一種Ni基合金管的離心鑄造模具及離心鑄造方法技術

本發明專利技術公開了一種Ni基合金管的離心鑄造模具，包括模具組件，包裹在所述模具組件外側的鋼包套組件；所述模具組件包括上模具和下模具，以及設置于上模具和下模具之間的中模具；所述中模具為管狀結構，上模具和下模具沿中模具的軸向分別設置于中模具的上下兩側，所述中模具和下模具可拆卸且密封連接，中模具和上模具可拆卸且密封連接，所述上模具中部開設有第一通孔，所述第一通孔與中模具連通；所述鋼包套組件外側設置有加熱外殼。另外，本發明專利技術還公開了采用該離心鑄造模具離心鑄造Ni基合金管的方法。本發明專利技術的鑄造模具和方法可實現Ni基合金管的高度可控、可消除縮孔、縮松等鑄造缺陷，大大降低合金化學成分偏析問題，提高生產效率。率。率。

【技術實現步驟摘要】
一種Ni基合金管的離心鑄造模具及離心鑄造方法


[0001]本專利技術屬于合金管材制備
，具體涉及一種Ni基合金管的離心鑄造模具及離心鑄造方法。

技術介紹

[0002]燃氣輪機作為一種動力機械，具有體積小、重量輕、啟動快、少用或不用冷卻系統等一系列優點，廣泛應用于航空、發電、原油和天然氣運輸、交通運輸以及冶金、化工等部門。燃氣輪機葉片在服役過程中遭受高溫氧化和熱腐蝕破壞，為提高葉片使用壽命，保證燃氣輪機的安全穩定運行，采用防護性涂層是目前最有效的辦法。Ni基合金涂層為常見的高溫防護涂層，與基體具有很好的粘附性和較低的互擴散性，而且有很好的抗高溫氧化，抗熱腐蝕性能，以及高的韌性和抗熱疲勞強度。廣泛用于航空等各類燃氣輪機熱端部件，如渦輪機工作葉片、導向熱片、燃燒室等部件。近年來，隨著我國航空事業發展，Ni基合金材的需求量增大，同時具有很重要的戰略意義。
[0003]Ni基合金材通過電子束物理氣相沉積、三極濺射、低壓等離子噴涂和多弧離子鍍等噴涂方法，基體上加很高的負偏壓，利用氣體放電使氣體或被蒸發的物質部分離化，在氣體離子或者被蒸發物質離子轟擊作用的同時把Ni基合金材的蒸發物質或者反應物沉積在基片上。所以，Ni基合金材的制備和質量保證是Ni基合金防護涂層使用的基礎，是基片上Ni基合金防護涂層穩定性的有力保障。Ni基合金材的制備通常是采用真空感應熔煉和重力鑄造方法，制備Ni基合金實心鑄錠。
[0004]Ni基合金材為高溫合金，重力鑄造過程中，存在鑄件局部和整體的冷卻不平衡，破壞了熔體的順序凝固，容易在鑄件中產生缺陷如縮孔、縮松以及在鑄件中形成殘余應力，Ni基合金實心鑄錠芯部存在大量的縮孔和疏松等缺陷，合金鑄錠的高度受限，只能使用底部三分之一的材料，導致Ni基合金材的尺寸較小，其余材料只能進行重熔或直接報廢，這樣不僅生產效率低而且造成材料和能源浪費。嚴重制約著Ni基合金防護涂層的使用和發展。
[0005]另外重力澆鑄由于疏松缺陷，很難實現大規格尺寸的Ni基合金管的生產，不能實現管坯高度的控制；不能實現化學元素成分偏析的控制，主要是稀土元素Y的范圍控制和均勻性；不能避免管坯出現內部裂紋，不能滿足加工的需求。

