CN100493778C - 大型高温合金铸件的砂模铸造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大型高温合金铸件的铸造方法。现有国内的高温合金铸件的铸造方法都还停留在精密铸造上，最大的铸件重量不超过40kg，铸件的使用温度在800℃以下。本发明的步骤如下：先在真空炉中把重溶时要增量的元素和要烧损的元素结合高温合金的化学成分进行预配方，得到高温合金的母料；然后到高速熔炼的周波炉上重溶，变成钢水；之后在高温下进行造渣浇注，得大型铸件；对铸件的冒口进行线切割；最后对铸件进行高温固溶处理。本发明铸造出的高温合金铸件质量在40kg到5吨，可在900℃以下长期工作。

Description

大型高温合金铸件的砂模铸造方法
技术领域
本发明涉及合金铸件的制造方法，具体地说是一种大型高温合金铸件的铸造方法。
背景技术
高温合金GH3044是固溶强化镍基抗氧化合金，在900℃以下具有高的塑性和中等的热强性，并具有优良的抗氧化性和良好的冲压、焊接工艺性能，适宜制造在900℃以下长期工作的航空发动机主燃烧室和加力燃烧室零部件以及隔热屏、导向叶片等。由于其含钨量在13～16％，铸造的难度很大，我国一直只作棒材和板材应用，严重制约了我国的石油、化工、电站锅炉、军事装配工业、航空、航天和深海机械的发展。要生产大型飞机发动机以及其他一些机械，首先必须铸造出高温合金GH3044的大型铸件。
目前国内的高温合金铸件(含钨量≤9％)的铸造方法有40余种，都还停留在精密铸造上，最大的铸件重量不超过40kg，铸件的使用温度在800℃以下。其步骤如下：先做一个金属模具，将蜡压进金属模具，形成一个蜡模；然后在恒温下用硅熔胶喷在蜡模表面，再在胶外面喷砂，重复喷胶、喷砂6次，时间一般需10天左右；接着蒸汽脱蜡，得到砂壳；在800℃高温炉下对砂壳进行焙烧，之后用钢水灌入砂壳内，自然冷却后将砂壳打破，形成铸件；再后对铸件进行酸洗、碱爆处理。上述方法存在以下缺点：由于金属模具无法做大，因为大的金属模具必然导致蜡模和砂壳也大，从而使蜡模容易破裂，砂壳进不了高温炉内焙烧，故不能铸造出重量在40kg以上的大铸件；钢水和砂壳一起自然冷却不透气，冷却时间长，等轴晶变大，使铸件的晶粒疏松，降低了铸件的强度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种大型高温合金铸件的砂模铸造方法，铸造出重量在40kg以上的耐高温大铸件。
为此，本发明采用如下的技术方案：大型高温合金铸件的砂模铸造方法，其步骤如下：先在真空炉中把重溶时要增量的元素和要烧损的元素结合高温合金的化学成分进行预配方，得到高温合金的母料；然后到高速熔炼的周波炉上重溶，变成钢水；之后在高温下进行造渣浇注，得大型铸件；对铸件的冒口进行线切割；最后对铸件进行高温固溶处理。在重溶过程中，要增碳、硫、磷元素，要烧损铝、钛元素，故本发明事先在真空炉中进行预配方，考虑重溶时的情况，在高温合金GH3044的化学成分的基础上，减少碳、硫、磷元素含量，增加铝、钛元素含量(根据周波炉的熔炼速度来定元素的增加量和减少量)，形成高温合金的母料，这样经过重溶步骤后，仍能使高温合金GH3044的化学成分不发生变化。本发明可铸造出40kg到5吨的高温合金铸件。
作为进一步的技术方案，造渣浇注时的过程如下：在1590～1600℃下，用水玻璃自硬砂包围预先制作好的木模，接着取出木模，用二氧化碳冲入水玻璃自硬砂中，形成一砂型；砂型进烘房烘干，蒸掉水份；在湿度15％以下，对浇注场地空气进行烘干加热，在浇注过程中对钢水进行氩气保护，钢水浇入砂型内得铸件。本发明要在无水无氧状态(模拟真空状况)下进行浇注。
作为进一步的技术方案，高温固溶处理时的温度为1200℃，削除内应力，使铸件晶体组织细化，各处的强度均匀。
本发明具有以下有益效果：高温合金铸件质量在40kg到5吨；铸件的晶粒细、强度高，耐高温，可在900℃以下长期工作；铸造设备简单，铸件的生产成本低。
下面结合说明书附图和实施例对本发明作进一步的说明。
具体实施方式
高温合金GH3044的化学成分(质量百分比％)见下表
先在真空炉中把重溶时要增量的碳、硫、磷元素和要烧损的铝、钛元素结合高温合金GH3044的化学成分(见上表)进行预配方，得到高温合金的母料；然后到高速熔炼的周波炉上重溶，变成钢水；之后进行造渣浇注：在1550～1650℃下，用水玻璃自硬砂包围预先制作好的木模，接着取出木模，用二氧化碳冲入水玻璃自硬砂中，形成一砂型，砂型进烘房烘干，蒸掉水份，在湿度15％以下，对浇注场地空气进行烘干加热，在浇注过程中对钢水进行氩气保护，钢水浇入砂型内得大型铸件；对铸件的冒口进行线切割；最后对铸件进行1150～1250℃下高温固溶处理。
本发明的保护范围并不限于上述实施例。

Claims (3)

1、大型高温合金铸件的砂模铸造方法，其步骤如下：先在真空炉中把重溶时要增量的元素和要烧损的元素结合高温合金的化学成分进行预配方，得到高温合金的母料；然后到高速熔炼的周波炉上重溶，变成钢水；之后进行造渣浇注：在1550～1650℃下，用水玻璃自硬砂包围预先制作好的木模，接着取出木模，用二氧化碳冲入水玻璃自硬砂中，形成一砂型，砂型进烘房烘干，蒸掉水份得浇注用砂型，钢水浇入砂型内得大型铸件；对铸件的冒口进行线切割；最后对铸件进行高温固溶处理。
2、根据权利要求1所述的大型高温合金铸件的砂模铸造方法，其特征在于浇注时，在湿度15％以下对浇注场地空气进行烘干加热，在浇注过程中对钢水进行氩气保护
3、根据权利要求1或2所述的大型高温合金铸件的砂模铸造方法，其特征在于高温固溶处理时的温度为1150～1250℃。
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