[发明专利]大型高温合金机匣铸件快速充型浇冒系统及浇注方法

说明书

本发明提供一种大型高温合金机匣铸件快速充型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；陶瓷挡渣网，设置在直浇道和浇口杯之间；多个补缩模组，设置在机匣铸件上侧，用于对机匣铸件进行凝固过程补缩；横浇道，位于多个补缩模组之间，连通多个补缩模组。本发明上述浇冒系统和浇注方法，摒弃了传统上大型高温合金机匣铸件的上下双环形横浇道设计和底注式充型方式，减少了充填复杂浇冒系统的金属液，提供了工艺出品率的同时，还能够确保金属熔体快速充填机匣铸件整个型腔和减少热量损失，熔体前沿仅有一次交汇机会，能够大幅减少熔体多头交汇对冲产生的氧化膜缺陷，显著提高了铸件冶金质量。

技术领域

本发明涉及高温合金精密铸造领域，具体地，涉及一种大型高温合金机匣铸件快速充型浇冒系统及浇注方法。

背景技术

大型机匣构件是航空发动机主要承力结构之一，根据承温能力和服役载荷需求分类，可分为钛合金机匣和高温合金机匣。工程上，钛合金机匣往往采用离心铸造精密成型，其浇冒系统设计相对简单，而高温合金在离心力作用下，极易出现元素宏观偏析，因此成型方式主要选用重力精密铸造，由于大型机匣类铸件尺寸较大，金属熔体充型流程长，熔体降温快，尤其对于结晶温度间隔大高温合金材料，需要设计快速充型浇冒系统，解决其快速充型与冶金质量控制难题。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问题，能够应用于一部分低牌号高温合金材料精密成型。然而，该浇注系统设计增加了熔体充型前的流程，分布式内浇口设计也不利于熔体快速充型。因此，难以适用于结晶温度间隔大的高温合金精密成型。

经检索，侯正乾等在2019年的《特种铸造及有色合金》第4期第39卷的第414-417页中报道了动力涡轮机匣熔模铸造浇注系统优化设计与应用验证，设计了内充型与半包裹式浇冒系统，解决了机匣铸件宏观缩孔缩松问题。然而，该浇冒系统设计存在多个金属液流对冲，极易产生氧化膜缺陷，降低机匣铸件疲劳性能，在应用于高性能航空发动机机匣铸件研制时，需要进一步优化浇冒系统设计以提高长时服役可靠性。

发明内容

针对现有大型高温合金机匣铸件浇冒系统设计和浇注方法方面的不足，本发明的目的是提供一种大型高温合金机匣铸件快速充型浇冒系统和浇注方法。

根据本发明的一个方面，提供一种大型高温合金机匣铸件快速充型浇冒系统，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；

陶瓷挡渣网，设置在所述直浇道和所述浇口杯之间；

多个补缩模组，设置在机匣铸件上侧，用于对所述机匣铸件进行凝固过程补缩；

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。

优选地，所述浇口杯为倒立圆台型浇口杯，所述倒立圆台型浇口杯的下圆与所述直浇道直径相同，上圆直径是所述直浇道直径的2-3倍，所述倒立圆台型浇口杯高度为1.5-3倍下圆直径。

优选地，所述直浇道可以是多个补缩模组中之一，具体的，选择模数最大的其中一个密集补缩模组作为直浇道。多个补缩模组根据机匣铸件的形状竖直设置，形成密集补缩模组。单个补缩模组的模数是机匣铸件对应部位模数的1.5-2倍。

优选地，所述浇冒系统还包括锲型结构，所述补缩模组通过锲型结构与机匣铸件相连。