技術實現思路

[0006]本專利技術所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種Ni基合金管的離心鑄造模具及離心鑄造方法。本專利技術的鑄造模具和方法可實現Ni基合金管的高度可控、可消除縮孔、縮松等鑄造缺陷，大大降低合金化學成分偏析問題，提高生產效率。
[0007]為解決上述技術問題，本專利技術采用的技術方案是：一種Ni基合金管的離心鑄造模具，其特征在于，包括模具組件，和包裹在所述模具組件外側的鋼包套組件；所述模具組件包括上模具和下模具，以及設置于上模具和下模具之間的中模具；所述中模具為管狀結構，上模具和下模具沿中模具的軸向分別設置于中模具的上下兩側，所述中模具和下模具可拆
卸且密封連接，中模具和上模具可拆卸且密封連接，所述上模具中部開設有第一通孔，所述第一通孔與中模具連通；所述鋼包套組件外側設置有加熱外殼。
[0008]上述的一種Ni基合金管的離心鑄造模具，其特征在于，還包括設置于下模具上且位于中模具內的墊片，所述墊片的厚度為5mm～10mm。
[0009]上述的一種Ni基合金管的離心鑄造模具，其特征在于，所述上模具和下模具上均設置有凸起，上模具的凸起部位向下嵌入中模具內，下模具的凸起部位向上嵌入中模具內。
[0010]上述的一種Ni基合金管的離心鑄造模具，其特征在于，所述鋼包套組件包括第一鋼包套和第二鋼包套，所述第一鋼包套為下端封閉，上端開口的筒狀結構，第一鋼包套包裹在下模具和中模具外側；所述第二鋼包套設置于上模具上，第二鋼包套中部開設有第二通孔，所述第二通孔與所述第一通孔相連通；所述第一鋼包套和第二鋼包套可拆卸連接。
[0011]上述的一種Ni基合金管的離心鑄造模具，其特征在于，沿所述中模具的軸向，所述第二通孔的邊界與所述第一通孔的邊界平齊。
[0012]上述的一種Ni基合金管的離心鑄造模具，其特征在于，所述加熱外殼包括殼體以及設置在所述殼體內壁的電熱元件。
[0013]上述的一種Ni基合金管的離心鑄造模具，其特征在于，還包括溫度測量元件和溫度控制器；所述溫度測量元件與電熱元件連接，用于測量所述加熱外殼的溫度；所述溫度控制器用于顯示溫度測量元件傳輸來的溫度信號，且將測量值與設定值進行比較，輸出溫度控制信號，控制加熱外殼的溫度。
[0014]另外，本專利技術還提供了一種采用上述離心鑄造模具離心鑄造Ni基合金管的方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0015]步驟一、組裝離心鑄造模具并將離心鑄造模具中的第一鋼包套與離心澆鑄機連接；
[0016]步驟二、將Ni基合金錠坯置于中頻真空感應爐的氧化鋁坩堝內，封爐抽真空；
[0017]步驟三、利用加熱外殼將離心鑄造模具加熱至300℃～500℃并保溫，開啟中頻真空感應爐對Ni基合金錠坯進行熔化和精煉，將精煉的合金溶液澆入離心鑄造模具中進行離心澆鑄，得到Ni基合金管坯；
[0018]步驟四、對步驟三中所述Ni基合金管坯進行機械加工，得到Ni基合金管。
[0019]上述的方法，其特征在于，步驟三中待氧化鋁坩堝中Ni基合金錠坯完全熔化，充氬至0.07MPa～0.08MPa，精煉2.5min～3.5min；離心澆鑄的轉速為500r/min～800r/min，澆入時間為10s～15s。
[0020]上述的方法，其特征在于，步驟三中精煉合金溶液澆入完成15s～25s后，降低轉速至180r/min～220r/min，再過2min～3min后降低轉速至0r/min，停止保溫，60min～90min后停止抽真空。
[0021]本專利技術與現有技術相比具有以下優點：
[0022]1、本專利技術的離心鑄造模具具有結構簡單、使用可靠性高、成本低廉、重復操作性強等特點。
[0023]2、本專利技術通過設置墊片，能夠保護模具組件中的下模具，避免其受到高溫合金液體沖擊，防止合金管坯中出現石墨夾雜，且墊片具有易更換的優點。
[0024]3、本專利技術通過設置第一鋼包套和第二鋼包套，能夠牢固連接離心澆鑄機，并穩定
固定模具組件，實現離心澆鑄機帶動模具組件轉動。
[0025]4、本專利技術的離心鑄造模具中的加熱外殼實現了對模具組件的可控加熱，提高了離心鑄造時合金溶液在模具組件中的流動性，降低了合金溶液在模具組件中的凝固速度，使得合金管坯充型完整，消除了合金管坯表面的冷隔。
[0026]5、本專利技術的離心鑄造方法可通過加熱外殼對模具組件進行溫度調節，通過離心澆鑄機轉速的調節實現合金管坯高度可控。
[0027]6、本專利技術的離心鑄造方法可實現合金管坯的順序凝固，消除合金管坯中的縮孔及疏松等缺陷，使晶粒細化，避免產生內裂紋，提高了合金管坯質量以及生產效率。
[0028]7、本專利技術的鑄造模具和方法可實現Ni基合金管的高度可控、可消除縮孔、縮松等鑄造缺陷，提高合金本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種Ni基合金管的離心鑄造模具，其特征在于，包括模具組件，和包裹在所述模具組件外側的鋼包套組件；所述模具組件包括上模具(1)和下模具(2)，以及設置于上模具(1)和下模具(2)之間的中模具(3)；所述中模具(3)為管狀結構，上模具(1)和下模具(2)沿中模具(3)的軸向分別設置于中模具(3)的上下兩側，所述中模具(3)和下模具(2)可拆卸且密封連接，中模具(3)和上模具(1)可拆卸且密封連接，所述上模具(1)中部開設有第一通孔(5)，所述第一通孔(5)與中模具(3)連通；所述鋼包套組件外側設置有加熱外殼。2.根據權利要求1所述的一種Ni基合金管的離心鑄造模具，其特征在于，還包括設置于下模具(2)上且位于中模具(3)內的墊片(4)，所述墊片(4)的厚度為5mm～10mm。3.根據權利要求1所述的一種Ni基合金管的離心鑄造模具，其特征在于，所述上模具(1)和下模具(2)上均設置有凸起，上模具(1)的凸起部位向下嵌入中模具(3)內，下模具(2)的凸起部位向上嵌入中模具(3)內。4.根據權利要求1所述的一種Ni基合金管的離心鑄造模具，其特征在于，所述鋼包套組件包括第一鋼包套(6)和第二鋼包套(7)，所述第一鋼包套(6)為下端封閉，上端開口的筒狀結構，第一鋼包套(6)包裹在下模具(2)和中模具(3)外側；所述第二鋼包套(7)設置于上模具(1)上，第二鋼包套(7)中部開設有第二通孔(8)，所述第二通孔(8)與所述第一通孔(5)相連通；所述第一鋼包套(6)和第二鋼包套(7)可拆卸連接。5.根據權利要求4所述的一種Ni基合金管的離心鑄造模具，其特征在于，沿所述中模具(3)的軸向，所述第二通孔(8)的邊界與所述第一通孔(5)的邊界平齊...

【專利技術屬性】
技術研發人員：范曄，孟志軍，丁鋒，賀慧，孫凱軍，趙曉博，陳昊，韓吉慶，
申請(專利權)人：西安諾博爾稀貴金屬材料股份有限公司，
類型：發明
國別省市：