一種高溫合金渦輪的制備工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于精密鑄造領(lǐng)域，更具體地是屬于一種高溫合金渦輪的制備工藝。
【背景技術(shù)】
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[0002]汽車廢氣增壓器渦輪是高溫合金材料的重要應(yīng)用領(lǐng)域。目前，國(guó)外的重型柴油機(jī)增壓器配置率100%，中小型柴油機(jī)及汽油機(jī)也在不斷地增大其配置比例，如英、美、法等國(guó)家已達(dá)80%左右。廢氣渦輪增壓器具有減少有害排放、降低噪聲污染、提高機(jī)械效率、提升功率等優(yōu)點(diǎn)。渦輪是汽車增壓器中的核心部件，其在高溫下工作，故采用價(jià)格高昂的鎳基高溫合金。且其轉(zhuǎn)速極高，故渦輪鑄件的精度要求高，內(nèi)部質(zhì)量要求也很嚴(yán)格。高溫合金渦輪多采用熔模精密鑄造方法制備。目前，高溫合金渦輪鑄件的出品率較低，在50%左右，這就造成了昂貴的鎳基材料的大量浪費(fèi)和生產(chǎn)效率的低下。
[0003]目前關(guān)于高溫渦輪的制備工藝，已有一些報(bào)道，中國(guó)專利200510047595.7公開了一種具有雙晶組織結(jié)構(gòu)的整體渦輪的制備工藝，該專利主要是在渦輪徑向建立較大的溫度梯度，從而制備出雙晶組織結(jié)構(gòu)的渦輪，該方法雖然簡(jiǎn)單可行，但對(duì)提高渦輪鑄件的出品率沒(méi)有特別明顯的效果。中國(guó)專利201010551505.9公開了一種高溫合金多聯(lián)空心渦輪葉片的制備工藝，該專利是主要是通過(guò)先制備各單元葉身蠟?zāi)?帶陶瓷型芯)，然后將制備好的各單元葉身(帶陶瓷型芯)放入多聯(lián)蠟?zāi)Ｄ＞咧羞M(jìn)行再注蠟一次成型來(lái)提高制備蠟?zāi)５木群统晒β?，從而提高產(chǎn)品的出品率，但是該工藝的應(yīng)用范圍較為限制，主要針對(duì)空心渦輪有效。因此，需要改進(jìn)現(xiàn)有生產(chǎn)工藝，開發(fā)出一種較為行之有效的方法以提高產(chǎn)品的出品率和生產(chǎn)效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0004]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種生產(chǎn)效率高、出品率較高的高溫合金渦輪的制備工藝。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是通過(guò)以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
[0006]一種高溫合金渦輪的制備工藝，包括如下步驟:
[0007](I)將中溫蠟放入靜止桶中溶化，在95_98°C下靜止，除去蠟中的氣泡后保溫待用；
[0008](2)蠟?zāi)２捎米⑸涑尚头绞匠尚停⑾灉囟葹?0_55°C，注蠟時(shí)間為25_35s，壓力為 48-55Kg/cm2 ；
[0009](3)將注塑好的蠟?zāi)Ｅc模頭進(jìn)行組樹，組樹形式為一個(gè)模頭與三個(gè)蠟?zāi)＝M樹在一起;
[0010](4)組樹好的蠟?zāi)＝?jīng)涂料制殼、粘漿掛沙、封漿干燥以及蒸汽脫蠟制得模殼；
[0011](5)將上述模殼放于前后門隧道式焙燒爐進(jìn)行焙燒，焙燒溫度為950-1200°C，焙燒后，轉(zhuǎn)入真空熔煉爐中加入母材合金，抽真空后澆鑄；
[0012](6)最后進(jìn)行脫殼、清理、檢驗(yàn)入庫(kù)即得成品。
[0013]作為該技術(shù)方案的更進(jìn)一步，所述涂料為粉料與硅膠溶液，粉料:硅膠溶液質(zhì)量比為1: 3.5-3.7，涂料粘度為25-30S。
[0014]作為該技術(shù)方案的更進(jìn)一步，所述封漿干燥時(shí)干燥室的溫度為22_26°C，濕度為50-60%。嚴(yán)格控制溫度的原因是為了防止蠟與型殼材料的熱膨脹率不同而發(fā)生漲殼現(xiàn)象，而控制濕度是因?yàn)闈穸忍汀⑿蜌じ稍锼俣冗^(guò)快導(dǎo)致發(fā)生裂殼，濕度過(guò)大則型殼干燥速度過(guò)慢，影響生產(chǎn)進(jìn)度。
[0015]作為該技術(shù)方案的更進(jìn)一步，所述蒸汽脫蠟時(shí)脫臘釜中蒸汽的壓力力須在6s中內(nèi)升至0.45Mpa以上，這是為了防脫蠟過(guò)程中出現(xiàn)漲殼現(xiàn)象。
[0016]作為該技術(shù)方案的更進(jìn)一步，所述前后門隧道式焙燒爐的隧道坑的有效長(zhǎng)度為3.6m，焙燒時(shí)間為90min。
