熔模精密鑄造的生產過程及拉伸性能

起動噴管為某型號渦扇發動機啟動時的關鍵部件，與發動機中導向器采用焊接方式連接，工作時間不長，但要求材料具有的抗氧 化腐蝕性，鑄件結構具有空間性，并且內部為空心管道，因為與導向器連接，噴口的角度和位置限定嚴格，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，主要用作發動機燃油管道、噴管以及潮濕介質中工作的零件和焊接件。

鑄件采用熔模鑄造，其內部全部為空心管道，因而采用陶芯成形，要求陶芯具有良好的強度、透氣性、化學相容性和脫除性能，避免斷芯和脫芯困難，同時采用合理的澆注系統防止鑄件的疏松、澆不足和裂紋等缺陷，在變形問題上，采用的組合測具來進行鑄件的形狀檢測和冷矯形，較終通過工藝優化，解決了生產過程中出現的問題，了冶金質量，降低了生產成本，提高了鑄件合格率。

1、蠟模制備

噴管鑄件結構，由管、轉接管、長管頸、長管頭、短管和凸臺6個部分組成，從轉接管部位分出兩個具有空間結構的長管和短管，其內部全部為中空管道。

鑄件本身結構決定了采用陶芯，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，且在模具中如果采用過多的定位端，壓制過程中會出現斷芯的現象，降低了蠟模壓制成功率，經過實踐論證，決定將陶芯分體，即長管頭和短管部分的小孔在模具中采用抽塊的方式預留蠟模孔，較后以同直徑的石英玻璃管沿蠟模預留的孔洞插入到內部陶芯中，這樣不僅降低了陶芯制作難度，且模具壓制中只需設置2-3個定位端即可。

2、型殼制備

熔模鑄造型殼質量要求高，型殼的強度、透氣性、導熱性、熱震穩定性、熱化學穩定性和脫殼性等都會對鑄件產生重要影響。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、堅實、光滑的型殼工作面，這對于鑄件的表面質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劑+大于350目的氧 化錯粉。加固層是形成型殼的主體，主要是型殼具有的強度，使型殼在運輸、焙燒、澆注過程中不致開裂，背層采用硅溶膠+錯英粉涂料，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型真空感應爐重熔合金并澆注，鑄件的澆注系統是金屬液充型的通道，同時還要鑄型中金屬液凝固發生體積收縮后能進行的補縮，澆注系統的設計決定了凝固過程中金屬的流向，直接影響鑄件的成形與補縮。因而良好的澆注系統設計是獲得鑄件的先決條件，在該鑄件的試制生產過程中，其設計的總體思想為：隨鑄件的空間形狀布置澆道，并設置內澆道對長管頸、長管頭、短管和管4個部位進行補縮。試制結果表明，采用此類澆注系統，鑄件充型良好，澆注系統。

型殼溫度和澆注溫度是決定鑄件質量的關鍵因素，對鑄件的冶金質量有著至關重要的影響。型殼溫度和澆注溫度的設計既要考慮到鑄件的充型完整，還應考慮到鑄件在凝固過程中不產生疏松和裂紋等缺陷。研制過程中采取了不同的型殼溫度和澆注溫度，并對不同溫度下的研制結果進行了比較。結果表明：型殼溫度和澆注溫度較高時，金屬液充型，基本不會產生澆不足和冷隔等缺陷，但是型殼溫度和澆注溫度過高，金屬液凝固的時間增加，在鑄件的熱節部位，如長管頸和短管的交叉處，容易產生疏松和熱裂缺陷，如圖5所示。鑄件在凝固時產生較大的線收縮，而鑄件的熱節部位由于鑄件線收縮的原因容易產生熱裂。較低的型殼溫度和澆注溫度會減少疏松和熱裂，但是鑄件充型困難。根據上面的分析以及反復試驗的結果，較終將型殼溫度設計為900 ~1 000℃，澆注溫度設計為1 550~1 600℃，在此溫度條件下，鑄件可獲得較好的冶金質量和綜合力學性能，鑄件成品率較高。

4、陶芯對鑄件質量的影響

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、燒結溫度低、熱膨脹系數小、抗熱震性優良、易于脫除等優點使硅基陶瓷型芯在熔模鑄造中獲得了廣泛的應用，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，在實際的鑄件澆注過程中，陶芯的各項性能，如透氣性、化學相容性、氣孔率和溶出性等性能的高低，往往決定了鑄件的合格率。