RU2153955C2 - Способ изготовления толстостенных трубных отливок из жаропрочных сплавов - Google Patents
Способ изготовления толстостенных трубных отливок из жаропрочных сплавов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2153955C2 RU2153955C2 RU98118219A RU98118219A RU2153955C2 RU 2153955 C2 RU2153955 C2 RU 2153955C2 RU 98118219 A RU98118219 A RU 98118219A RU 98118219 A RU98118219 A RU 98118219A RU 2153955 C2 RU2153955 C2 RU 2153955C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flask
- mold
- filler
- heat conductance
- castings
- Prior art date
Links
- 238000005266 casting Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 15
- 229910000753 refractory alloy Inorganic materials 0.000 title 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 32
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 8
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims 1
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 12
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 abstract description 3
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 abstract description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 abstract description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 abstract description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910000531 Co alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000743 fusible alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000007713 directional crystallization Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 238000010290 vacuum plasma spraying Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Mold Materials And Core Materials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к литейному производству. Способ осуществляют следующим образом. Изготовляют литейную форму трубной заготовки по выплавляемым моделям из материалов огнеупорных окислов со связующим этилсиликатом. Форму устанавливают на слой наполнителя с высокой теплопроводностью в опоке. Внутреннюю часть литейной формы формуют наполнителем с высокой теплопроводностью. Пространство между наружной частью литейной формы и опокой формуют наполнителем с низкой теплопроводностью. Подготовленную опоку прокаливают. Горячую литейную форму с опокой устанавливают в подопоку и формуют пространство между опокой и подопокой наполнителем с высокой теплопроводностью. Соотношение толщин наполнителя с низкой теплопроводностью и наполнителя с высокой теплопроводностью составляет 1 : 1 в нижней части формы и 1,5-2:1 в верхней части формы. Подопоку с опокой устанавливают в плавильно-заливочную установку и заливают в вакууме сплавом на никелевой или кобальтовой основе. Кристаллизация толстостенных трубных отливок в осевом и радиальном направлениях происходит при постоянном градиенте отвода тепла. Отливки получают без усадочных дефектов и ликвации легкоплавких компонентов сплавов. 2 табл., 1 ил.
Description
Изобретение относится к литейному производству.
Известен способ получения отливок радиально-направленным затвердеванием за счет дополнительного подогрева донной и прибыльной части залитого в форму металла (а.с. СССР N 1034833, В 22 D 27/04, 1981).
Указанный способ обеспечивает получение отливок без усадочных дефектов, но не обеспечивает стабильности химического состава по высоте толстостенных трубных отливок при значительной их высоте из-за ликвации легкоплавких элементов сплава при кристаллизации.
Наиболее близким по технической сущности является способ изготовления отливок из жаропрочных сплавов на никелевой основе, включающий формовку керамической формы опорным наполнителем, заливку сплава в горячую форму, причем в качестве опорного наполнителя с донной части используют вещество с высокой теплопроводностью, отношение толщины слоя которого к толщине отливок составляет 1:2-2,5 (RU 2118229 A, 27.08.98).
Данный способ обеспечивает получение плотных, без усадочных дефектов отливок типа "ротор", у которых высота (толщина) отливки значительно меньше их диаметра.
Задачей изобретения является изготовление толстостенных трубных отливок (катодов), используемых для вакуумно-плазменного испарения при нанесении покрытия на лопатки турбины. Такие трубные отливки изготовляются из сплавов на никелевой или кобальтовой основе, имеющих в своем составе компоненты А1, Y, которые при обычных способах литья склонны к ликвации, что не допустимо при нанесении покрытий на лопатки турбины.
Техническим результатом является получение плотных, без усадочных дефектов и ликвации трубных катодов из сплавов на никелевой и кобальтовой основе.
Технический результат достигается тем, что способ изготовления трубных отливок из жаропрочных сплавов включает формовку керамической формы в опоку опорным наполнителем с высокой теплопроводностью с внутренней части формы, с низкой теплопроводностью с наружной части формы. Прокалку форм с опокой проводят при температуре 950-1050oC в течение 16-24 часов, затем формуют в подопоке наполнителем с высокой теплопроводностью при температуре 15 - 25oC, причем соотношение толщины наполнителя с низкой теплопроводностью и наполнителя с высокой теплопроводностью в подопоке составляет 1:1 в нижней части формы и 1,5-2: 1 в верхней части формы. Далее, заливку форм жаропрочным сплавом в вакууме проводят обычным способом.
