精鑄葉片熔模鑄造工藝研究

陳雷

摘? 要：為了保證精鑄葉片有良好的制造質(zhì)量，應(yīng)認(rèn)識到精鑄葉片零部件型殼質(zhì)量的重要性，并能結(jié)合精鑄葉片運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境特點以及精鑄葉片制造工藝特點，制定科學(xué)的精鑄葉片零部件熔模鑄造方案。本文就精鑄葉片零部件熔模鑄造工藝制模、制殼過程進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：精鑄葉片;鑄造;熔模;工藝

在當(dāng)前航空發(fā)動機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)階段中，精鑄葉片是運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)最為嚴(yán)苛的轉(zhuǎn)動零部件，尤其是溫度條件、所受應(yīng)力大小以及綜合環(huán)境條件方面的復(fù)雜度尤為明顯。因此也就需要制造人員能重點做好精鑄葉片的制造操作，保證精鑄葉片的制造質(zhì)量。

1 蠟?zāi)褐撇僮?/p>

由于精鑄葉片運(yùn)行工況較為嚴(yán)苛，因此也就需要精鑄葉片制造工藝能具有良好的科學(xué)性以及規(guī)范性，嚴(yán)格控制好精鑄葉片制造細(xì)節(jié)，讓精鑄葉片整體質(zhì)量得以強(qiáng)化。

在進(jìn)行精鑄葉片制造的階段中，蠟?zāi)Ｊ氰T件結(jié)構(gòu)、外形最為直觀的體現(xiàn)，因此蠟?zāi)５馁|(zhì)量也就會影響到精鑄葉片零部件鑄件的實際尺寸精度。因此也就需要對制模材料的質(zhì)量進(jìn)行更為嚴(yán)格的控制，不僅需要蠟?zāi)Ｄ苡辛己玫谋砻婀鉂嵍?，同時為了保證精鑄葉片的成品質(zhì)量，也就需要蠟?zāi)２牧吓c面層涂料能有良好的潤濕性，為精鑄葉片型殼的制造創(chuàng)造良好基礎(chǔ)，促進(jìn)精鑄葉片制造質(zhì)量的提升。

從當(dāng)前精鑄葉片蠟?zāi)Ｖ圃旆矫婵矗谶M(jìn)行模型制造的階段中，對于尺寸要求不高或尺寸通過加工保證的葉片蠟?zāi)Ｍǔx擇50%的石蠟和50%的硬脂酸配制而成。這種蠟料的全熔溫度為70℃～90℃。為加速蠟料凝固，減少蠟料收縮，制模時蠟料是45℃～48℃的糊狀稠蠟，用0.2～0.4MPa壓力壓入制好的壓型中成型。從壓型中取出模型后完全放入14℃～24℃的水中冷卻，以防止變形。最好室溫保持在18℃～25℃間，使蠟?zāi)＞哂凶銐虻膹?qiáng)度，并保持準(zhǔn)確的尺寸和形狀。對于尺寸要求較高的葉片蠟?zāi)Ｍǔ＿x用收縮率小、尺寸穩(wěn)定的中溫模型蠟，這種蠟料化蠟溫度為110℃-120℃，使用前將其完全融化并充分?jǐn)嚢?小時以上，在90℃-95℃靜置12小時以上，最后在55℃-65℃保溫12小時后使用壓蠟機(jī)壓制蠟?zāi)?。而目前在蠟?zāi)２牧现苽潆A段中也存在多種不同制備方式，比如在進(jìn)行蠟?zāi)２牧现苽涞臅r候也可能直接蠟?zāi)２牧咸幚頌橐后w狀態(tài)，這樣在后續(xù)的制造中直接使用液體狀態(tài)的模型材料進(jìn)行澆注，這些不同的模型材料加工方式之間有一定的差異性，需要制備人員在操作中結(jié)合實際情況進(jìn)行科學(xué)選擇。

壓制蠟基模料時，分型劑可為機(jī)油、松節(jié)油等，分型劑層越薄越好，使熔模能更好地復(fù)制壓型的表面，提高熔模的表面光潔度。

2 制備型殼分析

2.1 撒砂分析

它是使浸漬涂料的蠟?zāi)＝M均勻地粘附一層耐火材料，以形成有一定厚度的型殼。小批量用手工撒砂，大批量在專門的撒砂設(shè)備上進(jìn)行。目前，精鑄葉片熔模鑄造中所用的耐火材料主要為石英、剛玉以及莫來石、煤矸石等。

