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    熔模精 密铸造的生产过程及拉伸性能

    作者:高新铸业 日期:2019-03-04
    内容摘要:起动喷 管为某型号涡扇发动机启动时的关键部件,与发动 机中导向器采用焊接方式连接,工作时间不长,但要求 材料具有一定的抗氧 化腐蚀性,铸件结构具有空间性,并且内部为空心管道,因

    起动喷 管为某型号涡扇发动机启动时的关键部件,与发动 机中导向器采用焊接方式连接,工作时间不长,但要求 材料具有一定的抗氧 化腐蚀性,铸件结构具有空间性,并且内部为空心管道,因为与导向器连接,喷口的 角度和位置限定严格,要求铸 件的形状必须精确,必要条 件下可采用矫形满足要求,要求材 料要有良好的延性和韧性,故采用 了不锈钢中的铬一镍奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti,它具有优良的抗氧 化酸均匀腐蚀性,具有良 好的延性和韧性以及冲压性和拉伸性能,并且可焊性好,各种性 能均满足铸件的工作需要,主要用 作发动机燃油管道、喷管以 及潮湿介质中工作的零件和焊接件。

    铸件采 用熔模精密铸造,其内部 全部为空心管道,因而必 须采用陶芯成形,要求陶 芯具有良好的强度、透气性、化学相 容性和脱除性能,避免断芯和脱芯困难,同时采 用合理的浇注系统防止铸件的疏松、浇不足和裂纹等缺陷,在变形问题上,采用独 特的组合测具来进行铸件的形状检测和冷矫形,较终通过工艺优化,解决了 生产过程中出现的问题,保证了冶金质量,降低了生产成本,提高了铸件合格率。

    1、蜡模制备

    喷管铸件结构,由进口管、转接管、长管颈、长管头、短管和凸台6个部分组成,从转接 管部位分出两个具有一定空间结构的长管和短管,其内部 全部为中空管道。

    铸件本 身结构决定了必须采用陶芯,但是整 体陶芯在模具中的定位存在困难,原因是 整体陶芯的变形量要求严,且在模 具中如果采用过多的定位端,压制过 程中会出现断芯的现象,大大降 低了蜡模压制成功率,经过实践论证,决定将陶芯分体,即长管 头和短管部分的小孔在模具中采用抽块的方式预留蜡模孔,较后以 同直径的石英玻璃管沿蜡模预留的孔洞插入到内部陶芯中,这样不 仅降低了陶芯制作难度,且模具 压制中只需设置2-3个定位端即可。

    2、型壳制备

    熔模精 密铸造型壳质量要求高,型壳的强度、透气性、导热性、热震稳定性、热化学 稳定性和脱壳性等都会对铸件产生重要影响。型壳是 由面层和加固层两部分组成,型壳面 层涂料的作用是形成平整、致密、坚实、光滑的型壳工作面,这对于 保证铸件的表面质量和轮廓清晰是十分重要的。为获得 高质量的型壳面层,面层材 料采用硅溶胶粘结剂+大于350目的氧 化错粉。加固层 是形成型壳的主体,主要是 保证型壳具有一定的强度,使型壳在运输、焙烧、浇注过程中不致开裂,背层采用硅溶胶+错英粉涂料,撒砂材料为煤研石,型壳自干12h以上再脱蜡焙烧。

    3、浇注工艺

    铸件采用ZG0.1型真空 感应炉重熔合金并浇注,铸件的 浇注系统是金属液充型的通道,同时还 要保证铸型中金属液凝固发生体积收缩后能进行有效的补缩,浇注系 统的设计决定了凝固过程中金属的流向,直接影 响铸件的成形与补缩。因而良 好的浇注系统设计是获得优质铸件的先决条件,在该铸 件的试制生产过程中,其设计的总体思想为:随铸件 的空间形状布置浇道,并设置 内浇道对长管颈、长管头、短管和进口管4个部位进行补缩。试制结果表明,采用此类浇注系统,铸件充型良好,浇注系统。

    型壳温 度和浇注温度是决定铸件质量的关键因素,对铸件 的冶金质量有着至关重要的影响。型壳温 度和浇注温度的设计既要考虑到铸件的充型完整,还应考 虑到铸件在凝固过程中不产生疏松和裂纹等缺陷。研制过 程中采取了不同的型壳温度和浇注温度,并对不 同温度下的研制结果进行了比较。结果表明:型壳温 度和浇注温度较高时,金属液充型能力强,基本不 会产生浇不足和冷隔等缺陷,但是型 壳温度和浇注温度过高,金属液 凝固的时间增加,在铸件的热节部位,如长管 颈和短管的交叉处,容易产 生疏松和热裂缺陷,如图5所示。铸件在 凝固时产生较大的线收缩,而铸件 的热节部位由于铸件线收缩的原因容易产生热裂。较低的 型壳温度和浇注温度会减少疏松和热裂,但是铸件充型困难。根据上 面的分析以及反复试验的结果,较终将 型壳温度设计为900 ~1 000℃,浇注温度设计为1 550~1 600℃,在此温度条件下,铸件可 获得较好的冶金质量和综合力学性能,铸件成品率较高。

    4、陶芯对 铸件质量的影响

    铸件采 用硅基陶瓷型芯,硅基陶 瓷型芯是一类以石英玻璃粉为基体材料,SiO2为主要成分,方石英 为主晶相的陶瓷型芯。其纯度高、烧结温度低、热膨胀系数小、抗热震性优良、易于脱 除等优点使硅基陶瓷型芯在熔模铸造中获得了广泛的应用,有资料称,在目前 使用的陶瓷型芯中,90%以上是硅基陶瓷型芯。但是,在实际 的铸件浇注过程中,陶芯的各项性能,如透气性、化学相容性、气孔率 和溶出性等性能的高低,往往决 定了铸件的合格率。


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