一种钴铬钼焊丝细杆的铸造方法与流程

1.本发明涉及焊丝铸造技术领域，特别涉及一种钴铬钼焊丝细杆的铸造方法。


背景技术：

2.钴铬钼合金是一种以钴为基的高温合金， 具有较好的耐磨性，耐腐蚀性，常用在航空发动机上。目前采用熔炼铸造的方式制备杆料，该方法是采用连铸的方式，但是连铸的要求材料的韧性好，这样在持续拉力的作用下才能够保证杆料不断裂，而且为了保证熔浆能够浇铸到连铸的管中，一般要求管径较大。小于8mm的杆料则不能采用连铸设备生产。而钴铬钼焊丝是一种脆性材料，而且直径小于8mm，在现有的工艺上难以进行生产。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种钴铬钼焊丝细杆的铸造方法。
4.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种钴铬钼焊丝细杆的铸造方法，所述铸造方法包括以下步骤：s1：将坩埚和石英管模具均放置在熔炼炉内；s2：在所述坩埚的底部从下往上依次加入mo元素、si元素、cr元素和co元素；s3：关闭所述熔炼炉的炉盖，并对所述熔炼炉进行抽真空；s4：当所述熔炼炉内的真空度达到10pa以下时，接通电源并给所述坩埚和所述石英管模具进行升温；s5：当所述坩埚内的温度达到1300~1500
°
c时，保持所述坩埚中的温度直到所有的金属元素全部融化为止；s6：待金属元素全部融化后再对所述坩埚中金属元素进行精炼；s7：精炼之后在所述坩埚中加入脱氧剂对金属元素进行脱氧，直到所述坩埚中的合金液面平稳无飞溅时完成脱氧；s8：控制所述石英管模具升温并达到600~1000
°
c，此时将所述坩埚中合金液体浇铸到所述石英管模具中的石英管内；s9：浇铸完成后，断开电源，使所述石英管模具在所述熔炼炉中进行第一次冷却；s10：向所述熔炼炉中通入空气，打开所述炉盖，取出所述熔炼炉内的所述石英管模具，然后进行第二次冷却；s11：当所述石英管模具冷却至室温后，破碎所述石英管并取出石英管内的合金细杆。
5.进一步地，所述坩埚中加入的金属元素中，按照质量比计，所述co元素占比为45-57%，所述si元素占比为3-5%，所述cr元素占比为15-20%，所述mo元素占比为25-30%。
6.进一步地，所述坩埚中加入的所述mo元素、所述si元素、所述cr元素和所述co元素均以固体金属块的形式加入。
7.进一步地，所述熔炼炉内，所述坩埚采用阶梯式进行逐步升温。
8.进一步地，所述熔炼炉内，第一次升温的功率控制在3.8~4.2 kw，第二次升温的功率控制在7.8~8.2 kw，第三次升温的功率控制在11.8~12.2 kw，第四次升温的功率控制在15.8~16.2 kw。
9.进一步地，所述坩埚内的温度控制在1300~1500
°
c，所述金属元素融化时间控制在15~30min。
10.进一步地，所述坩埚内的温度控制在1300~1500
°
c，所述金属元素精炼时间控制在10~20min。
11.进一步地，所述脱氧剂为碳，所述s2步骤中，所述坩埚内加入适量的所述脱氧剂；所述s3步骤中，所述炉盖内设置有所述脱氧剂。
12.进一步地，所述石英管的内径为2～7mm，壁厚1～2 mm。
13.进一步地，所述石英管内的所述合金细杆被取出后，所述合金细杆经过磨削加工的最小直径为1.2mm。
14.本发明的有益效果是：通过本方法可以生产出制备直径为2～7mm的钴铬钼焊丝，焊丝表面质量好，采用本方法可加工不同直径的焊丝杆料，直接生产出最小焊丝杆料的直径可达到2mm，制备的焊丝杆料杆料一次成型，可不经过后续加工直接进行焊接，也可后续可经过磨削加工使得焊丝杆料最小直径可达1.2mm。
附图说明
15.图1为本铸造方法的流程图；
具体实施方式
16.下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
17.参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种钴铬钼焊丝细杆的铸造方法，铸造方法包括以下步骤：（1）将坩埚和石英管模具均放置在熔炼炉内。本技术中，钴铬钼焊丝细杆的铸造在熔炼炉内完成，这样做的好处是防止整个加工过程中被氧化，防止最后的成品不合格。熔炼炉为现有技术中的zg-0.01真空熔炼炉，坩埚为现有技术中的镁砂坩埚，石英管模具中的石英管为现有技术中的石英管，耐温为1100℃，单独依次竖直放置在浇铸模具中，从而形成石英管模具。
18.（2）在坩埚的底部从下往上依次加入mo元素、si元素、cr元素和co元素；坩埚中加入的金属元素中，按照质量比计，co元素占比为45-57%，si元素占比为3-5%，cr元素占比为15-20%，mo元素占比为25-30%。坩埚中加入的mo元素、si元素、cr元素和co元素均以固体金属块的形式加入。本技术中，钴块中钴的纯度不小于99.95%，铬块中铬的纯度不小于99%，钼块中钼的纯度不小于99.95%，硅块中硅的纯度不小于99.2%。