2.2 浸涂料分析

浸涂料是將蠟?zāi)＝M置于涂料中浸漬，使涂料均勻地覆蓋在蠟?zāi)＝M表面。涂料是由耐火材料、粘結(jié)劑、添加劑等組成的漿狀混合物，它使型腔獲得光潔的面層。在精鑄葉片熔模鑄造中，用得最普遍的粘結(jié)劑是硅酸膠體溶液（簡稱硅酸溶膠），如硅酸乙酯水解液、水玻璃和硅溶膠等。其組成物質(zhì)主要為硅酸（H2SiO3）和溶劑，有時也有穩(wěn)定劑，如硅溶膠中的NaOH等。硅酸乙酯水解液是硅酸乙酯經(jīng)水解后所得的硅酸溶膠，是熔模鑄造中用得最早、最普遍的粘結(jié)劑。水玻璃殼型易變形、開裂，用它澆注的鑄件尺寸精度和表面光潔度都較差。但在我國，當(dāng)生產(chǎn)精度要求較低的碳素鋼鑄件和熔點較低的有色合金鑄件時，水玻璃仍被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)。

2.3 硬化及干燥分析

為使耐火材料層結(jié)成堅固的型殼，撒砂后需進(jìn)行硬化及干燥。硅溶膠型殼通常在溫度18～25℃濕度40～70%環(huán)境下風(fēng)干17小時以上。以水玻璃為凝結(jié)劑時，在空氣中干燥一段時間后，將蠟?zāi)＝M浸在飽和濃度（25%）的NH4CL中1～3min，這樣硅酸凝膠就將石英砂粘的很牢，而后在空氣中干燥7～10min，形成1～2mm厚的薄殼。為使型殼具有一定的厚度與強(qiáng)度，上述的浸涂料、撒砂、硬化及干燥過程根據(jù)鑄件尺寸大小需重復(fù)4～6次，最后形成5～12mm厚的耐火型殼。

3 脫蠟操作分析

脫蠟也是精鑄葉片熔模鑄造過程中不可缺少的必要流程，脫蠟環(huán)節(jié)的開展對于最終精鑄葉片熔模鑄造效果具有很大的影響，只有做好脫蠟工作，才能真正滿足鑄造的要求。由此可見，做好脫蠟工作極為重要，這就要求有關(guān)人員能夠做好以下幾點：首先，工作人員應(yīng)該結(jié)合實際情況選擇適合的脫蠟方法，比較常見的脫蠟方法有水浴脫模、常壓蒸汽脫模等。其次，還要按照有關(guān)操作要求進(jìn)行脫蠟。針對精鑄葉片脫蠟而言，通常采用蒸汽脫蠟法，將帶有型殼的模組放入160℃的高壓蒸汽環(huán)境下迅速進(jìn)行脫蠟，可以防止蠟料受熱膨脹使型殼開裂。如型殼數(shù)量較少也可以采用簡單的熱水脫蠟方法，先將帶型殼的蠟?zāi)＝M浸泡在90攝氏度的水中，從而將蠟料加以融化，最后經(jīng)朝上的澆口上浮，使得蠟料得以脫離，而脫離的蠟料也能進(jìn)行回收利用。

4 焙燒操作分析

除了以上工藝流程外，焙燒也是比較關(guān)鍵的工藝流程環(huán)節(jié)，通過進(jìn)行焙燒，使得型殼的強(qiáng)度能夠有所提升，能夠更好的完成精鑄葉片熔模鑄造工作。為此，這就要求有關(guān)人員能夠提高對于焙燒環(huán)節(jié)的重視程度，并且嚴(yán)格要求自己，加強(qiáng)這方面知識的了解，同時能夠結(jié)合自身經(jīng)驗合理的進(jìn)行焙燒，保證焙燒的質(zhì)量，滿足實際鑄造的要求。具體而言，在實際焙燒的過程中做好焙燒前的雜質(zhì)去除工作，盡量避免雜質(zhì)進(jìn)入型腔影響后續(xù)工序的順利進(jìn)行。焙燒后，需要檢查型殼是否有裂紋現(xiàn)象的出現(xiàn)，同時需要搖殼檢查是否有型殼表層脫落現(xiàn)象，必要時可以使用清水洗殼，適合時可以對型殼進(jìn)行修補(bǔ)。

5 結(jié)束語

鑄造精鑄葉片是熔模鑄件中的佼佼者，它的發(fā)展集中了熔模鑄造技術(shù)的精華，對航空發(fā)動機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展起著極其重要的作用，需要制造人員能不斷提升制造技術(shù)、注意先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展動向，推動精鑄葉片制造質(zhì)量提升。

參考文獻(xiàn)

[1]姚金鳳，李衛(wèi)民，栗斌，etal.真空熔模鑄造Ni基精鑄葉片氧化物缺陷分析[J].鑄造技術(shù)，2016（11）：2512-2517，共6頁.

[2]朱郎平，李建崇，張美娟，etal.鈦鋁低壓精鑄葉片熔模鑄造精確成形及冶金缺陷分析[J].精密成形工程，2018（3）.

[3]張現(xiàn)東，卜昆，劉連喜，etal.空心精鑄葉片復(fù)雜陶芯彎扭變形分析方法比較[J].航空制造技術(shù)，2016，516（21）：63-68.

[4]劉泗巖，徐賽男，廖文和，etal.精鑄葉片金屬型隨形冷卻蠟?zāi)５目焖僦谱鞣椒╗J].南京航空航天大學(xué)學(xué)報，2016，48（1）.