筒狀司太立零件精密鑄造成型方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及精密鑄造技術(shù)，具體是一種筒狀司太立零件精密鑄造成型方法。
【背景技術(shù)】
[0002]汽輪機(jī)閥芯零部件要求其密封面具有一定的硬度，以保證耐磨性，延長(zhǎng)零件使用壽命O
[0003]目前，對(duì)于汽輪機(jī)閥芯零部件密封面的耐磨層成型主要有兩種方式。其一，是采用等離子噴焊工藝在閥芯零部件表面堆焊司太立合金層，以此在汽輪機(jī)閥芯零部件的密封面上形成司太立合金的耐磨層，該工藝需要根據(jù)閥芯零部件的不同內(nèi)孔直徑，來設(shè)計(jì)制作高性能的系列內(nèi)孔等離子噴焊槍，并且其對(duì)操作者技術(shù)和周圍環(huán)境要求苛刻，工序復(fù)雜，成品率很低，無法實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)模化成型。其二，是采用離心澆注方法制得整體的司太立內(nèi)襯套，然后將整體內(nèi)襯與外套過盈裝配后，端面封焊，使其達(dá)到密封、耐磨的作用；此技術(shù)只有極少數(shù)廠家具備生產(chǎn)能力，因而所成型的汽輪機(jī)閥芯零部件價(jià)格昂貴。
[0004]綜上所述，汽輪機(jī)閥芯零部件用司太立耐磨層作為筒狀司太立零件、尤其是薄壁的筒狀司太立零件，目前沒有一種合理、有效、經(jīng)濟(jì)的方法對(duì)其進(jìn)行單獨(dú)的標(biāo)準(zhǔn)化成型。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的發(fā)明目的在于:針對(duì)司太立耐磨層在工業(yè)設(shè)備零件上的存在需求，以及現(xiàn)有成型技術(shù)的不足，自主研發(fā)一種筒狀司太立零件精密鑄造成型方法，
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種筒狀司太立零件精密鑄造成型方法，包括下列步驟:
0.根據(jù)筒狀司太立零件的設(shè)計(jì)形狀，以熔模方式制造與之相適配的陶瓷模殼；
2).將陶瓷模殼在溫度為900?1200°C的條件下預(yù)熱、并保溫I?5小時(shí)，保證陶瓷模殼各部位的溫度均勻；將司太立合金鑄錠在1400?1500°C的條件下熔化后，澆注進(jìn)預(yù)熱好的陶瓷模殼中，凝固成鑄件；
3).清理模殼；將筒狀鑄件在1000?1200°C的條件下保溫I?4小時(shí)后，淬火處理，然后將筒狀鑄件在870?980°C的條件下保溫3?6小時(shí)后空冷。
[0006]進(jìn)一步的，所述陶瓷模殼成型于陶瓷的澆注系統(tǒng)上；所述澆注系統(tǒng)包括澆口杯和澆道，所述澆口杯與澆道相通，所述澆道上設(shè)有至少一個(gè)陶瓷模殼，所述陶瓷模殼主要由環(huán)狀布置的內(nèi)層模殼和外層模殼組成，內(nèi)、外層模殼之間形成匹配筒狀零件設(shè)計(jì)形狀的環(huán)空型腔。
[0007]再進(jìn)一步的，所述澆道主要由一體的橫澆道和內(nèi)澆道構(gòu)成，所述橫澆道的頂面用于設(shè)置澆口杯，所述內(nèi)澆道的內(nèi)徑一致于環(huán)空型腔的內(nèi)徑，內(nèi)澆道的外徑大于環(huán)空型腔的外徑。
