一种镂空薄壁ZTC4框架的熔模铸造工艺研究

发布时间：2019-07-25 10:50

【摘要】：研究了一种镂空薄壁环状ZTC4框架的熔模铸造工艺。铸件轮廓尺寸为φ345 mm×150 mm,最小壁厚为2.5mm,环面为菱形镂空结构。利用华铸CAE软件对该铸件充型过程中的温度场及缩孔、缩松分布进行了数值模拟,并根据模拟结果优化了浇注系统,进行了铸件生产,得到了质量合格的铸件。
【图文】：

架结构示意图，该铸件为镂空、薄壁、环状结构，由上、下两安装边及中间菱形镂空结构组成。铸件轮廓尺寸为鐖３４５ｍｍ×１５０ｍｍ，上、下两安装边的厚度均为３ｍｍ，中间菱形镂空结构厚度为２．５ｍｍ，宽度为５ｍｍ。该铸件在铸造过程中存在３个难点：①镂空薄壁结构使液态金属充型过程中分流严重，流动阻力增大，冷却速度加快，流动性下降，容易造成浇不足和流痕；②铸件存在大量局部热节，在铸造过程中容易出现缩孔、缩松等缺陷；③薄壁环形结构导致铸件在冷却过程中容易变形。图１ＺＴＣ４框架结构示意图２铸造工艺分析２．１拟定工艺方案针对该钛合金铸件，拟定两种工艺方案。工艺方案１（见图２ａ），直浇道直径为５０ｍｍ，横浇道厚度为２０１３０２精密铸造特种铸造及有色合金２０１６年第３６卷第１２期

一种镂空薄壁ZTC4框架的熔模铸造工艺研究

内表１铸件和型壳材料的热物性参数材料液相线温度／℃固相线温度／℃比热容／（ｋＪ·ｋｇ－１·Ｋ－１）导热系数／（Ｗ·ｍ－１·Ｋ－１）粘度／（１０－３Ｐａ·ｓ）屈服强度／ＭＰａ热膨胀系数／（×１０－６Ｋ－１））Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ１６５０１６０００．５～１．１７．２～３４．８２．３～３．２８～８２７８．６～１２．６型壳－－０．８～１．３３０．６～１．１－－１３．３冷却１００ｍｉｎ，脱壳后冷却３０ｍｉｎ。图３和图４分别为工艺方案１和工艺方案２的充型过程模拟结果。可以看出，两种工艺方案中金属液均由下往上流动直至充满型腔，充型过程平稳迅速，，铸件成形完整。方案１中出气孔尺寸较小，其冷却速度快于上部安装边，金属液凝固过快难以对铸件进行补缩，铸件容易产生缩孔、缩松等缺陷；而方案２中由于冒口厚度显著大于上部安装边的壁厚，其冷却速度较慢，从而使得铸件在凝固过程中补缩金属量充足，因此方案２拥有更强的补缩能力，更有助于减少缩孔、缩松等缺陷的产生。图５为工艺方案１和工艺方案２凝固后缩孔、缩松（ａ）ｔ＝１．６ｓ（ｂ）ｔ＝２．０ｓ（ｃ）ｔ＝２．４ｓ图３工艺方案１充型过程模拟（ａ）ｔ＝１．６ｓ（ｂ）ｔ＝２．０ｓ（ｃ）ｔ＝２．４ｓ图４工艺方案２充型过程模拟１３０３一种镂空薄壁ＺＴＣ４框架的熔模铸造工艺研究司永超等
【作者单位】：北京航空材料研究院北京市钛合金精密成形工程技术研究中心;
【分类号】：TG292

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