一种用于高温合金大模组铸造的型壳背层的制造方法和应用与流程

技术领域：

本发明涉及精密铸造和材料制备技术领域，具体涉及一种用于高温合金大模组铸造的型壳背层的制造方法和应用。

背景技术：
：

随着经济和科技的飞跃发展，低成本和高效率成为精密铸造未来发展的方向之一。大模组铸造是一次性成型整组或整台套铸件，是一种高效低成本的铸造方法。但是由于大模组铸造的浇注温度高，浇注速度快，不仅要求型壳具有一定的热强度，还应具有较高的透气性和溃散性。普通型壳应用到大模组上，因背层强度不够产生漏钢、铸件变形等缺陷；因背层溃散性和透气性不好而导致型壳卷气、难清壳等问题。因此导致大模组铸件后处理工序时间长，而且影响了铸件表面质量。国内针对这种大模组铸造，目前没有相适应的型壳背层材料及其对应的制备技术。

技术实现要素：
：

本发明的目的在于提供一种用于高温合金大模组铸造的型壳背层的制造方法和应用，该制造技术成本低，操作简单，可应用于所有材料的大模组铸造过程。

本发明所采用的技术方案如下：

一种用于高温合金大模组铸造的型壳背层制造方法，该方法包括如下步骤：

(1)背层浆料的制备：将原料煤矸石粉和硅溶胶按配比混合，使用l型搅拌机进行搅拌，以去离子水调整浆料粘度；

(2)背层制备：将步骤(1)所得浆料均匀涂覆在蜡模上，并在雨淋撒砂机中涂挂煤矸石粉，经干燥处理后即获得所述背层。

上述步骤(1)所用原料中的煤矸石粉为200-400目，步骤(2)中用于涂挂的煤矸石粉为16-32目。

上述步骤(1)原料中，煤矸石粉与硅溶胶的重量比例为(3-5)：(2-3)。

上述步骤(1)中，使用l型搅拌机进行搅拌浆料72h以上。

上述步骤(1)中，使用去离子水调整浆料粘度时，使用5号流量杯测量，控制浆料粘度范围为10-16s。

上述步骤(2)中，将浆料涂覆在蜡模的过程为：将蜡模浸入浆料中三次，直至将浆料均匀涂覆在蜡模表面上，同时保证蜡模表面无气泡和液流等。

上述步骤(2)中，涂挂的煤矸石粒度8-32目，涂覆厚度0.1-0.3mm。

上述步骤(2)中，涂挂煤矸石粉后的背层在温度20-24℃、湿度40-70％的环境下自然干燥6-16h。

采用上述方法制备的背层应用于高温合金大模组铸造，使用所述背层适用于在较高温度1550-1650℃和较高冲击力(浇注时间2-3s)条件下浇注成型的高温合金铸件，没有出现跑钢、卷气等缺陷，型壳容易清理，铸件表面质量符合要求，表面光洁度在0.75-1.83μm之间。

本发明的优点及有益效果是：

1.本发明型壳背层制造技术，应用于大型模组型壳背层的制备上，解决了大模组铸造时较高的过热温度和较高的冲击力下产生的漏钢、卷气和难清壳等问题。

2.本发明的型壳背层制造技术，制造成本低，操作简单，具有较高的经济效益。

3.本发明具有良好性能的型壳背层适用于较高的过热温度和较高的冲击力下浇注成型的高温合金铸件。

附图说明：

图1为本发明原材料煤矸石颗粒的形貌。

图2为涂覆到蜡型上背层形貌。

图3为背层的制备流程图。

图4为本发明制备的铸件形貌；其中(a)和(b)分别为不同结构的铸件。

具体实施方式：

本发明用于高温合金大模组铸造的型壳背层制造过程如下：

将煤矸石粉、工业gs30型号硅溶胶按一定配比混合，使用l型搅拌机进行搅拌72小时以上。用去离子水调整粘度后得背层浆料。将蜡模浸入浆料中三次，直至将浆料均匀涂覆在蜡模表面上，同时保证蜡模表面无气泡和液流等。然后在雨淋撒砂机中挂涂煤矸石粗粉。在一定环境下自然干燥。使用该浆料制备的大型模组的背层在较高的浇注温度和较高的冲击力下制备铸件的过程中没有产生漏钢、卷气、难清壳等问题。本发明适用于较高的过热温度和较高的冲击力下浇注成型的高温合金铸件。

下面，通过实施例和附图对本发明进一步详细阐述。

实施例1

本实施例首先制备型壳背层，然后应用到a2合金铸件的制备上，具体过程如下：

首先将煤矸石粉(图1)和gs30硅溶胶按5：3的重量比例混合均匀，搅拌98h时，用去离子水调整粘度，粘度为12.1s时，将浆料均匀涂覆到a2合金铸件的蜡型上，用风扇吹净表面气泡。挂涂煤矸石粗粉16-24目。在温度22.6-23.6℃、湿度58.9-65.2％的环境下自然干燥8h，获得型壳背层(图2)。具体制备流程如图3所示。在浇注温度1650℃和浇注时间2-3s条件下浇注成铸件。使用该浆料制备的大型模组的背层没有产生漏钢、卷气、难清壳等问题，铸件表面光洁度在0.65-2.22μm之间(图4)，满足铸件的表面质量要求。

实施例2

本实施例首先制备型壳背层，然后应用到a2合金铸件的制备上，具体过程如下：

首先将煤矸石粉和gs30硅溶胶按3：2的重量比例混合均匀，搅拌148h时，用去离子水调整粘度，粘度为13.3s时，将浆料均匀涂覆到a2合金铸件的蜡型上，用风扇吹净表面气泡。挂涂煤矸石粗粉16-24目。在温度21.6-23.5℃、湿度57.9-65.5％的环境下自然干燥7h。在浇注温度1600℃和浇注时间2-3s条件下浇注成铸件。使用该浆料制备的大型模组的背层没有产生漏钢、卷气、难清壳等问题，铸件表面光洁度在0.75-2.09μm之间，满足铸件的表面质量要求。

实施例3

本实施例首先制备型壳背层，然后应用到a1合金铸件的制备上，具体过程如下：

首先将煤矸石粉和gs30硅溶胶按4：3的重量比例混合均匀，搅拌162h时，用去离子水调整粘度，粘度为11.3s时，将浆料均匀涂覆到a1合金铸件的蜡型上，用风扇吹净表面气泡。挂涂煤矸石粗粉16-24目。在温度22-23.1℃、湿度47.9-55.7％的环境下自然干燥13h。在浇注温度1550℃和浇注时间2-3s条件下浇注成铸件。使用该浆料制备的大型模组的背层没有产生漏钢、卷气、难清壳等问题，铸件表面光洁度在0.80-1..89μm之间，满足铸件的表面质量要求。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种用于高温合金大模组铸造的型壳背层的制造方法和应用，属于精密铸造和材料制备技术领域。首先将煤矸石粉和硅溶胶按配比混合，使用L型搅拌机进行搅拌。用去离子水调整粘度。然后将浆料均匀涂覆在蜡模上。并涂挂煤矸石粉，自然干燥。使用该背层在较高的浇注温度和较高的冲击力下制备铸件的过程中没有产生漏钢、卷气、难清壳等问题。该技术适用于较高的过热温度和较高的冲击力下浇注成型的铸件。

技术研发人员：杨金侠;周亦胄;孙晓峰
受保护的技术使用者：中国科学院金属研究所
技术研发日：2017.11.30
技术公布日：2018.05.04