体涉及一种解决高温合金扩张 调节片底板穿透疏松缺陷的方法。
【背景技术】
[0002] 收扩喷口由多个形状各异的薄壁件组合而成，随着设计技术的不断成熟，对精密 铸件质量要求越来越高，使用寿命要求越来越长，结构也越来越复杂，出现了由传统的结构 简单的薄壁件精密铸造向结构复杂的薄壁件铸造的发展趋势。零件尺寸一般在500mm左 右，壁厚较薄，结构复杂，合金材料为高温合金。零件采用高温合金熔模铸造的工艺方法制 造，研制时一直存在底面穿透疏松冶金缺陷，不能满足设计要求。现有的型壳制造方法采 用硅溶胶或硅酸已酯为粘结剂，刚玉砂、刚玉粉为耐火粉料制成的型壳，由于模组各处型壳 材料相同，因此各处模壳的热容量相同，浇注后冷却过程散热条件一致，不能具有铸件热节 处快速散热的条件，通过优化型壳制造工艺，改进原来的装箱方法，解决了铸件底板中间加 强肋及两对安装座热节处底板穿透疏松的冶金缺陷，生产出满足设计要求的扩张调节片底 板。同时促进了企业精密铸造技术的发展提升。
【发明内容】
[0003] 本发明提供一种解决高温合金扩张调节片底板穿透疏松缺陷的方法；通过优化型 壳制造工艺方案及装箱方式，相辅相成的工艺方案，生产出符合设计要求的扩张调节片底 板精铸件。
[0004] 本发明一种解决高温合金扩张调节片底板穿透疏松缺陷的方法，按照以下步骤进 行：
[0005] (1)型壳制造工艺
[0006] 型壳共为九层，型壳制造采用粘结剂交替，并在热节处加入铁丸的方法，在制壳 过程中每层的粘结剂为硅溶胶和硅酸乙酯交替使用，粉料为刚玉粉或铝矾土粉，涂挂刚玉 砂之后风干；
[0007] (2)装箱预热方法及浇注工艺
[0008] 在模壳主浇道包裹一层保温毡，整个缠绕两层保温毡，对应两个后安装座处的保 温毡挖去一层，如图2所示，降低该处的保温效果，改善散热条件，防止产生疏松；型壳预热 温度为1050°C?1KKTC，保温时间不小于2h;
[0009] 浇注时，首先将炉料装入坩埚中，开始抽气，真空度达到6. 67Pa时开始送电化料， 化清后精炼测温，精炼温度1570°C?1590°C，精炼2?3分钟；精炼后装入预热好的型壳， 浇注温度为1475°C±10°C，浇注速度为5s?7s;制备出扩张调节片底板精铸件。
[0010] 铸件真空熔注工艺曲线如图1所示。
[0011] 所述型壳制造工艺过程：
[0012] 第一层采用黏度为30s?35s的硅溶胶为粘结剂，在粉料电熔白刚玉粉中加入铝 酸钴表面孕育剂，涂挂80#?100#刚玉砂之后自干3h?15h;铝酸钴和电熔白刚玉粉质量 配比3:7 ;
[0013] 第二层采用黏度为13s?20s的硅酸已酯水解液为粘结剂，粉料为刚玉粉或铝矾 土粉，涂挂80#?100#刚玉砂之后风干0. 5h?lh;
[0014] 第三层采用黏度为15s?20s的硅溶胶为粘结剂，粉料为电熔白刚玉粉或铝矾土 粉，涂挂46#?60#刚玉砂之后风干时间大于2h;
[0015] 第四层采用黏度为15s?20s的硅酸已酯水解液为粘结剂，粉料为刚玉粉或铝矾 土粉，涂挂46#?60#刚玉砂之后风干0. 5h?lh;
[0016] 第五层采用黏度为15s?20s的硅溶胶为粘结剂，粉料为电熔白刚玉粉或铝矾土 粉，涂挂46#?60#刚玉砂之后风干时间大于2h;
[0017] 第五层后进行强化，采用硅酸已酯强化剂，强化时间10s?15s自干0. 5h?lh;
[0018]第六层采用黏度为15s?20s的硅溶胶为粘结剂，粉料为电熔白刚玉粉或铝矾土 粉，涂挂16#?25#刚玉砂之后风干时间大于3h;在铸件散热不佳处，涂覆铁丸；如图3所 示；
[0019] 第七层到第九层采用黏度为15s?20s的硅溶胶为粘结剂，粉料为电熔白刚玉粉 或铝矾土粉，涂挂16#?25#刚玉砂之后风干时间大于3h;
[0020] 九层之后单独对主浇注系统进行强化，采用硅酸已酯强化剂，强化时间10s?15s 自干lh?2h。最后涂挂硅酸已酯水解液或硅溶胶浆料。
[0021] 所述型壳制造过程中每层中粘结剂、粉料及刚玉砂质量比为（0.4?0.6) : (0.6? 0. 8) : (0. 7 ?0. 9)。
