[发明专利]一种降低铸造高温合金试棒中显微疏松的方法

说明书

技术领域

本发明属于精密铸造技术领域，具体涉及一种降低铸造高温合金试棒中显微疏松的方法。

背景技术

大部分铸造高温合金浇注铸件时需要检测力学性能是否符合规范要求，通常性能检测是采用将高温合金制成单铸试棒来反映合金的力学性能。由于高温合金的合金化程度较高，合金的固相线及液相线温度范围通常较宽，一般该温度范围达到几十度到上百度，固液相温度区间越大合金浇注后形成显微疏松的趋势越大。在通常的试棒浇注温度下，由于试棒的组合结构、预热条件、预热温度、浇注温度不同等会造成合金的力学性能测试结果存在较大差异，使得浇注的力学性能试棒测试结果不能真实反映合金的力学性能。产生该问题的主要原因是在浇注的试棒中存在显微疏松缺陷，导致在性能测试过程中，试棒首先在显微疏松存在的部位发生断裂，该种试棒的力学性能较低，需要重新进行检测。

现有的高温合金试棒结构一般是哑铃型，哑铃型试棒的规格一般要求为试棒拉伸段直径在7.1mm左右，哑铃型试棒的上拉头和下拉头与拉伸段之间形成一个过渡转接角，以拉伸段中心点为原点引一条与过渡转接角相切的切线，该切线与试棒中轴线的夹角被定义为补缩通道角，补缩通道角一般为16°，目前制备高温合金试棒是通过合金浇注进行的，将试棒型壳固定在上圆盘和下圆盘之间，通过浇口杯进行浇注。但是由于存在试棒的补缩通道过长，浇注系统的上圆盘厚度不够，试棒表面散热过快等问题，导致试棒在浇注过程中高温合金液补缩不足，不利于试棒的最细部位——拉伸段高温合金液的及时补缩，从而造成试棒的显微疏松，不能反映真实的力学性能状况。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种降低铸造高温合金试棒中显微疏松的方法，目的是通过加大试棒浇注过程中高温合金液的补缩通道，改进试棒的浇注温度及散热方式，降低试棒表面凝固过快，增加浇注系统的补缩效果，实现试棒检测部位补缩通道畅通，将试棒中部的显微疏松缺陷完全引入到浇注系统中，并利用过滤系统降低合金液中夹杂物过多引起的显微疏松。

实现本发明目的的技术方案按照以下步骤进行：

（1）制备哑铃型高温合金试棒蜡模，加大哑铃型高温合金试棒蜡模的拉伸段直径，减短拉伸段长度，使补缩通道角的角度在18°~25°，然后制备哑铃型高温合金试棒型壳；

（2）组合高温合金试棒浇注装置，将哑铃型高温合金试棒型壳安装在上圆盘和下圆盘之间，其中上圆盘的厚度为20mm~30mm，上圆盘的上方设置有浇口杯，在浇口杯底部放置一个泡沫陶瓷过滤网，在哑铃型高温合金试棒型壳外表面包裹三层耐火纤维毡，每层耐火纤维毡包裹后用细铁丝捆牢，使耐火纤维毡靠近型壳表面避免散开；

（3）将包裹后的型壳放入砂箱中部，型壳四周填充石英砂至浇口杯杯沿以下，进行预热，预热温度800℃~900℃，保温时间≥3h；

（4）对高温合金液进行熔炼，将高温合金液温度调整至高于合金液相线温度150℃~250℃，精炼2min后，停电降温，将预热好的高温合金试棒浇注装置放入真空炉内，高温合金液温度调整至液相线以上70~130℃，将高温合金液表面的浮渣粘结在坩埚壁上，将高温合金液通过浇口杯和过滤网浇注到型壳中，浇注时间2s~6s，浇注后去除型壳，经切割后得到显微疏松降低的高温合金试棒，对其进行后续力学性能检测。

其中，所述的过滤网孔隙度为20PPI~25PPI，高度为10mm~15mm。

所述的三层耐火纤维毡中最里层耐火纤维毡从浇口杯杯沿以下包裹至试棒拉伸段的中部，第二层耐火纤维毡从浇口杯杯沿以下包裹到试棒上拉头的下缘，最外层耐火纤维毡从浇口杯杯沿以下包裹到上圆盘的下缘。

与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是：

由于高温合金试棒的凝固过程是从直径最小的拉伸段中部向两端逐渐凝固，试棒表面温度较低，试棒的凝固过程也是从表面层向中部逐渐凝固，这两个过程是同时进行的。本发明中增大补缩通道角有利于实现轴线部位高温合金液凝固时的补缩，对于合金固相线与液相线相差越大的合金该补缩通道角越应该取较大值；

本发明中为了提高试棒的补缩效果，还对合金试棒浇注装置中的上圆盘部位进行了加厚，由20mm增加到22~30mm，尤其是对凝固温度范围较宽的合金试棒，保证高温合金液在上圆盘有较大的蓄热量，实现对试棒中部的充分补缩；