19.（3）关闭熔炼炉的炉盖，并对熔炼炉进行抽真空。抽真空有两个目的，一是可以减
少热量传递到熔炼炉上，二是将熔炼炉中的空气排出去，减少空气中的氧气在高温下氧化金属。
20.（4）当熔炼炉内的真空度达到10pa以下时，接通电源并给坩埚和石英管模具进行升温；熔炼炉内，坩埚采用阶梯式进行逐步升温，石英管模具采用电热丝加热。熔炼炉内，坩埚第一次升温的功率控制在3.8~4.2 kw，坩埚第二次升温的功率控制在7.8~8.2 kw，坩埚第三次升温的功率控制在11.8~12.2 kw，坩埚第四次升温的功率控制在15.8~16.2 kw。其中，在本技术中，采用四个阶段进行升温，第一阶段升温的功率为4 kw，第二阶段升温的功率为8 kw，第三阶段升温的功率为12kw，第四阶段升温的功率为16 kw，在熔炼炉内，前一阶段的温度稳定后再进行更换更大的功率进行升温工作，这样防止坩埚和石英管模具在升温过程中损坏。升温速率采用阶梯式逐步升温就可以了，具体情况会根据坩埚与线圈的匹配程度来进行调整。
21.（5）当坩埚内的温度达到1300~1500
°
c时，保持坩埚中的温度直到所有的金属元素全部融化为止；坩埚内的温度控制在1300~1500
°
c，金属元素融化时间控制在15~30min。一般情况下，固体金属块的mo元素、si元素、cr元素和co元素在1300~1500
°
c的温度下，常用的温度范围是1400~1500
°
c，用时10min左右就能完全熔化，为了保证熔化更彻底，因此时间控制在15~30min之间。
22.（6）待金属元素全部融化后再对坩埚中金属元素进行精炼；坩埚内的温度控制在1300~1500
°
c，金属元素精炼时间控制在10~20min。精炼过程中，合金液体中低熔点杂质如o、n、c和硫化物等，基本能够挥发，部分发生化学反应后变成气体溢出坩埚。
23.（7）精炼之后在坩埚中加入脱氧剂对金属元素进行脱氧，直到坩埚中的合金液面平稳无飞溅时完成脱氧；脱氧剂为碳，（2）步骤中，坩埚内加入适量的脱氧剂；（3）步骤中，炉盖内设置有脱氧剂。其中碳采用的是块状碳。通过碳完成脱氧，从而将合金液体中的氧元素除去，防止合金细杆被氧化。如果脱氧不彻底，有可能使合金液体中有氧化物残留，致使钴基合金氧含量超标，合金细杆脆性增大，容易在取料时造成杆料脆断。本步骤中的所加入的脱氧剂是将炉盖内的脱氧剂加入到坩埚中。在（2）步骤中，加入各种元素的同时在也要在坩埚的各个部位加适量碳，称为底炭，目的也是为了脱氧。（3）步骤中，在炉盖上方也要加入一定量的碳，称为顶碳，顶碳只是放置在炉盖中，在脱氧时（8）步中视液面反应情况逐颗加入。
24.（8）控制石英管模具升温并达到600~1000
°
c，此时将坩埚中合金液体浇铸到石英管模具中的石英管内。石英管的内径为2～7mm，壁厚1～2 mm。石英管为两端开口的通管。在本技术中，石英管的内径有2mm、3mm、4mm、5mm、6mm和7mm，常用的石英管壁厚有1mm、1.5mm和2mm，石英管的长度根据产品的需求定。由于石英管的内径很小，合金液体进入到石英管内就会凝固，这样导致制造的合金细杆很短，为了得到更长的合金细杆，因此石英管需要被加热，合金液体在石英管内可以流动。这样可制造更长的合金细杆。
25.（9）浇铸完成后，断开电源，使石英管模具在熔炼炉中进行第一次冷却。第一次冷却在熔炼炉中进行，这样防止熔融状态下的合金液体被氧化，当合金细杆的温度在空气中不被氧化时，此时再向熔炼炉内通入空气，将石英管模具转至熔炼炉外侧进行冷却。
26.（10）向熔炼炉中通入空气，打开炉盖，取出熔炼炉内的石英管模具，然后进行第二次冷却。熔炼炉外侧进行第二次冷却可以加快冷却速度，最终壳冷却至室温。
27.（11）当石英管模具冷却至室温后，破碎石英管并取出石英管内的合金细杆。合金
细杆的直径小，不方便从石英管中取出，因此，本专中的石英管属于一次性耗材，需要将石英管破碎后再取出合金细杆。石英管内的合金细杆被取出后，合金细杆经过磨削加工，合金细杆的产品最小直径为1.2mm。
28.本技术中，将电解钴、铬、钼、硅四种金属按照金属饱和蒸汽压和熔点的高低顺序加入到熔炼炉中，关闭炉盖，开启真空阀，当真空度小于10pa时，开始加热，逐级升高功率，直到金属融化。将石英管加热到600~1000
°
c，熔炼完成后，将合金液体浇铸到石英管模具的石英管中，待合金液体全部充满模具后，经冷却后脱模，得到小尺寸杆料。采用本方法可加工不同直径的焊丝杆料，直接生产出最小焊丝杆料的直径可达到2mm，制备的焊丝杆料杆料一次成型，可不经过后续加工直接进行焊接使用。
29.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