[0022] 在制壳工艺中，目前在国内熔模铸造中粘结剂应用比较广泛的是硅溶胶和硅酸乙 酯，硅溶胶是一种用微量稳定的硅溶胶体溶液，硅溶胶不含有能降低型壳性能的不完全水 解产物，使用方便，选用硅溶胶做粘结剂，涂料稳定性好，实践证明保证了型壳质量。硅酸 乙酯则不同，使用前必须经过水解处理水解液中SiO2含量与型壳强度密切相关。
[0023] 耐火材料选用了不同粒度的电熔刚玉砂（粉）和不同粒度的煤干石制壳，这种型 壳的表面在高温下具有较好的强度和抗变形能力，从而保证了铸件的尺寸精度。
[0024] 具体制壳工艺参数如表1所示
[0025] 表1制壳工艺参数
[0026]
【权利要求】
1. 一种解决高温合金扩张调节片底板穿透疏松缺陷的方法，其特征在于按照以下步骤 进行： (1) 型壳制造工艺 型壳共为九层，型壳制造采用粘结剂交替，并在热节处加入铁丸的方法，在制壳过程 中每层的粘结剂为硅溶胶和硅酸乙酯交替使用，粉料为刚玉粉或铝矾土粉，涂挂刚玉砂之 后风干； (2) 装箱预热方法及浇注工艺 在模壳主浇道包裹一层保温毡，整个缠绕两层保温毡，对应两个后安装座处的保温毡 挖去一层，降低该处的保温效果，改善散热条件，防止产生疏松；型壳预热温度为1050°C? 1KKTC，保温时间不小于2h ; 浇注时，首先将炉料装入坩埚中，开始抽气，真空度达到6. 67Pa时开始送电化料，化清 后精炼测温，精炼温度1570°C?1590°C，精炼2?3分钟；精炼后装入预热好的型壳，浇注 温度为1475°C ±10°C，浇注速度为5s?7s ;制备出扩张调节片底板精铸件。
2. 根据权利要求1所述的一种解决高温合金扩张调节片底板穿透疏松缺陷的方法，其 特征在于所述型壳制造工艺具体过程为： 第一层采用黏度为30s?35s的硅溶胶为粘结剂，在粉料电熔白刚玉粉中加入铝酸钴 表面孕育剂，涂挂80#?100#刚玉砂之后自干3h?15h ;铝酸钴和电熔白刚玉粉质量配比 3:7 ； 第二层采用黏度为13s?20s的硅酸已酯水解液为粘结剂，粉料为刚玉粉或铝矾土粉， 涂挂80#?100#刚玉砂之后风干0. 5h?lh ; 第三层采用黏度为15s?20s的硅溶胶为粘结剂，粉料为电熔白刚玉粉或铝矾土粉，涂 挂46#?60#刚玉砂之后风干时间大于2h ; 第四层采用黏度为15s?20s的硅酸已酯水解液为粘结剂，粉料为刚玉粉或铝矾土粉， 涂挂46#?60#刚玉砂之后风干0. 5h?lh ; 第五层采用黏度为15s?20s的硅溶胶为粘结剂，粉料为电熔白刚玉粉或铝矾土粉，涂 挂46#?60#刚玉砂之后风干时间大于2h ; 第五层后进行强化，采用硅酸已酯强化剂，强化时间l〇s?15s自干0. 5h?lh ; 第六层采用黏度为15s?20s的硅溶胶为粘结剂，粉料为电熔白刚玉粉或铝矾土粉，涂 挂16#?25#刚玉砂之后风干时间大于3h ;在铸件散热不佳处，涂覆铁丸； 第七层到第九层采用黏度为15s?20s的硅溶胶为粘结剂，粉料为电熔白刚玉粉或铝 矾土粉，涂挂16#?25#刚玉砂之后风干时间大于3h ; 九层之后单独对主浇注系统进行强化，采用硅酸已酯强化剂，强化时间l〇s?15s自干 lh?2h。最后涂挂硅酸已酯水解液或硅溶胶浆料。
3. 根据权利要求1所述的一种解决高温合金扩张调节片底板穿透疏松缺陷的方法， 其特征在于所述型壳制造过程中每层中粘结剂、粉料及刚玉砂质量比为0. 4?0. 6 :0. 6? 0. 8 :0. 7 ?0. 9。
4. 根据权利要求2所述的一种解决高温合金扩张调节片底板穿透疏松缺陷的方法，其 特征在于第六层中所述硅溶胶、粉料、铁丸质量比为1?2 :1?3 :1。
【文档编号】B22C9/22GK104439097SQ201410628004
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月10日 优先权日:2014年11月10日
【发明者】潘波涛, 屠晓林, 冯文刚, 张松胜, 陈震 申请人:沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司