[发明专利]大型薄壁高温合金空心机匣铸件抑制变形浇冒系统及方法

说明书

本发明提供一种大型薄壁高温合金空心机匣铸件抑制变形浇冒系统及浇注方法，包括：承接浇注液的浇口杯；直浇道，其进口与浇口杯的底部连通；第一横浇道，第一横浇道呈放射分布，放射分布的中心为第一横浇道的进口，该进口与直浇道的出口连通；多个明冒口，进口分别与第一横浇道的放射分布的出口连通；多个补缩模组，上端安装明冒口，下端设置在机匣铸件上，用于对机匣铸件进行凝固过程补缩；第二横浇道，位于多个补缩模组之间，连通多个补缩模组。所述浇注方法采用上述的浇冒系统，同时采用临界有效质量控制技术。本发明克服了传统底注式浇冒系统横浇道凝固缩短带来的机匣铸件尺寸变形问题，减少了浇注重量。

技术领域

本发明涉及高温合金精密铸造领域，具体地，涉及一种大型薄壁高温合金空心机匣铸件抑制变形浇冒系统及方法。

背景技术

新一代航空发动机为提高推重比而采用日趋复杂的结构设计，对大型复杂薄壁机匣铸件的性能和承温能力提出了越来越高的要求，这促使选用高牌号高温合金整体精密铸造技术成为国际航空发动机制造的主流技术路线。鉴于高温合金密度大，机匣铸件结构上往往采用空心环形结构设计，且存在大量变截面结构。然而，选用更高耐热温度的高温合金材料必然带来铸造成型能力降低和后期矫形性能变差，空心结构与难成型高温合金材料的叠加往往导致大型薄壁高温合金空心机匣铸件整体尺寸精度底，难以满足设计要求，必须改进精密铸造工艺措施，提高大型薄壁高温合金空心机匣铸件的尺寸精度。因此，大型薄壁高温合金空心机匣铸件抑制变形浇冒系统设计方法制约高性能航空发动机研制的关键问题之一。

经对现有技术的文献检索发现：申请号为202010703005.6的中国发明专利，涉及一种高温合金大型机匣铸件底注式浇注系统及浇注方法，提供一种高温合金大型机匣铸件的底注式浇注系统及浇注方法，系统包括浇口杯、直浇道以及与直浇道连通的进浇机构，进浇机构与铸件的外环与内环相连接；方法包括通过引流装置将浇注液引流至进浇机构，再通过进浇机构分别从铸件的上端、底端对铸件进行充型及补缩，以转移铸件的内环以及外环的应力，同时通过进浇机构对铸件外壁由上向下进行充型及补缩，完成高温合金机匣铸件的注浇。该发明提到的底注式浇注系统较好的解决了大型铸件浇注过程紊流和欠铸问题，并能够在一定程度上抑制宏观疏松缺陷的产生。然而，大型机匣铸件存在大量变截面结构，单一的收缩率设计无法解决金属材料凝固收缩带来的铸件变形问题。因此，解决变截面部位凝固收缩协调问题是提高大型薄壁高温合金空心机匣铸件尺寸精度的关键。

申请号为201811469422.8的中国发明专利，涉及一种离心浇注薄壁机匣铸件的浇道装置及其充型方法，该发明浇道装置包括圆盘形横浇道，横浇道之上竖立地粘接有直浇道，横浇道之上还粘接有圆环形内浇道、圆环形外浇道，内浇道、外浇道均围绕于直浇道以外区域，内浇道与外浇道之间还通过若干条搭接浇道连接。该发明增大了流经金属液的压头，能够避免薄壁机匣铸件出现冷隔缺陷，然而无法提高薄壁机匣铸件的尺寸精度。

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大型薄壁高温合金空心机匣铸件抑制变形浇冒系统及方法，解决现有大型薄壁高温合金空心机匣铸件浇冒系统设计和浇注方法方面的不足。

本发明的第一方面，提供一种大型薄壁高温合金空心机匣铸件抑制变形浇冒系统，包括：

大型薄壁高温合金空心机匣铸件抑制变形浇冒系统，其特征在于，包括：

承接浇注液的浇口杯；

直浇道，其进口与所述浇口杯的底部连通；

第一横浇道，由多根浇道组成，多根所述浇道呈放射分布，放射分布的中心为所述第一横浇道的进口，该进口与所述直浇道的出口连通；

多个明冒口，所述明冒口的进口分别与所述第一横浇道的放射分布的出口连通；

多个补缩模组，上端安装所述明冒口，下端设置在机匣铸件上，用于对机匣铸件进行凝固过程补缩；

第二横浇道，位于多个所述补缩模组之间，连通多个所述补缩模组。