[0017]作為該技術(shù)方案的更進(jìn)一步，所述焙燒溫度為1020-1080°C。
[0018]作為該技術(shù)方案的更進(jìn)一步，所述真空熔煉爐為快速真空熔煉澆鑄爐，澆鑄功率為95-110KW，澆鑄時(shí)間為44-48s。
[0019]作為該技術(shù)方案的更進(jìn)一步,母材合金棒料長(zhǎng)度為88-92_。
[0020]有益效果:本發(fā)明的組樹形式采用的是一組三件的形式，而傳統(tǒng)的是采用一組一件的形式，此形式可以大幅度提高產(chǎn)品的工藝出品率和提高生產(chǎn)效率，工藝出品率由原有的不足50%提高至70-75%。通過(guò)對(duì)各工序中各種參數(shù)的研究、設(shè)定和控制，使的產(chǎn)品的合格率達(dá)到95%以上。
【具體實(shí)施方式】
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[0021]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但發(fā)明的保護(hù)范圍不受實(shí)施例所限。
[0022]將進(jìn)口中溫蠟放入靜止桶中溶化，在95_98°C下靜止，除去蠟中的氣泡后保溫待用。采用進(jìn)口臥式雙工位全自動(dòng)液壓壓蠟機(jī)進(jìn)行蠟?zāi)Ｗ⑸涑尚?，注蠟溫度?2°C，注蠟時(shí)間為35s，壓力為50Kg/cm2，制得蠟?zāi)?；將品檢好的蠟?zāi)Ｅc模頭進(jìn)行粘合組樹。經(jīng)過(guò)嚴(yán)格反復(fù)的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)，組樹的形式確定為一個(gè)模頭與三個(gè)蠟?zāi)＝M樹在一起，模頭鋼料的質(zhì)量為350g，每個(gè)鑄件的質(zhì)量為330g，從而達(dá)到設(shè)定的74%的工藝出品率。在此過(guò)程中，嚴(yán)格控制車間的濕度，濕度控制在60%。
[0023]將蠟?zāi)＝M進(jìn)行涂料制殼，先按照粉料:硅溶膠質(zhì)量比為1: 3.5制備涂料，涂料粘度為25s。面層制殼采用專用機(jī)械臂制作，減少了人為造成的不穩(wěn)定因素，從而保證了產(chǎn)品表面質(zhì)量的一致性。并且使用專用機(jī)械臂可較大幅度減輕勞動(dòng)力，提高了生產(chǎn)效率。根據(jù)實(shí)際工藝對(duì)機(jī)械臂動(dòng)作進(jìn)行編程，確保涂掛均勻不產(chǎn)生漿料堆積；模殼沾漿掛砂后放于干燥室進(jìn)行干燥，溫度和濕度均需嚴(yán)格控制，溫度控制在25°C，濕度為50%。嚴(yán)格控制溫度是為了防止蠟與型殼材料的熱膨脹率不同而發(fā)生漲殼現(xiàn)象，而控制濕度是因?yàn)闈穸忍?、型殼干燥速度過(guò)快導(dǎo)致發(fā)生裂殼，濕度過(guò)大則型殼干燥速度過(guò)慢，影響生產(chǎn)進(jìn)度。沾漿掛砂后必須充分干燥后才可進(jìn)行下一遍沾漿掛砂，否則影響型殼的強(qiáng)度。封漿干燥后進(jìn)行脫臘。脫蠟采用蒸汽法脫蠟，脫蠟時(shí)需嚴(yán)格控制時(shí)間、壓力。脫蠟溫度為150°C，時(shí)間為40min，脫臘釜中蒸汽的壓力力必須在6秒中內(nèi)升至0.45Mpa以上，這是為了防脫蠟過(guò)程中出現(xiàn)漲殼現(xiàn)象。所以脫蠟釜采用PLC控制，防止對(duì)時(shí)間、溫度出現(xiàn)人為判斷誤差。脫臘完畢后型殼經(jīng)檢驗(yàn)及格后轉(zhuǎn)序。
[0024]將脫蠟后的模殼通過(guò)專用前后門隧道式焙燒爐進(jìn)行焙燒，焙燒溫度為1020°C--1080°C，以增強(qiáng)型殼的強(qiáng)度及透氣性，焙燒時(shí)間為90分鐘。這樣正好既能燒透，又不過(guò)燒，既能保證模殼焙燒質(zhì)量，又不浪費(fèi)能源。因?yàn)闈茶T操作的節(jié)拍為每2分鐘一串，一個(gè)托架裝3串模殼，故設(shè)定焙燒爐內(nèi)腔裝16排48組模殼，由此計(jì)算出隧道爐內(nèi)腔設(shè)計(jì)有效長(zhǎng)度為3.6m，這樣模殼從進(jìn)入隧道爐到出爐所需時(shí)間正好為90分鐘左右。隧道爐內(nèi)腔設(shè)計(jì)設(shè)置6個(gè)燒嘴，通過(guò)6個(gè)燒嘴反復(fù)轉(zhuǎn)換燃燒，從而保證了隧道爐內(nèi)腔里溫度均勻，使模殼溫度達(dá)到工藝設(shè)定值，防止渦輪出現(xiàn)澆不足現(xiàn)象。
[0025]為了防止出現(xiàn)模殼降溫，設(shè)定模殼出爐轉(zhuǎn)移到超音頻真空爐的時(shí)間為1s ；