[0008]所述內(nèi)層模殼為筒狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)層模殼和外層模殼以同心圓方式布置成型。
[0009]作為優(yōu)選方案，所述陶瓷模殼的外壁上以由下而上順序遞增的方式，設(shè)有保溫性遞增的保溫層。所述司太立合金熔液為重熔熔液。進(jìn)一步的，所述司太立合金熔液為司太立6#合金熔液。
[0010]所述淬火處理的冷卻介質(zhì)為水。
[0011]上述陶瓷的澆注系統(tǒng)的成型方法，包括下列步驟:
①.根據(jù)筒狀司太立零件的設(shè)計(jì)形狀和所要澆注的數(shù)量，準(zhǔn)備對(duì)應(yīng)的、筒狀結(jié)構(gòu)的型腔蠟?zāi)?，并?zhǔn)備澆口杯蠟?zāi)：蜐驳老災(zāi)＃?br> ②.將所準(zhǔn)備的澆口杯蠟?zāi)：托颓幌災(zāi)０瓷稀⑾马樞驅(qū)?yīng)組合在澆道蠟?zāi)Ｉ?，以此形成錯(cuò)樹；
③.在步驟②的蠟樹上以粘漿淋砂的方式制作陶瓷殼，經(jīng)脫蠟和焙燒成型陶瓷的澆注系統(tǒng)。
[0012]進(jìn)一步的，所述澆道蠟?zāi)Ｉ祥_設(shè)有組合型腔蠟?zāi)５膱A孔，該圓孔的直徑匹配于型腔蠟?zāi)５耐鈴健?br>[0013]作為優(yōu)選方案，在步驟③所成型的陶瓷模殼外壁上以由下而上順序遞增的方式，設(shè)有保溫性遞增的保溫層。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明以熔模鑄造技術(shù)可靠地實(shí)現(xiàn)了筒狀司太立零件的標(biāo)準(zhǔn)化成型，成型成本低，成型操作容易，成品率高；本發(fā)明所成型的筒狀司太立零件的組織均勻，基本無疏松缺陷，能夠有效滿足工業(yè)設(shè)備零件的技術(shù)要求；本發(fā)明可以對(duì)筒狀司太立零件實(shí)現(xiàn)規(guī)模、批量化的生產(chǎn)成型，具有非?？捎^的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，可靠實(shí)用。
【附圖說明】
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0016]圖1是本發(fā)明澆注系統(tǒng)模殼的一種結(jié)構(gòu)剖面圖。
[0017]圖2是成型圖1所示澆注系統(tǒng)的蠟樹結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3是圖2的俯視圖。
[0019]圖中代號(hào)含義:1 一澆口杯；2—橫澆道；3 —內(nèi)澆道；4一環(huán)空型腔；5—內(nèi)層模殼；6—外層模殼；7—澆口杯蠟?zāi)＃?—澆道蠟?zāi)＃?一型腔蠟?zāi)！?br>【具體實(shí)施方式】
[0020]實(shí)施例1
本發(fā)明為筒狀司太立零件的精密鑄造成型方法，其包括下列步驟:
0.根據(jù)筒狀司太立零件的設(shè)計(jì)形狀，以熔模方式制造與之相適配的陶瓷模殼。
[0021]具體的(參見圖1所示)，本發(fā)明的陶瓷模殼成型于陶瓷的澆注系統(tǒng)上，該澆注系統(tǒng)包括一個(gè)澆口杯1、一個(gè)澆道和兩個(gè)陶瓷環(huán)空型腔模殼。
[0022]其中，澆口杯I成型于澆道的頂部，最好處在澆道的頂面中央。澆口杯I與澆道的內(nèi)空相通。澆道主要由一體的橫澆道2和內(nèi)澆道3構(gòu)成；內(nèi)澆道3為兩個(gè)，它們以圓環(huán)狀成型于橫澆道2的兩端處。整個(gè)澆道的輪廓大小應(yīng)當(dāng)能夠確保兩個(gè)陶瓷模殼的并列布置空間。
