[发明专利]能够消除铸件中雀斑的定向凝固方法

摘要

一种能够消除铸件中雀斑的定向凝固方法，通过将截面突变区域的部分模壳用导热性良好的一定形状尺寸的石墨块取代，达到消除雀斑的目的。本发明使铸件截面突变区域的温度梯度得到提高，凝固界面趋于水平，从而可能使枝晶组织得到细化，流动阻力增大，偏析熔体向局部偏聚倾向降低。因此，雀斑形成倾向就降低。本发明在截面突变铸件截面突变区域平台底部安放石墨块，提高铸件截面突变区域的温度梯度，使凝固界面趋于水平，消除了雀斑缺陷，具有应用实施简单易行、材料来源广和耗费少的特点。

主权项

一种能够消除铸件中雀斑的定向凝固方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1，确定铸件定向凝固过程中的温度梯度分布及凝固界面形状；利用ProCAST软件对铸件的定向凝固过程按常规方法进行数值模拟，并进行后处理，得到铸件定向凝固过程中的温度梯度分布及凝固界面形状；步骤2，确定石墨块的形状、尺寸及安放位置；根据改善截面突变区域冷却条件的原则事先设定一长方体状的石墨块，并将该石墨块放置在铸件截面突变区域平台底部；利用ProCAST软件对安放了石墨块的定向凝固过程进行数值模拟，得到截面突变区域的温度梯度分布及凝固界面形状；将得到的截面突变区域的温度梯度分布及凝固界面形状与安放石墨块前的截面突变区域的温度梯度分布及凝固界面形状进行对比，并根据对比结果修正所述石墨块的形状、尺寸及安放位置，最终得到石墨块的形状、尺寸及安放位置；所述确定石墨块的形状、尺寸及安放位置的具体过程是：若得到的温度梯度大于安放石墨块前的温度梯度，并且使凝固界面形状更加平直，则此时的石墨的形状尺寸及安放位置就是最终的结果；若得到的温度梯度小于安放石墨块前的温度梯度，或凝固界面形状没有变得更加平直，需根据改善截面突变区域冷却条件、减小热阻、增大石墨块向周围散热的原则，改变石墨块的形状尺寸或调整石墨块在截面突变区域平台底部水平方向上的位置；再次利用ProCAST软件对安放了石墨块的定向凝固过程进行数值模拟，得到新的截面突变区域的温度梯度分布及凝固界面形状；将得到的新的截面突变区域的温度梯度分布及凝固界面形状再次与未安放石墨块前的截面突变区域的温度梯度分布及凝固界面形状进行对比，若得到的温度梯度大于安放石墨块前的温度梯度，并且使凝固界面形状更加平直，则此时的石墨块的形状尺寸及安放位置就是最终的结果；若得到的温度梯度小于安放石墨块前的温度梯度，或凝固界面形状没有变得更加平直，需继续根据改善截面突变区域冷却条件、减小热阻、增大石墨块向周围散热的原则，改变石墨块的形状尺寸或调整石墨块在截面突变区域平台底部水平方向上的位置；如此反复，直至使得到的温度梯度大于安放石墨块前的温度梯度，并且使凝固界面形状更加平直；步骤3，石墨块的加工制作；步骤4，模壳的制作；步骤5，将石墨块固定到模壳上；具体过程是：第一步，模壳的处理；将拟放置石墨块部位的模壳去除掉，使所述石墨块能够嵌装入该模壳中；第二步，石墨块的预处理；在石墨块与铸件接触的部位涂抹厚度为0.5mm的保护层并干燥处理；第三步，石墨块的固定；将经过预处理的石墨块用制作模壳用陶瓷浆料固定在模壳；将模壳与石墨块一并放入电阻炉内，在80±5℃下保温30min进行干燥处理，得到固定有石墨块的模壳；步骤6，合金液的浇注；将镍基高温合金放入定向凝固炉内的熔炼坩埚中，抽真空至6×10‑3Pa并充入氩气保护，对所述的镍基高温合金进行加热熔化；同时将固定有石墨块的模壳加热到1550～1700℃进行保温；将合金熔化并升温到1600～1750℃后，浇入到所述固定有石墨块的模壳中，完成合金液的浇注；步骤7，铸件的定向凝固；将熔化的镍基高温合金浇注到模壳在1550～1700℃下保温15～25min后，以20～70μm/s的抽拉速率使盛满合金液的模壳向下移动，完成定向凝固，获得铸件。