Известен способ изготовления отливок из сплавов, обладающих значительной ликвацией по плотности, по которому охлаждение залитой литейной формы производят при частоте ее вращения в строго заданных пределах nmin и mmax (а. с. СССР N 1780921, В 22 D 27/00, 1990). Способ реализован для легкоплавких сплавов и сплавов открытой выплавки, заливка которых производится в постоянную металлическую форму.
Для литья отливок из сплавов на никелевой или кобальтовой основе, заливка которых может осуществляться только в вакууме и в керамическую горячую форму, данный способ реализовать невозможно.
Известен способ получения отливок с осевой направленной структурой, по которому с момента начала процесса направленной кристаллизации вслед за перемещающейся под действием усадки охлаждаемой поверхности отливки в литейную форму на величину усадки вводят кристаллизатор (а.с.СССР N 1069942, В 22 D 27/04, 1981).
Данный способ обеспечивает получение плотных, без усадочных дефектов отливок, но не исключает ликвации компонентов сплава из-за одностороннего теплоотвода. Кроме того, внутренний диаметр форм для реализации способа всегда должен иметь строго постоянный диаметр. При наличии зазора между кристаллизатором и керамической формой нарушаются условия теплоотвода и не гарантируется качество отливок. Данный способ реализуется только в частном случае, при котором в качестве форм использована алундовая трубка постоянного диаметра.
В предлагаемом техническом решении используется обычное промышленное оборудование, а постоянный градиент отвода тепла обеспечивается изменением соотношения наполнителей с разной теплопроводностью по высоте литейной формы.
На чертеже показана схема устройства для реализации предложенного способа.
Устройство состоит из литейной формы 1, опоки 2, подопоки 3. Внутри литейной формы 1 находится наполнитель 4 с высокой теплопроводностью, между наружной частью литейной формы 1 и опокой 2 находится наполнитель 5 с низкой теплопроводностью. Подопока 3 заполнена наполнителем 6 с высокой теплопроводностью.
Способ осуществляют следующим образом.
Изготовляют литейную форму 1 трубной заготовки по выплавляемым моделям из материалов огнеупорных окислов со связующим этилсиликатом. Изготовленную литейную форму 1 устанавливают на слой наполнителя 4 с высокой теплопроводностью в опоке 2. Внутреннюю часть литейной формы 1 формуют наполнителем 4 с высокой теплопроводностью. Пространство между наружной частью литейной формы 1 и опокой 2 формуют наполнителем 5 с низкой теплопроводностью.
Подготовленную опоку 2 прокаливают при температуре 950-1050oC в течение 16-24 часов. Горячую литейную форму 1 с опокой 2 устанавливают в подопоку 3 и формуют пространство между опокой 2 и подопокой 3 наполнителем 6 с высокой теплопроводностью. Соотношение толщин наполнителя 5 с низкой теплопроводностью и наполнителя 6 с высокой теплопроводностью составляет 1 : 1 в нижней части формы (A : B на чертеже) и 1,5-2 : 1 в верхней части формы (C : D на чертеже).
Подопоку 3 с опокой 2 устанавливают в плавильно-заливочную установку и заливают в вакууме сплавом на никелевой или кобальтовой основе.
Кристаллизация толстостенных трубных отливок в осевом и радиальном направлениях происходит без усадочных дефектов и ликвации легкоплавких компонентов сплавов.
Пример конкретного выполнения.
Необходимо изготовить трубную заготовку с наружным диаметром 180 мм, внутренним диаметром 130 мм, высотой 350 мм (катод для вакуумно-плазменного напыления). Керамическую литейную форму установили в опоке. В качестве наполнителя с высокой теплопроводностью использована металлическая дробь. В качестве наполнителя с низкой теплопроводностью использован шамот (или кварцевый песок).
Подготовленную опоку прокалили при температуре 950-1050oC в течение 20 часов. Горячую литейную форму с опокой установили в подопоку и заформовали металлической дробью. Соотношение толщин наполнителя с низкой теплопроводностью и наполнителя с высокой теплопроводностью составляет 90 мм : 90 мм (1 : 1) в нижней части формы (A : В на чертеже) и 115 мм : 65 мм (1,5-2 : 1) в верхней части формы (С : D на чертеже).