[0023]每個(gè)陶瓷模殼主要由環(huán)狀布置的內(nèi)層模殼5和外層模殼6組成，內(nèi)層模殼5為筒狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)層模殼5和外層模殼6以同心圓方式布置成型，內(nèi)、外層模殼之間形成匹配筒狀零件設(shè)計(jì)形狀的環(huán)空型腔4。兩個(gè)陶瓷模殼分別對(duì)應(yīng)成型在澆道兩端的內(nèi)澆道3處。陶瓷模殼的內(nèi)層模殼5的頂端延伸至內(nèi)澆道3處的頂面，外層模殼6的頂端僅延伸至內(nèi)澆道3處的底面，內(nèi)澆道3應(yīng)與對(duì)應(yīng)的陶瓷模殼的環(huán)空型腔4相通?；谏鲜龊颓笆鰸沧⑾到y(tǒng)結(jié)構(gòu)，每個(gè)內(nèi)澆道3的內(nèi)徑應(yīng)一致于對(duì)應(yīng)的環(huán)空型腔4的內(nèi)徑，內(nèi)澆道3的外徑應(yīng)大于環(huán)空型腔4的外徑，這樣很好地保證了所成型鑄件的同軸度，最大限度地防止鑄件的變形。
[0024]參見圖2和圖3，上述陶瓷澆注系統(tǒng)的成型方法，包括下列步驟:
①.根據(jù)筒狀司太立零件的設(shè)計(jì)形狀(包括結(jié)構(gòu)及輪廓尺寸等)和所要澆注的產(chǎn)品數(shù)量(即本批次所要成型的筒狀司太立零件數(shù)量，本實(shí)施例為兩個(gè))，準(zhǔn)備對(duì)應(yīng)的、筒狀結(jié)構(gòu)的型腔蠟?zāi)?，該型腔蠟?zāi)?為匹配筒狀司太立零件設(shè)計(jì)形狀的筒狀結(jié)構(gòu)蠟?zāi)＃葱颓幌災(zāi)?是由壓蠟機(jī)按照筒狀司太立零件的設(shè)計(jì)形狀壓制而成；并通過壓蠟機(jī)壓制澆口杯蠟?zāi)?和澆道蠟?zāi)?，該澆道蠟?zāi)?為兩端分別呈圓弧狀的長(zhǎng)條蠟?zāi)?，在澆道蠟?zāi)?的兩端處分別開設(shè)與端部圓弧狀同心的圓孔，前述圓孔用于連接型腔蠟?zāi)? ;前述壓蠟機(jī)的壓制溫度通常為60?70°C、壓制壓力通常為0.8?1.5MPa ；
②.將所準(zhǔn)備的澆口杯蠟?zāi)?焊接組合在澆道蠟?zāi)?的頂面中央，將兩個(gè)型腔蠟?zāi)?的頂端分別對(duì)應(yīng)焊接在澆道蠟?zāi)?的兩端的圓孔處，使型腔蠟?zāi)?與澆道蠟?zāi)?上對(duì)應(yīng)的圓孔同心布置；以此形成蠟樹；
③.在步驟②的蠟樹上以粘漿淋砂的方式制作陶瓷殼，具體的，除去澆口杯蠟?zāi)?的頂面(也就是整個(gè)蠟樹的最高頂面)無需進(jìn)行粘漿淋砂處理外，整個(gè)蠟樹的所有表面均進(jìn)行粘漿淋砂處理，待蠟樹上的粘漿淋砂成型后，將前述蠟樹經(jīng)脫蠟和焙燒處理，得具有空腔的陶瓷澆注系統(tǒng)。
[0025]2).將上述結(jié)構(gòu)和方法所成型的澆注系統(tǒng)放置進(jìn)電阻爐中，在溫度為900°C的條件下預(yù)熱、并保溫5小時(shí)，以此保證澆注系統(tǒng)各部位的溫度均勻。
[0026]在澆注系統(tǒng)預(yù)熱的過程中，將司太立6#合金的鑄錠在溫度為1500°C的條件下進(jìn)行重熔熔化，直至其充分熔化。
