[发明专利]一种复杂高温合金多联导向叶片铸件的铸造成型工艺

说明书

本发明公开了一种复杂高温合金多联导向叶片铸件的铸造成型工艺，属于精密铸造技术领域。该工艺是制备铸件本体蜡模，将其与浇冒系统组焊成模组；对模组进行耐火涂料的逐层涂挂，送入脱蜡釜进行脱蜡，送入焙烧炉进行高温预焙烧；在型壳外部采用阶梯型的方式包裹并绑紧耐火保温棉；对高温合金棒材进行重熔冶炼得高温合金金属液；在浇注前，再次将型壳送入焙烧炉，之后送入真空感应浇注炉内，将高温合金金属液浇注进型壳中；浇注完成后保温，出炉后进行清壳、切割、喷砂和打磨。本发明有效减少或消除了热节叶片与小缘板连接位置易于产生的疏松及裂纹等铸造缺陷，将成品率提升至75％‑80％，该工艺适用于复杂高温合金多联导向叶片的铸造。

技术领域

本发明涉及一种复杂高温合金多联导向叶片铸件的铸造成型工艺，属于精密铸造技术领域。

背景技术

高温合金又称为耐热合金、超合金，是指在600℃以上及应力作用下，具有长时间抗蠕变能力、高强度、耐腐蚀的金属材料，基于其在高温工作环境下的突出性能，高温合金被广泛应用在航空发动机及燃气轮机的热端——动力涡轮部分。导向叶片(静叶片)作为热端典型铸件，多采用复杂薄壁多叶片联体结构，整体结构厚度变化较大，长期工作在极端高温、复杂载荷、氧化气氛及腐蚀燃气的环境下，因此不论在尺寸精度要求上，还是铸件内部质量上都提出了极高的要求。由于铸件浇注过程中金属液充型紊流，各叶片型壳的充型完成时间不一，冷却热节部位散热不良，冷却状态复杂，导致成品率低于30％。

航空发动机及燃气轮机动力涡轮部分导向叶片(静叶片)属于发动机中的动力涡轮部分。导向叶片主要由大缘板、叶身和小缘板组成，多联导叶具备如下特点：1、叶身部分属于无余量精密铸造，叶型制造精度极高；多只叶片联体结构(常见双联、三联，四联、五联结构等等)导致铸件受阻收缩，各部位凝固收缩不同，给尺寸控制带来极大难度；铸件整体轮廓尺寸较大，叶身、大小缘板厚度差异极大，最厚处26mm，最薄处仅0.9mm，完整充型难度较大，且铸件热节多，会产生疏松、缩孔等铸件内部或表面的铸造缺陷因此如何控制工艺来减少铸件缺陷提高成品率是亟待解决的难题。

发明内容

为解决现有多联导向叶片的铸造成型工艺铸造的铸件内部或表面存在诸多铸造缺陷而导致成品率较低的问题，本发明提供了一种复杂高温合金多联导向叶片铸件的铸造成型工艺，采用的技术方案如下：

本发明的目的在于提供一种高温合金多联导向叶片铸件的铸造成型工艺，所述多联导向叶片包括大缘板、小缘板和叶身，该铸造成型工艺包括如下步骤：

步骤一：用压蜡机向金属模具中注入蜡料，制备成多联导向叶片铸件本体蜡模，将铸件本体蜡模与浇冒系统组焊在一起，获得模组；

步骤二：在恒温恒湿室对模组进行耐火涂料的逐层涂挂，制备成型壳；

步骤三：将型壳送入脱蜡釜进行脱蜡；

步骤四：将脱蜡后的型壳送入焙烧炉进行高温预焙烧，高温预焙烧温度为1050±20℃；

步骤五：在经过步骤四高温预焙烧处理后的型壳外部采用阶梯型的方式包裹并绑紧耐火保温棉；所述阶梯型的方式是在冒口及浇道位置包裹并绑紧两层耐火保温棉，在铸件的大缘板至铸件中间位置包裹并绑紧一层耐火保温棉，铸件下半部分不包裹耐火保温棉；所述耐火保温棉的单层厚度为3mm-10mm；

步骤六：使用真空感应熔炼炉对高温合金棒材进行重熔冶炼，得高温合金金属液；

步骤七：在浇注前，再次将经过步骤五处理后的型壳送入焙烧炉，进行1050±20℃的高温终焙烧，之后送入真空感应浇注炉内，将步骤六制得的高温合金金属液浇注进型壳中，浇注温度1500±10℃；

步骤八：浇注完成后，在真空状态下保温5min-10min，随后出炉冷却；

步骤九：经过清壳、切割、喷砂和打磨得到高温合金多联导向叶片铸件。

优选地，步骤一所述的浇冒系统采用随形浇冒口。