一种用于航空异形管铸件的热等静压工艺的制作方法

本发明涉及精密铸造技术领域，具体涉及一种用于航空异形管铸件热等静压工艺。

背景技术：

航空燃油系统的异形管整体呈s型，设计既要考虑高压腐蚀的工作环境，又要考虑燃油经济因素，对其结构设计限制较大。通常采用整体铸造，产品平均设计壁厚1～2.5mm。由于铸件壁厚较薄，熔模铸造浇注过程中铸件冷却速度较快，浇注系统的排气和补缩能力难以充分发挥，造成气孔、缩松等缺陷，难以满足航空标准要求。工艺改善常以复杂的多浇口充型和补缩来消除欠铸、缩松等缺陷，但这导致工艺难度大，成本高，改善效果常难及预期。

航空燃油系统的异形管常用x22crni17或同型马氏体耐蚀不锈钢，670℃～690℃高温回火态下力学性能要求如附图1。该型材料力学性能易受化学成分微小波动的影响，实际生产中常有屈服性能不合格的问题，给铸件的开发带来较大的阻碍。现有航空异形管铸件铸造工艺设计较复杂，出品率低，开发成本高，且内部气孔和缩松缺陷等级常难以满足航空标准要求。

热等静压(hotisostaticpressing，简称hip)工艺是将制品放置到密闭的容器中，向制品施加各向同等的压力，同时施以高温，在高温高压的作用下，制品得以烧结和致密化。热等静压是高性能材料生产和新材料开发不可或缺的手段；热等静压可以直接粉末成型，粉末装入包套中(类似模具作用)，包套可以采用金属或陶瓷制作，然后使用氮气、氩气作加压介质，使粉末直接加热加压烧结成型的粉末冶金工艺；或者将成型后的铸件；包括铝合金、钛合金、高温合金等缩松缩孔的铸件进行热致密化处理。当前，热等静压机主要应用于高温合金涡轮叶片等薄壁片状产品以及铸钛机匣以及涡轮增压器等体积较大的铝合金铸件，经热等静压致密化处理可消除内部疏松和缩孔，提高性能、可靠性和使用寿命。主要因为热等静压机对铸件体表面两侧的压力均等、体表外露，能够形成较好的净成形体。而对于异形薄壁管状体由于受到的温度、压力等参数的苛刻要求以及管状曲面部位的结构异形及应力集中问题严重等等难题，采用热等静压工艺导致产品容易出现不规则裂纹，故此多不采用该技术。

技术实现要素：

为了解决现有技术的问题，消除薄壁、体长异形铸件的浇注过程中出现气孔、缩松等缺陷，规避当前常规采用多浇口充型和补缩工艺的成本高、操作不便等不利因素，特提供一种热等静压工艺，适用于x22crni17或同型马氏体耐蚀不锈钢熔模精密铸造航空长管铸件，包含热等静压和后续回火，闭合铸件内部气孔、缩松等缺陷，提高铸件材料的强度和塑性，得到高质量的熔模精密铸件。

本发明提供的技术方案是：

一种用于航空异形管铸件的热等静压工艺，

第一步，铸件制造，获得s型航空油管的铸件；

第二步，高温回火：铸件置入热处理炉中，进行回火处理，冷却；

第三步，热等静压：铸件置入热等静压炉中，在氩气保护下升温，工艺压力105-110mpa，升温速率4.5-5℃/min，在1100-1200℃温度下处理，之后冷却到小于280℃时出炉空冷；

第四步，高温回火：铸件置入热处理炉中，进行回火处理，冷却。

具体的，所述第二步，高温回火：铸件置入热处理炉中，在670-690℃进行高温回火处理80-100分钟，空冷冷却。

具体的，所述第四步，高温回火：铸件置入热处理炉中，在670-690℃进行高温回火处理80-100分钟，空冷冷却。

具体的，第三步，热等静压：铸件置入热等静压炉中，在氩气保护下升温，工艺压力106.5mpa，升温速率4.8℃/min，在1045℃温度下处理130分钟，之后以12℃/min速率冷却到小于280℃时出炉空冷。

具体的，第一步，铸件制造：采用熔模铸造工艺，熔炼x22crni17合金或马氏体耐蚀不锈钢浇注s型航空异形管铸件的模壳，切割去除浇注系统后获得s型航空油管铸件。

优选的，高温回火：铸件置入热处理炉中，在675℃进行高温回火处理85分钟，空冷冷却。

热等静压技术是精密铸造领域的重要特种工艺，航空燃油系统的异形管通过热等静压处理，铸件内部的气孔和缩松缺陷大部分可被较消除，使铸件内部致密，质量满足航空标准。同时，致密的内部组织亦有利于铸件材料强度和塑性的提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为s型航空油管的铸件在670℃～690℃高温回火态下力学性能要求。

