熔模精密鑄造的生產(chǎn)過(guò)程及拉伸性能

起動(dòng)噴管為某型號(hào)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的關(guān)鍵部件，與發(fā)動(dòng)機(jī)中導(dǎo)向器采用焊接方式連接，工作時(shí)間不長(zhǎng)，但要求材料具有的抗氧 化腐蝕性，鑄件結(jié)構(gòu)具有空間性，并且內(nèi)部為空心管道，因?yàn)榕c導(dǎo)向器連接，噴口的角度和位置限定嚴(yán)格，要求鑄件的形狀，條件下可采用矯形滿足要求，要求材料要有良好的延性和韌性，故采用了不銹鋼中的鉻一鎳奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9Ti，它具有優(yōu)良的抗氧 化酸均勻腐蝕性，具有良好的延性和韌性以及沖壓性和拉伸性能，并且可焊性好，各種性能均滿足鑄件的工作需要，主要用作發(fā)動(dòng)機(jī)燃油管道、噴管以及潮濕介質(zhì)中工作的零件和焊接件。

鑄件采用熔模鑄造，其內(nèi)部全部為空心管道，因而采用陶芯成形，要求陶芯具有良好的強(qiáng)度、透氣性、化學(xué)相容性和脫除性能，避免斷芯和脫芯困難，同時(shí)采用合理的澆注系統(tǒng)防止鑄件的疏松、澆不足和裂紋等缺陷，在變形問(wèn)題上，采用的組合測(cè)具來(lái)進(jìn)行鑄件的形狀檢測(cè)和冷矯形，較終通過(guò)工藝優(yōu)化，解決了生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，了冶金質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本，提高了鑄件合格率。

1、蠟?zāi)Ｖ苽?/p>

噴管鑄件結(jié)構(gòu)，由管、轉(zhuǎn)接管、長(zhǎng)管頸、長(zhǎng)管頭、短管和凸臺(tái)6個(gè)部分組成，從轉(zhuǎn)接管部位分出兩個(gè)具有空間結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)管和短管，其內(nèi)部全部為中空管道。

鑄件本身結(jié)構(gòu)決定了采用陶芯，但是整體陶芯在模具中的定位存在困難，原因是整體陶芯的變形量要求嚴(yán)，且在模具中如果采用過(guò)多的定位端，壓制過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)斷芯的現(xiàn)象，降低了蠟?zāi)褐瞥晒β剩?jīng)過(guò)實(shí)踐論證，決定將陶芯分體，即長(zhǎng)管頭和短管部分的小孔在模具中采用抽塊的方式預(yù)留蠟?zāi)？?，較后以同直徑的石英玻璃管沿蠟?zāi)ｎA(yù)留的孔洞插入到內(nèi)部陶芯中，這樣不僅降低了陶芯制作難度，且模具壓制中只需設(shè)置2-3個(gè)定位端即可。

2、型殼制備

熔模鑄造型殼質(zhì)量要求高，型殼的強(qiáng)度、透氣性、導(dǎo)熱性、熱震穩(wěn)定性、熱化學(xué)穩(wěn)定性和脫殼性等都會(huì)對(duì)鑄件產(chǎn)生重要影響。型殼是由面層和加固層兩部分組成，型殼面層涂料的作用是形成平整、致密、堅(jiān)實(shí)、光滑的型殼工作面，這對(duì)于鑄件的表面質(zhì)量和輪廓清晰是重要的。為獲得的型殼面層，面層材料采用硅溶膠粘結(jié)劑+大于350目的氧 化錯(cuò)粉。加固層是形成型殼的主體，主要是型殼具有的強(qiáng)度，使型殼在運(yùn)輸、焙燒、澆注過(guò)程中不致開(kāi)裂，背層采用硅溶膠+錯(cuò)英粉涂料，撒砂材料為煤研石，型殼自干12h以上再脫蠟焙燒。

3、澆注工藝

鑄件采用ZG0.1型真空感應(yīng)爐重熔合金并澆注，鑄件的澆注系統(tǒng)是金屬液充型的通道，同時(shí)還要鑄型中金屬液凝固發(fā)生體積收縮后能進(jìn)行的補(bǔ)縮，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)決定了凝固過(guò)程中金屬的流向，直接影響鑄件的成形與補(bǔ)縮。因而良好的澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)是獲得鑄件的先決條件，在該鑄件的試制生產(chǎn)過(guò)程中，其設(shè)計(jì)的總體思想為：隨鑄件的空間形狀布置澆道，并設(shè)置內(nèi)澆道對(duì)長(zhǎng)管頸、長(zhǎng)管頭、短管和管4個(gè)部位進(jìn)行補(bǔ)縮。試制結(jié)果表明，采用此類澆注系統(tǒng)，鑄件充型良好，澆注系統(tǒng)。

型殼溫度和澆注溫度是決定鑄件質(zhì)量的關(guān)鍵因素，對(duì)鑄件的冶金質(zhì)量有著至關(guān)重要的影響。型殼溫度和澆注溫度的設(shè)計(jì)既要考慮到鑄件的充型完整，還應(yīng)考慮到鑄件在凝固過(guò)程中不產(chǎn)生疏松和裂紋等缺陷。研制過(guò)程中采取了不同的型殼溫度和澆注溫度，并對(duì)不同溫度下的研制結(jié)果進(jìn)行了比較。結(jié)果表明：型殼溫度和澆注溫度較高時(shí)，金屬液充型，基本不會(huì)產(chǎn)生澆不足和冷隔等缺陷，但是型殼溫度和澆注溫度過(guò)高，金屬液凝固的時(shí)間增加，在鑄件的熱節(jié)部位，如長(zhǎng)管頸和短管的交叉處，容易產(chǎn)生疏松和熱裂缺陷，如圖5所示。鑄件在凝固時(shí)產(chǎn)生較大的線收縮，而鑄件的熱節(jié)部位由于鑄件線收縮的原因容易產(chǎn)生熱裂。較低的型殼溫度和澆注溫度會(huì)減少疏松和熱裂，但是鑄件充型困難。根據(jù)上面的分析以及反復(fù)試驗(yàn)的結(jié)果，較終將型殼溫度設(shè)計(jì)為900 ~1 000℃，澆注溫度設(shè)計(jì)為1 550~1 600℃，在此溫度條件下，鑄件可獲得較好的冶金質(zhì)量和綜合力學(xué)性能，鑄件成品率較高。

4、陶芯對(duì)鑄件質(zhì)量的影響

鑄件采用硅基陶瓷型芯，硅基陶瓷型芯是一類以石英玻璃粉為基體材料，SiO2為主要成分，方石英為主晶相的陶瓷型芯。其純度高、燒結(jié)溫度低、熱膨脹系數(shù)小、抗熱震性優(yōu)良、易于脫除等優(yōu)點(diǎn)使硅基陶瓷型芯在熔模鑄造中獲得了廣泛的應(yīng)用，有資料稱，在目前使用的陶瓷型芯中，90%以上是硅基陶瓷型芯。但是，在實(shí)際的鑄件澆注過(guò)程中，陶芯的各項(xiàng)性能，如透氣性、化學(xué)相容性、氣孔率和溶出性等性能的高低，往往決定了鑄件的合格率。