[0027]澆注系統(tǒng)預(yù)熱好后，將其取出電阻爐；再將司太立合金的重熔熔液澆注進(jìn)澆注系統(tǒng)中，具體的，司太立合金熔液從澆注系統(tǒng)的澆口杯I進(jìn)入澆道，再由澆道分散進(jìn)入陶瓷模殼的環(huán)空型腔4內(nèi)，合金熔液由上而下灌滿環(huán)空型腔4 ;澆注系統(tǒng)中的合金熔液凝固成鑄件。
[0028]3).澆注系統(tǒng)中的鑄件凝固完畢后，將澆注系統(tǒng)的模殼進(jìn)行清理去除，并將所成型鑄件中的筒狀鑄件從鑄件樹上整理切下來，形成筒狀司太立鑄件單體。
[0029]接著將所成型的各筒狀司太立鑄件單體進(jìn)行熱處理。具體的，將筒狀司太立鑄件放置進(jìn)熱處理爐中，在溫度為1000°c的條件下，保溫3小時(shí)后，淬火處理，冷卻介質(zhì)為水，然后將筒狀司太立鑄件在870°C的條件下保溫6小時(shí)后空冷，得筒狀的司太立零件。
[0030]實(shí)施例2
本發(fā)明為筒狀司太立零件的精密鑄造成型方法，其包括下列步驟:
0.根據(jù)筒狀司太立零件的設(shè)計(jì)形狀，以熔模方式制造與之相適配的陶瓷模殼。
[0031]具體的，本發(fā)明的陶瓷模殼成型于陶瓷的澆注系統(tǒng)上，該澆注系統(tǒng)包括一個(gè)澆口杯、一個(gè)澆道和三個(gè)陶瓷環(huán)空型腔模殼。
[0032]其中，澆口杯成型于澆道的頂部，最好處在澆道的頂面中央。澆口杯與澆道的內(nèi)空相通。澆道呈人字狀結(jié)構(gòu)，該澆道主要由一體的橫澆道和內(nèi)澆道構(gòu)成；內(nèi)澆道為三個(gè)，它們以圓環(huán)狀成型于人字形橫澆道的三端處。整個(gè)澆道的輪廓大小應(yīng)當(dāng)能夠確保三個(gè)陶瓷模殼的三角布置空間。
[0033]每個(gè)陶瓷模殼主要由環(huán)狀布置的內(nèi)層模殼和外層模殼組成，內(nèi)層模殼為筒狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)層模殼和外層模殼以同心圓方式布置成型，內(nèi)、外層模殼之間形成匹配筒狀零件設(shè)計(jì)形狀的環(huán)空型腔。三個(gè)陶瓷模殼分別對(duì)應(yīng)成型在澆道三端的內(nèi)澆道處。陶瓷模殼的內(nèi)層模殼的頂端延伸至內(nèi)澆道處的頂面，外層模殼的頂端僅延伸至內(nèi)澆道處的底面，內(nèi)澆道應(yīng)與對(duì)應(yīng)的陶瓷模殼的環(huán)空型腔相通。基于上述和前述澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，每個(gè)內(nèi)澆道的內(nèi)徑應(yīng)一致于對(duì)應(yīng)的環(huán)空型腔的內(nèi)徑，內(nèi)澆道的外徑應(yīng)大于環(huán)空型腔的外徑，這樣很好地保證了所成型鑄件的同軸度，最大限度的防止鑄件的變形。
[0034]上述陶瓷的澆注系統(tǒng)的成型方法，包括下列步驟:
①.根據(jù)筒狀司太立零件的設(shè)計(jì)形狀(包括結(jié)構(gòu)及輪廓尺寸等)和所要澆注產(chǎn)品的數(shù)量(即本批次所要成型的筒狀司太立零件數(shù)量，本實(shí)施例為三個(gè))，準(zhǔn)備對(duì)應(yīng)的、筒狀結(jié)構(gòu)的型腔蠟?zāi)?，該型腔蠟?zāi)槠ヅ渫矤钏咎⒘慵O(shè)計(jì)形狀的