Опоку залили в вакууме сплавом на никелевой основе типа СДП-1 (СДП-2, СДП-6).
Металлургический контроль показал однородный химический состав без ликвации легирующих компонентов и отсутствие усадочных дефектов.
Результаты качества отливок в зависимости от вида применяемых материалов в качестве опорного наполнителя и их соотношений приведены в таблицах 1 и 2.
Предлагаемый способ изготовления толстостенных трубных отливок из жаропрочных сплавов позволяет получать катоды для вакуумно-плазменного испарения на обычном промышленном оборудовании.
Катоды отвечают всем предъявляемым требованиям.
Claims (1)
- Способ изготовления толстостенных трубных отливок из жаропрочных сплавов, включающий формовку керамической формы опорным наполнителем с высокой теплопроводностью, заливку сплава в горячую форму, отличающийся тем, что наполнителем с высокой теплопроводностью формуют внутреннюю часть литейной формы, а наружную часть формуют наполнителем с низкой теплопроводностью, прокаливают, затем формуют в подопоке наполнителем с высокой теплопроводностью, причем соотношение толщины наполнителя с низкой теплопроводностью и наполнителя с высокой теплопроводностью в подопоке составляет 1 : 1 в нижней части формы и (1,5 - 2) : 1 в верхней части формы.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98118219A RU2153955C2 (ru) | 1998-10-06 | 1998-10-06 | Способ изготовления толстостенных трубных отливок из жаропрочных сплавов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98118219A RU2153955C2 (ru) | 1998-10-06 | 1998-10-06 | Способ изготовления толстостенных трубных отливок из жаропрочных сплавов |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU98118219A RU98118219A (ru) | 2000-07-20 |
| RU2153955C2 true RU2153955C2 (ru) | 2000-08-10 |
Family
ID=20211011
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98118219A RU2153955C2 (ru) | 1998-10-06 | 1998-10-06 | Способ изготовления толстостенных трубных отливок из жаропрочных сплавов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2153955C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2520282C1 (ru) * | 2012-11-12 | 2014-06-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Способ направленного затвердевания залитого в форму металла |
-
1998
- 1998-10-06 RU RU98118219A patent/RU2153955C2/ru active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2520282C1 (ru) * | 2012-11-12 | 2014-06-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Способ направленного затвердевания залитого в форму металла |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4093017A (en) | Cores for investment casting process | |
| US5297615A (en) | Complaint investment casting mold and method | |
| US3680625A (en) | Heat reflector | |
| KR100801970B1 (ko) | 주조 구성요소의 생산을 위한 도구, 그 도구를 생산하는방법 및 주조 구성요소의 생산 방법 | |
| US8210240B2 (en) | Casting processes, casting apparatuses therefor, and castings produced thereby | |
| US4287932A (en) | Process for the precision molding of castings | |
| US20030234092A1 (en) | Directional solidification method and apparatus | |
| JP2010005698A (ja) | 保護層を有する合金鋳造品及びその製造方法 | |
| EP1452251B1 (en) | Mould for component casting using a directional solidification process | |
| JP2013136097A (ja) | 微細な等軸結晶粒組織を有する物品の製造方法 | |
| CN104661775A (zh) | 具有热罩的壳体模具 | |
| EP0728546A2 (en) | Directionally solidified investment casting with improved filling | |
| CA1090087A (en) | Investment casting method | |
| US3598167A (en) | Method and means for the production of columnar-grained castings | |
| CN105397027A (zh) | 铸件的铸造方法 | |
| US3802482A (en) | Process for making directionally solidified castings | |
| US6640877B2 (en) | Investment casting with improved melt filling | |
| US3441078A (en) | Method and apparatus for improving grain structures and soundness of castings | |
| RU2153955C2 (ru) | Способ изготовления толстостенных трубных отливок из жаропрочных сплавов | |
| US5494096A (en) | Investment casting process | |
| US20230033669A1 (en) | Multiple materials and microstructures in cast alloys | |
| US3981346A (en) | Method and apparatus for directional solidification | |
| US6263951B1 (en) | Horizontal rotating directional solidification | |
| JPH10156484A (ja) | 精密鋳造用鋳型 | |
| JPS6030549A (ja) | 細孔を有する鋳物の製造法 |