[发明专利]一种抑制K4002高温合金薄壁件铸造裂纹的精密铸造方法

说明书

本发明属于精密铸造领域，具体涉及一种抑制K4002高温合金薄壁件铸造裂纹的精密铸造方法。采用中温型蜡压制蜡模，按工艺图组装蜡模模组；再经过传统的制壳工艺制作陶瓷模壳，模壳制备好后，在脱蜡釜中脱蜡；将脱蜡完成的模壳放入砂箱中。在焙烧炉中焙烧后，在半连续真空感应炉中熔炼K4002高温合金，达到浇注温度后，迅速浇入预热的型壳中，浇注完毕后，破真空，补缩冒口加入镁粉保温，空冷，清理打磨后获得高温合金铸件。采用本发明的方法消除了K4002高温合金薄壁件中铸造裂纹，减少了显微疏松缺陷，制备出了合格精密铸件。

技术领域

本发明属于精密铸造领域，具体涉及一种抑制K4002高温合金薄壁件铸造裂纹的精密铸造方法。

背景技术

K4002合金是目前我国现有铸造等轴晶高温合金中性能水平最高的合金之一，具有较高的高温和中温持久性能及叶片性能也较一般镍基铸造高温合金好。K4002最早用于我国某发动机上制作涡轮叶片，在国外用于RB211、斯贝MK202等发动机做高压涡轮叶片。随着装备发展需求，K4002合金逐渐用于耐高温结构件。

在高温合金薄壁件精密铸造过程中，尤其是K4002高温合金，塑性比较低，铸造成型工艺非常关键。成型工艺控制不当，极易出现铸造缺陷，尤其是裂纹，降低精密铸件质量，甚至导致精密铸件报废。申请号为201510271563.9的专利涉及一种抑制铸造裂纹的方法。该专利通过待浇注模壳的温度，降低金属液的冷却速度，减少铸造热应力，进而减少铸造裂纹。其不足之处在于：冷却速度的降低往往导致晶粒组织粗大，力学性能降低，不能满足设计需求。申请号为201620736742.5的专利也涉及一种抑制铸造裂纹方法。该专利设计通过添加复合式防裂收缩筋来避免金属液凝固收缩产生的应力和热处理残余应力拉裂铸件。其不足之处在于：加强筋的引入不但增加了模具的复杂程度，提高了研制成本，而且在去除收缩筋的同时，也去除了该部位细晶区，降低了铸件力学性能；此外，也同时增加了后期工人的打磨工作量。

发明内容

本发明的目的在于克服现有高温合金薄壁件成型工艺冷却方式无法消除铸造裂纹的不足，设计了一种铸造工艺方案控制金属液的冷却方式，以实现K4002高温合金薄壁铸件高质量制备。其主要特征在于：K4002高温合金浇注工艺；高温合金薄壁件铸造冷却方式。为实现上述目的，本发明通过如下技术方案实现。

一种抑制K4002高温合金薄壁件铸造裂纹的精密铸造方法，包括如下步骤：

首先，采用中温型蜡压制蜡模，按工艺图组装蜡模模组；

然后，经过传统的制壳工艺制作陶瓷模壳，模壳制备好后，在脱蜡釜中脱蜡；

其次，将脱蜡完成的模壳放入砂箱中，铸件上侧面埋莫来石砂，下侧面不埋，模壳直接放在砂箱底部；

最后，在焙烧炉中900℃下焙烧40h，在半连续真空感应炉中熔炼K4002高温合金，浇注温度1460℃；浇注速度20kg/s，充型时间5-10s，浇注完毕后，破真空，浇口部位加入镁粉保温，空冷，清理打磨后获得合格K4002薄壁高温合金铸件。

本发明的有益效果

采用本发明的方法消除了K4002高温合金薄壁件中铸造裂纹，减少了显微疏松缺陷，制备出合格的精密铸件。

附图说明

图1为本发明K4002高温合金薄壁件的结构示意图；

图中1-浇口，2-薄壁铸件，3-莫来石砂，4-砂箱，

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

一种抑制K4002高温合金薄壁件铸造裂纹的精密铸造方法，采用中温型蜡压制蜡模，按工艺图组装蜡模模组；再经过传统的制壳工艺制作陶瓷模壳，模壳制备好后，在脱蜡釜中脱蜡；将脱蜡完成的模壳放入砂箱4中。传统精密铸造冷却方式：铸件全部埋砂容易产生疏松缺陷，而铸件全部不埋砂薄壁铸件极易出现裂纹。本发明巧妙的冷却方式为铸件上侧面埋莫来石砂3，以抑制裂纹产生，下侧面不埋莫来石砂，模壳直接放在砂箱底部以控制冷却速率减少疏松缺陷。在焙烧炉中900℃下焙烧40h，在半连续真空感应炉中熔炼15Kg的K4002高温合金，浇注温度1460℃；浇注速度20kg/s，充型时间5s，浇注完毕后，破真空，浇口1部位加入镁粉保温，空冷，清理打磨后获得合格K4002薄壁高温合金铸件2。