[发明专利]一种减小高温合金母合金锭缩孔的模组及其使用方法

说明书

本发明提供一种减小高温合金母合金锭缩孔的模组，包括模管，所述模管的外围设置有保温冒口，且所述保温冒口位于所述模管的上部；所述模管的底部设置有石墨底垫；所述模管的内径L3由顶部向底部逐渐减小，所述模管的内壁与外壁之间的厚度由顶部向底部逐渐增大。本发明保温冒口的特殊设计可以较好的起到对最后凝固合金液的保温作用，促进先凝固区域间隙的充分补缩，同时模管从顶部到底部的内壁厚均匀增加，为实现模管中合金液自下而上的顺序凝固提供了良好的条件，提高了母合金锭的致密性，可以达到良好的缩孔减小甚至消除的效果。应用本发明的模组还可增加合金锭的有效长度，提高合金锭的成材率。

技术领域

本发明属于合金熔炼技术领域，具体涉及一种减小高温合金母合金锭缩孔的模组及其使用方法。

背景技术

高温合金主要应用于航空发动机和燃气轮机热端部件的制造，随着航空发动机的发展，对高温合金母合金的致密性、纯净度等方面提出了越来越高的要求。同时由于高温合金组元较多，且含有大量稀贵金属，导致高温合金价格相对较高。高温合金母合金采用真空感应熔炼炉制备，现用常规组模方式如图2所示，模管(1-2)上、下端尺寸一致，同时保温冒口(1-1)安装于模管上端内孔，冒口(1-3)安装于模管底部。这就造成了所制备高温合金母合金锭普遍存在的问题—合金锭芯部存在较大缩孔及母合金锭成材率低。

母合金锭较大缩孔将为自身及后续产品带来一系列问题：(1)作为航空发动机叶片、机匣类产品的原材料，母合金需要定量，较大缩孔会导致母合金切割过程中夹杂物极易进入缩孔，并被带入所浇注制备的铸件，严重影响叶片、机匣等铸件的冶金质量、甚至铸件产品的报废；(2)作为汽车增压涡轮需定尺产品，母合金锭内部较大缩孔的存在，不仅将导致母合金锭在切割过程中由于缩孔产生的报废，严重影响母合金的成品率，还将导致浇注涡轮叶片时出现浇不足问题，严重影响铸件的成品率；(3)作为高温合金粉末盘原材料的母合金锭，较大缩孔将严重影响制粉效率及粉末质量；(4)作为电极用的母合金锭，较大缩孔将对后续电渣、自耗重熔过程的稳定性产生不利影响；(5)作为锻造坯料的母合金锭，较大缩孔将导致合金锭在锻造过程产生严重开裂，锻造产品报废。

发明内容

本发明的目的是在于克服现有技术中存在的不足，提供一种减小高温合金母合金锭缩孔的模组及其使用方法，本发明保温冒口的特殊设计可以较好的起到对最后凝固合金液的保温作用，促进先凝固区域间隙的充分补缩，同时模管从顶部到底部的内壁厚均匀增加，为实现模管中合金液自下而上的顺序凝固提供了良好的条件，提高了母合金锭的致密性，可以达到良好的缩孔减小甚至消除的效果。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

一种减小高温合金母合金锭缩孔的模组，包括模管，所述模管的外围设置有保温冒口，且所述保温冒口位于所述模管的上部；所述模管的底部设置有石墨底垫；所述模管的内径L3由顶部向底部逐渐减小，所述模管的内壁与外壁之间的厚度由顶部向底部逐渐增大。

优选的，所述保温冒口包括依次连接的注入段、过渡段和环形段；所述注入段为倒锥形；所述过渡段的内径L1小于所述环形段的内径L2。

优选的，所述环形段的内壁与所述模管的外壁紧密接触。

优选的，所述模管的内径L3在50～280mm范围内由顶部向底部逐渐减小。

优选的，所述过渡段的内径L1与所述模管的最大内径的比值为0.7～0.8：1。

优选的，所述石墨底垫嵌设在所述模管的底部，所述石墨底垫的厚度为15～50mm。

优选的，所述模管的内壁具有锥度；所述模管的长度为600～1200mm。

优选的，所述模管内壁的锥度为0～5°。

本发明还提供一种减小高温合金母合金锭缩孔的模组的使用方法，包括如下步骤：