用于評價高溫合金熔模鑄造過程熱裂傾向性的鑄件及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及鎳基高溫合金熔模鑄造領域，具體地，涉及的是一種用于評價高溫合金熔模鑄造過程熱裂傾向性的鑄件，以及將該鑄件用于鎳基高溫合金熱裂傾向性評價的方法。
【背景技術】
[0002]航空發(fā)動機和燃氣輪機熱端部件大量采用熔模鑄造高溫合金鑄件，而新一代航空發(fā)動機對結構設計非?？量蹋洳捎萌勰ｈT件往往存在巨大壁厚差，熔模鑄造過程中極易產(chǎn)生熱裂現(xiàn)象，降低鑄件出品率。
[0003]經(jīng)對現(xiàn)有技術的文獻檢索發(fā)現(xiàn):
[0004]申請?zhí)枮?01210265562.X的中國發(fā)明專利涉及到一種評價定向凝固柱晶高溫合金熱裂傾向性的方法。該專利針對定向凝固葉片薄壁特點，建立薄壁管狀定向凝固試樣裝置，較好的評價了定向凝固柱晶高溫合金的熱裂傾向性，其不足之處在于未考慮實際鑄件中存在大量變截面問題，也無法應用于等軸晶鑄件熱裂傾向評價。
[0005]申請?zhí)枮?01120417404.2的中國發(fā)明專利涉及到一種合金熱裂傾向測定裝置。該專利設計的熱裂測定裝置結構簡單、操作方便，且具有廣泛的材料適用性。但是該專利僅能評價材料本身的熱裂傾向性能，未考慮實際鑄件結構對鑄造熱裂傾向性的影響。
[0006]申請?zhí)枮?01310029899.5的中國發(fā)明專利涉及到精密鑄鋼件裂紋敏感性測試的方法及其測試模型，該專利采用網(wǎng)格型模型，網(wǎng)格過渡處采用不同的圓角尺寸，網(wǎng)格筋采用不同厚度，其優(yōu)點是能有效預測不同材料和工藝參數(shù)在精密鑄造過程中出現(xiàn)裂紋的趨勢，但是該專利設計過于復雜，網(wǎng)格之間相互影響嚴重，降低了熱裂傾向評價結果的準確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有鑄造熱裂傾向性評價的不足，提供一種用于評價高溫合金熔模鑄造過程熱裂傾向性的鑄件及其評價方法，以期為鑄造工藝設計提供指導，提高評價結果的準確性。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種用于評價高溫合金熔模鑄造過程熱裂傾向性的鑄件，所述熔模鑄件采用超大變截面系數(shù)(變截面系數(shù)范圍8:1?64:1)的臺階測試模型，該模型包括一個圓柱體，所述的圓柱體底部連接有四對厚度不同的薄板，圓柱體頂部中心連接在直澆道底部，直澆道頂部連接圓臺形澆口。
[0009]優(yōu)選地，所述圓柱體厚度為32mm，直徑為100mm，圓柱體為薄板提供液態(tài)金屬補縮。
[0010]優(yōu)選地，所述四對不同厚度的薄板，以圓柱體的圓心為中心，呈“米”字型對稱分布，且呈一條直線布置的薄板厚度相同，四對薄板的厚度分別為0.5mm、1mm、2mm、4mm，寬度為20mm，長度范圍為75mm?200mm。這些薄板與圓柱體底面直接相連，共同組成了熱裂評價的臺階結構。
[0011]優(yōu)選地，所述直澆道直徑范圍25mm?50mm，高度為200mm。金屬液通過直澆道流入薄板與圓柱體組成的臺階結構，直澆道設計為圓柱型結構既保證了與臺階結構相對應的對稱性結構，又能保證熔體流動的穩(wěn)定性。
[0012]優(yōu)選地，所述圓臺形饒口，饒口尺寸為上底直徑范圍25mm?50mm，下底直徑范圍80mm?150mm，高度100mm。饒包中金屬液首先饒入圓臺形饒口，通過圓臺形饒口順流而下進入直澆道，最后進入熔模鑄件的臺階結構。
[0013]優(yōu)選地，所述四對不同厚度的薄板，薄板長度范圍75mm?200mm，直澆道直徑范圍25mm?50mm，圓臺形饒口下底直徑范圍80mm?150mm。
[0014]根據(jù)發(fā)明的另一個方面，提供一種用于高溫合金熔模鑄件熱裂傾向性評價的方法，該方法具體步驟為:
[0015]步驟一，鑄件設計，分別壓制用于評價高溫合金熔模鑄造過程熱裂傾向性的鑄件和該熔模鑄件的澆注系統(tǒng)蠟模，并進行蠟模組裝；澆注系統(tǒng)指的是直澆道和圓臺形澆口兩部分；金屬液通過這兩部分進入所述鑄件；
[0016]步驟二，按照傳統(tǒng)的漿料配方制作面層漿料和背層漿料，通過手工沾漿淋砂工藝制作陶瓷模殼，陶瓷模殼在脫蠟釜中脫蠟，高溫焙燒后保溫等待澆注；
[0017]步驟三，在真空條件下，高溫合金原料在氧化鋁坩禍中加熱熔化，保溫精煉后，降溫至澆注溫度，平穩(wěn)快速的澆注到預熱的陶瓷模殼中，在空氣中冷卻，型殼清理后得到用于評價高溫合金熔模鑄造過程熱裂傾向性的鑄件；
[0018]步驟四，觀察不同厚度薄板與圓柱體連接處是否存在熱裂紋以及熱裂紋長度，用不出現(xiàn)熱裂紋的最大變截面系數(shù)(圓柱體厚度/出現(xiàn)熱裂最大薄板厚度)和熱裂紋長度來判定熔模鑄件熱裂傾向性大小。
[0019]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0020]采用本發(fā)明后，不但發(fā)現(xiàn)了高溫合金熔模鑄件在常規(guī)鑄造工藝條件下的熱裂傾向性情況，指導了鑄造工藝改進，而且能為鑄件結構設計提供合理建議，以期從源頭上減少高溫合金熔模鑄件熱裂形成傾向，這些優(yōu)點都是現(xiàn)有其它熱裂評價方法無法比擬的。
【附圖說明】
[0021]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
[0022]圖1為本發(fā)明一實施例中鑄件結構示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0024]如圖1所示，本發(fā)明一實施例的用于鎳基高溫合金熔模鑄造過程熱裂傾向性評價的熔模鑄件結構圖，該熔模鑄件采用超大變截面系數(shù)的臺階測試模型，該模型包括一個圓柱體3和四對厚度不同的薄板4，5，6，7。圓柱體3厚度為32mm，直徑為10mm ;圓柱體3底部連接著四對不同厚度的薄板4，5，6，7，呈“米”字型分布，且呈一條直線的薄板厚度相同，其厚度分別為0.5，I, 2，4mm，寬度為20mm，長度范圍為75mm?200mm。圓柱體中部連接直澆道2，直澆道2直徑范圍25mm?50mm，高度為200mm ;直澆道頂部連接圓臺形澆口 1，澆口尺寸為上底直徑范圍25mm?50mm，下底直徑范圍80mm?150mm，高度10mm0
[0025]根據(jù)上述熔模鑄件的各部分結構，分別壓制圓臺形澆口 1、直澆道2、圓柱體3和不同厚度的薄板4，5，6，7蠟模，并進行蠟模組裝，組裝后的蠟模進行面層和背層沾漿淋砂，脫蠟后獲得型殼，熔煉金屬液澆入預熱的型殼，冷卻清理后，