技术特征：
1.一种钴铬钼焊丝细杆的铸造方法，其特征在于：所述铸造方法包括以下步骤：s1：将坩埚和石英管模具均放置在熔炼炉内；s2：在所述坩埚的底部从下往上依次加入mo元素、si元素、cr元素和co元素；s3：关闭所述熔炼炉的炉盖，并对所述熔炼炉进行抽真空；s4：当所述熔炼炉内的真空度达到10pa以下时，接通电源并给所述坩埚和所述石英管模具进行升温；s5：当所述坩埚内的温度达到1300~1500
°
c时，保持所述坩埚中的温度直到所有的金属元素全部融化为止；s6：待金属元素全部融化后再对所述坩埚中金属元素进行精炼；s7：精炼之后在所述坩埚中加入脱氧剂对金属元素进行脱氧，直到所述坩埚中的合金液面平稳无飞溅时完成脱氧；s8：控制所述石英管模具升温并达到600~1000
°
c，此时将所述坩埚中合金液体浇铸到所述石英管模具中的石英管内；s9：浇铸完成后，断开电源，使所述石英管模具在所述熔炼炉中进行第一次冷却；s10：向所述熔炼炉中通入空气，打开所述炉盖，取出所述熔炼炉内的所述石英管模具，然后进行第二次冷却；s11：当所述石英管模具冷却至室温后，破碎所述石英管并取出石英管内的合金细杆。2.根据权利要求1所述的一种钴铬钼焊丝细杆的铸造方法，其特征在于：所述坩埚中加入的金属元素中，按照质量比计，所述co元素占比为45-57%，所述si元素占比为3-5%，所述cr元素占比为15-20%，所述mo元素占比为25-30%。3.根据权利要求2所述的一种钴铬钼焊丝细杆的铸造方法，其特征在于：所述坩埚中加入的所述mo元素、所述si元素、所述cr元素和所述co元素均以固体金属块的形式加入。4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种钴铬钼焊丝细杆的铸造方法，其特征在于：所述熔炼炉内，所述坩埚采用阶梯式进行逐步升温。5. 根据权利要求4所述的一种钴铬钼焊丝细杆的铸造方法，其特征在于：所述熔炼炉内，第一次升温的功率控制在3.8~4.2 kw，第二次升温的功率控制在7.8~8.2 kw，第三次升温的功率控制在11.8~12.2 kw，第四次升温的功率控制在15.8~16.2 kw。6.根据权利要求1-3中任一项所述的一种钴铬钼焊丝细杆的铸造方法，其特征在于：所述坩埚内的温度控制在1300~1500
°
c，所述金属元素融化时间控制在15~30min。7.根据权利要求1-3中任一项所述的一种钴铬钼焊丝细杆的铸造方法，其特征在于：所述坩埚内的温度控制在1300~1500
°
c，所述金属元素精炼时间控制在10~20min。8.根据权利要求1-3中任一项所述的一种钴铬钼焊丝细杆的铸造方法，其特征在于：所述脱氧剂为碳，所述s2步骤中，所述坩埚内加入适量的所述脱氧剂；所述s3步骤中，所述炉盖内设置有所述脱氧剂。9. 根据权利要求1-3中任一项所述的一种钴铬钼焊丝细杆的铸造方法，其特征在于：所述石英管的内径为2～7mm，壁厚1～2 mm。10.根据权利要求1-3中任一项所述的一种钴铬钼焊丝细杆的铸造方法，其特征在于：所述石英管内的所述合金细杆被取出后，所述合金细杆经过磨削加工的最小直径为1.2mm。

技术总结
本发明公开了一种钴铬钼焊丝细杆的铸造方法，属于焊丝铸造技术领域，铸造方法包括以下步骤：将坩埚和石英管模具均放置在熔炼炉内；在坩埚加入合金元素；关闭熔炼炉的炉盖，并对熔炼炉进行抽真空；当熔炼炉内的真空度达到10Pa以下时进行升温；当温度达到1300


技术研发人员：任柴 彭琳茜 李剑 杨全科
受保护的技术使用者：成都虹波实业股份有限公司
技术研发日：2023.08.29
技术公布日：2023/9/23