Способ получения протяженных тонкостенных отливок

 

Использование: в металлургии и может найти применение в литейном производстве, в частности для получения отливок из никелевых жаропрочных сплавов. Сущность изобретения: используют керамическую литейную форму, температуру которой перед заливкой доводят до 0,7-0,9 температуры ликвидуса заливаемого расплава, затем заливают расплав при температуре выше температуры ликвидуса на 30-70°С, при этом скорость заполнения литейной формы расплавов поддерживают в пределах 1,0-5,0 мм/с.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в литейном производстве, в частности для получения отливок из никелевых жаропрочных сплавов.

Известен способ получения отливок литьем по выплавляемым моделям, включающий нагрев литейной формы, заливку ее металлом, охлаждение и извлечение готовой отливки.

Недостатком этого способа является недостаточная плотность отливок из-за рассредоточенной усадочной пористости и концентрированных усадочных раковин.

Целью изобретения является получение протяженных тонкостенных отливок с повышенной плотностью и регламентированной макроструктурой в керамических формах.

Способ получения протяженных тонкостенных отливок сплавов, преимущественно жаропрочных, предусматривает применение керамической литейной формы, нагрев которой перед заливкой доводят до 0,7-0,9 температуры ликвидуса заливаемого расплава, при этом заливают расплав при температуре выше температуры ликвидуса на 30-70^oC, а скорость заполнения литейной формы расплавом поддерживают в пределах 1,0-5,0 мм/с.

В соответствии с изобретением температура керамической литейной формы перед заливкой должна составлять 0,7-0,9 температуры ликвидуса заливаемого сплава, что обусловлено тем, что уменьшение температуры менее 0,7 лик. приводит к образованию дефектов в отливке в виде недоливов и спаев, т.е. к нарушению сплошности отливки. При увеличении же температуры более 0,9 лик. существенно увеличивается время затвердевания, что приводит к снижению плотности отливок.

Температура заливки расплава в керамическую форму должна быть на 30-70^oC выше температуры ликвидуса сплава для обеспечения получения регламентированной макроструктуры отливки с оптимальным диапазоном размеров макрозерна, равным 5-10 мм. Увеличение указанного предела более 70^oC приводит к укрупнению макрозерна до 10 мм и снижению прочностных характеристик металла отливки. При уменьшении перегрева расплава при заливке менее 30^oC возможно образование в отливке вышеуказанных дефектов типа недоливов и спаев.

Заполнение керамической литейной формы ведут со скоростью подъема уровня металла 1-5 мм/с. Уменьшение скорости заполнения приводит к образованию несплошностей в отливке, а увеличение к нарушению последовательного питания отливки и образованию усадочных дефектов, т.е. повышению пористости отливки.

Способ реализуется следующим образом.

Предварительно изготовленную керамическую форму нагревают до температуры составляющей 0,7-0,9 от температуры ликвидуса заливаемого сплава, после чего в нее заливают расплав, имеющий температуру на 30-70^oC выше его температуры ликвидуса. Заполнение формы осуществляют сверху, поддерживая скорость подъема зеркала расплава в керамической форме со скоростью 1-5 мм/с путем регулирования расхода расплавленного металла, поступающего в форму с учетом площадей поперечных сечений рабочей полости формы. После затвердевания отливки и ее охлаждения вместе с формой готовую отливку извлекают из формы.

Целесообразность и эффективность предлагаемого технического решения проверялась на вакуумной плавильно-заливной установке периодического действия, на которой отливали типовые направляющие лопатки стационарной газовой турбины высотой 500 мм. Лопатки отливались из никелевого жаропрочного сплава, имеющего температуру ликвидуса, равную 1370^oC. Керамическую форму изготавливали методом выплавляемых моделей. Формы нагревали в печи подогрева до 900-1250^oC. Металл расплавляли в плавильном тигле, контролируя температуру расплава термопарой и оптическим пирометром. При достижении температуры металла 1400-1450^oC его заливали в форму. После заливки расплава в форму последнюю перемещали из печи подогрева в зону охлаждения. Заполнение литейной формы осуществляли сверху через промежуточный заливочный элемент, предварительно нагретый дол 1400-1450^oC. В донной части заливочного элемента выполняли отверстие размером 1-2 мм для обеспечения требуемого расхода расплава. Скорость заполнения формы могла регулироваться от 0,8 до 6 мм/с.

Экспериментальная проверка показала высокую эффективность предлагаемого способа получения протяженных тонкостенных отливок из сплавов.

Реализация предлагаемого способа позволяет получать с высокой степенью надежности отливки с регламентированной макроструктурой и повышенной протяженностью, что позволяет снизить брак отливок в два-три раза.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОТЯЖЕННЫХ ТОНКОСТЕННЫХ ОТЛИВОК из сплавов, преимущественно никелевых жаропрочных, в керамических формах, включающий их предварительный нагрев, заполнение сверху расплавом и охлаждение, отличающийся тем, что предварительный нагрев форм ведут до 0,7 0,9 температуры ликвидуса заливаемого расплава, заливку расплава ведут при температуре выше температуры ликвидуса на 30 70^oС, при этом скорость заполнения формы расплавом поддерживают в пределах 1,0 5,0 мм/с.