图2为s型航空油管的铸件在热等静压工序前的气孔和缩松缺陷要求和检测结果。

图3为s型航空油管的铸件在热等静压工序前后的力学性能检测结果。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

一种用于航空异形管铸件的热等静压工艺，

第一步，铸件制造：采用熔模铸造工艺，熔炼x22crni17合金浇注一种s型航空异形管铸件的模壳，铸件外观尺寸切割去除浇注系统后获得s型航空油管的铸件；

第二步，高温回火：铸件置入井式热处理炉中，在675℃进行高温回火处理85分钟，空冷冷却；

第三步，射线检测：铸件进行射线检测内部气孔和缩松缺陷，结果如图2；

第四步，性能测试：进行力学性能测试，结果如图3；

第五步，热等静压：铸件置入热等静压炉中，在氩气保护下升温，工艺压力106.5mpa，升温速率4.8℃/min，在1045℃温度下处理130分钟。之后以12℃/min速率冷却到小于280℃时出炉空冷；

第六步，高温回火：铸件再次置入井式热处理炉中，在675℃进行高温回火处理85分钟，空冷冷却；

第七步，射线检测：铸件再次进行射线检测内部气孔和缩松缺陷，结果如图2；

第八步，性能测试：进行热等静压后铸件的力学性能检测，结果如图3。

通过观察附图2和附图3数据，热等静压后铸件内部气孔和缩松缺陷大部分被闭合。气孔缺陷等级和缩松缺陷等级，改善效果可至少提高1个等级，力学性能也有明显提升，尤其对屈服性能改善较佳。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种用于航空异形管铸件的热等静压工艺，其特征在于，

第一步，铸件制造，获得s型航空油管的铸件；

第二步，高温回火：铸件置入热处理炉中，进行回火处理，冷却；

第三步，热等静压：铸件置入热等静压炉中，在氩气保护下升温，工艺压力105-110mpa，升温速率4.5-5℃/min，在1100-1200℃温度下处理，之后冷却到小于280℃时出炉空冷；

第四步，高温回火：铸件置入热处理炉中，进行回火处理，冷却。

2.根据权利要求1所述用于航空异形管铸件的热等静压工艺，其特征在于，

所述第二步，高温回火：铸件置入热处理炉中，在670-690℃进行高温回火处理80-100分钟，空冷冷却。

3.根据权利要求1所述用于航空异形管铸件的热等静压工艺，其特征在于，

所述第四步，高温回火：铸件置入热处理炉中，在670-690℃进行高温回火处理80-100分钟，空冷冷却。

4.根据权利要求1所述用于航空异形管铸件的热等静压工艺，其特征在于，

第三步，热等静压：铸件置入热等静压炉中，在氩气保护下升温，工艺压力106.5mpa，升温速率4.8℃/min，在1045℃温度下处理130分钟，之后以12℃/min速率冷却到小于280℃时出炉空冷。

5.根据权利要求1所述用于航空异形管铸件的热等静压工艺，其特征在于，

第一步，铸件制造：采用熔模铸造工艺，熔炼x22crni17合金或马氏体耐蚀不锈钢浇注s型航空异形管铸件的模壳，切割去除浇注系统后获得s型航空油管的铸件。

6.根据权利要求2或3所述用于航空异形管铸件的热等静压工艺，其特征在于，

高温回火：铸件置入热处理炉中，在675℃进行高温回火处理85分钟，空冷冷却。

技术总结
本发明涉及精密铸造技术领域，具体涉及一种用于航空异形管铸件热等静压工艺。一种用于航空异形管铸件的热等静压工艺，第一步，铸件制造，获得S型航空油管的铸件；第二步，高温回火：铸件置入热处理炉中，进行回火处理，冷却；第三步，热等静压：铸件置入热等静压炉中，在氩气保护下升温，工艺压力105‑110MPa，升温速率4.5‑5℃/min，在1100‑1200℃温度下处理，之后冷却到小于280℃时出炉空冷；第四步，高温回火：铸件置入热处理炉中，进行回火处理，冷却。本发明包含热等静压和后续回火，可闭合铸件内部气孔、缩松等缺陷，提高了铸件材料的强度和塑性，得到了高质量的熔模精密铸件。

技术研发人员：高希瑞;李龙;杨秀敏;唐娜
受保护的技术使用者：浙江工业职业技术学院
技术研发日：2020.10.21
技术公布日：2021.01.15