[发明专利]用于镍基合金金属型铸造性能评价的模具及方法

说明书

本发明提供了一种用于镍基合金金属型铸造性能评价的模具及方法，包括：第一金属型半模、第二金属型半模，两部分组合后形成中间为内腔的模具主体，该内腔内设有锲型、圆柱、大面积薄壁、直浇道和圆台型浇口。所述方法制备模具，然后熔化镍基合金，接着真空浇铸，待凝固后打开模具获得镍基合金铸件，测量大面积薄板欠浇面积以获得大面积薄壁欠浇百分比，测量锲型顶端距模具三角形顶端的距离以判断锲型充模能力，圆柱制作拉伸试样以获得力学性能数据。本发明为镍基合金金属型铸造工艺设计提供依据。

技术领域

本发明涉及金属型铸造领域，具体地，涉及一种用于评价镍基合金金属型铸造性能的模具，以及将该模具用于镍基合金铸造性能评价的方法。

背景技术

镍基合金具有优异的耐腐蚀、抗氧化和抗疲劳性能，广泛应用于制备航空、航天、核电、石油化工等领域的关键结构件。目前，大多数镍基合金铸件采用熔模铸造方法成型，其生产周期长、技术难度大。而金属型铸造成型的铸件具有尺寸精度高、表面粗糙度低、组织致密、力学性能高、成型技术容易掌握、应用前景广阔的优点。因此，设计一种专用金属型铸造性能评价模具，对镍基合金的金属型铸造成型的可铸性进行有效的评价，具重要的工程应用价值和经济效益。

经对现有技术的文献检索发现：

申请号为201310697821.0的中国发明专利涉及到一种用于镍基合金铸造性能评价的复杂薄壁熔模铸件及方法，该专利针对镍基合金铸件结构向复杂薄壁方向发展的趋势，设计了一种包括大面积薄板、台阶和厚度与长度可变的薄板等结构的铸件，其优点是可一次性获得镍基合金的大面积薄壁充型能力、热裂倾向和补缩距离等铸造性能，可较好的适用于熔模铸造、砂型铸造和石膏型铸造等；其不足之处在于该专利结构设计过于复杂，很难直接用于镍基合金金属型铸造性能评价。

申请号为201510349671.3的中国发明专利涉及到一种可用于铸造性能评价的压铸金属型模具，该专利针对新型铝镁合金的可铸性评价问题，设计了包括浇道、盒状和排气装置的模具，用于评价金属型压铸成型性能；其不足之处在于该专利无法评价合金大面积薄壁成型性能、锲型充模能力，很难充分评价镍基合金金属型铸造性能。

孔维兵等人在《铸造技术》(2016年，第37卷，第1期，第83-86页)上发表了“铝镁合金金属型拉伸试样铸造工艺的优化”，文中提出了采用“一模两腔”，同时制备矩形和圆形拉伸试样，以便研究金属型铸件的力学性能。具体方法为：根据GB228-2002设计拉伸试样，同时考虑铸件内部不能有缩孔缩松缺陷，且易于加工制备模具。其不足之处在于该方法仅能评价合金金属型成型铸件的力学性能，没有涉及到合金锲型充模能力和大面积薄壁充型能力评价，因此该方法无法全面的评价镍基合金金属型铸造性能。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于镍基合金金属型铸造性能评价的模具及方法，为镍基合金金属型铸造工艺设计提供依据。

根据本发明的一个方面，提供一种用于镍基合金金属型铸造性能评价的模具，包括：第一金属型半模、第二金属型半模，所述第一金属型半模、第二金属型半模组合后形成模具主体，所述模具主体中间为内腔，该内腔内设有锲型、圆柱、大面积薄壁、直浇道和圆台型浇口，其中：

所述大面积薄壁、锲型和圆柱远离直浇道的部位设置排气孔；

所述圆台型浇口的一端连接所述直浇道上端，两者组成金属液流通通道，且共同组成浇冒系统为大面积薄壁、锲型和圆柱提供液态金属补缩；

所述大面积薄壁位于直流道的一侧，用于考察大面积薄壁充型能力；

所述锲型位于直流道的另一侧，用于考察锲型充模能力；

所述圆柱用于考察力学性能，圆柱的中部垂直连接所述直浇道的另一端，并与大面积薄壁和锲型平行。