[0026]渦輪澆鑄使用超音頻快速真空熔煉爐。該設(shè)備熔化極限功率為200KW，真空度為8*10_2_。根據(jù)模組重量經(jīng)計(jì)算確定母材合金棒料長(zhǎng)度為Φ 50*90 ± 2mm，從而確定設(shè)備澆鑄功率為105KW，澆鑄時(shí)間設(shè)定為48s。將上述各種參數(shù)輸入設(shè)備進(jìn)行編程，設(shè)備可自動(dòng)抽真空后熔化澆鑄，操作簡(jiǎn)便，產(chǎn)品質(zhì)量能保證，且產(chǎn)品的一致性好。
[0027]待模組冷卻后轉(zhuǎn)序。
[0028]將工件在振殼機(jī)上將型殼振落，將工件從模組上切落分離，送磨件間將澆口磨至所需的程度后轉(zhuǎn)序。使用噴砂機(jī)將渦輪表面殘留模殼去除，最后經(jīng)熒光探傷檢驗(yàn)合格后入成品庫(kù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高溫合金渦輪的制備工藝，其特征在于，包括如下步驟: (1)將中溫蠟放入靜止桶中溶化，在95-98°C下靜止，除去蠟中的氣泡后保溫待用； (2)蠟?zāi)２捎米⑸涑尚头绞匠尚?，注蠟溫度?0-55°C，注蠟時(shí)間為25-35s，壓力為48-55Kg / cm2 ； (3)將注塑好的蠟?zāi)Ｅc模頭進(jìn)行組樹，組樹形式為一個(gè)模頭與三個(gè)蠟?zāi)＝M樹在一起； (4)組樹好的蠟?zāi)＝?jīng)涂料制殼、粘漿掛沙、封漿干燥以及蒸汽脫蠟制得模殼； (5)將上述模殼放于前后門隧道式焙燒爐進(jìn)行焙燒，焙燒溫度為950-1200°C，焙燒后，轉(zhuǎn)入真空熔煉爐中加入母材合金,抽真空后澆鑄； (6)最后進(jìn)行脫殼、清理、檢驗(yàn)入庫(kù)即得成品。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫合金渦輪的制備工藝，其特征在于，所述涂料為粉料與硅膠溶液，粉料:硅膠溶液質(zhì)量比為1: 3.5-3.7，涂料粘度為25-30s。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫合金渦輪渦輪的制備工藝，其特征在于，所述封漿干燥時(shí)干燥室的溫度為22-26°C，濕度為50-60%。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫合金渦輪的制備工藝，其特征在于，所述蒸汽脫蠟時(shí)脫臘爸中蒸汽的壓力力須在6s中內(nèi)升至0.45Mpa以上。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫合金渦輪的制備工藝，其特征在于，所述前后門隧道式焙燒爐的隧道坑的有效長(zhǎng)度為3.6m，焙燒時(shí)間為90min。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫合金渦輪渦輪的制備工藝，其特征在于，所述焙燒溫度為 1020-1080°C。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫合金渦輪的制備工藝，其特征在于，所述真空熔煉爐為快速真空熔煉澆鑄爐，澆鑄功率為95-110KW，澆鑄時(shí)間為44-48s。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫合金渦輪渦輪的制備工藝，其特征在于，母材合金棒料長(zhǎng)度為88-92mm。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高溫合金渦輪的制備工藝，包括如下步驟：(1)將中溫蠟放入靜止桶中溶化，在95-98℃下靜止，除去蠟中的氣泡后在靜止桶保溫待用；(2)蠟?zāi)２捎米⑸涑尚停⑾灉囟葹?0-55℃，注蠟時(shí)間為40-50s，壓力為48-55Kg／cm2；(3)將注塑好的蠟?zāi)Ｅc模頭進(jìn)行組樹，組樹形式為一組三件；(4)組樹好的蠟?zāi)＝?jīng)涂料、粘沙、干燥以及脫蠟制得模殼；(5)將上述模殼進(jìn)行高溫焙燒，焙燒后加入母合金，抽真空后熔化、澆鑄；(6)最后進(jìn)行脫殼、清理、檢驗(yàn)入庫(kù)即得成品。本發(fā)明的組樹形式采用的是一個(gè)模頭與三個(gè)蠟?zāi)＝M樹在一起，而傳統(tǒng)的是采用一組一件的形式，可以大幅度提高材料利用率和提高生產(chǎn)效率，同時(shí)很大程度地提高產(chǎn)品的出品率。
【IPC分類】B22C7/02, B22C9/04
【公開號(hào)】CN104972062
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410150339
【發(fā)明人】陳杰
【申請(qǐng)人】浙江亞辰新材料科技有限公司
【公開日】2015年10月14日
【申請(qǐng)日】2014年4月13日