研究了收敛调节片底板后段精铸件，其为航空发动机处的薄壁构造件，采取JG4246A合金熔模铸造成形。试制过程中铸件在底板、筋条位置极易产生裂纹、缩松等冶金毛病，导致铸件合格率低落。通过优化浇注系统，调度型壳保温毡包裹办法、预热温度和浇注参数等方法，终极确定了掌握模组浇注系统、型壳包裹的要点、浇注把稳事变及后续清理事情的掌握方法，减少了裂纹、缩松等毛病，铸造合格率达到85%。
关键词：薄壁构造；JG4246A合金；裂纹；缩松
随着国家在航空发动机工业领域不断推进，发动机制造技能不断提升。新型高温合金、新构造铸件，运用越来越广泛。本课题研究的收扩喷口处收敛调节片底板后段为范例的薄壁构造，采取JG4246A合金进行铸造，该铸件构造繁芜，薄壁底板上筋条纵横交错，筋条高、矮和厚度尺寸不尽相同，底板平面阶梯分布，厚度薄厚不均，首次试制时在底板上和筋条转接处产生裂纹、缩松等毛病，铸件整体品质状况较差，合格率不敷30%，通过浇注系统、型壳保温毡包裹办法、型壳预热温度及浇注参数的调度，铸件品质大幅提升，并总结出一套工艺和生产履历为往后生产供应参考。
1、载体构造剖析
收敛调节片底板后段构造见图1。底板壁厚为0.8～1.0 mm，呈阶梯分布，平面度不大于0.3 mm，其上纵横交错的筋条，高度为2.4 ~8.5 mm，厚度为1 mm，两主加强悬臂筋条贯穿全体铸件，起到连接、固定浸染，3处加工合营孔，加上余量相对整体铸件较大，加上与筋条、底板连接，补缩难度大，形成缩颈，浇注后铸件极易产生裂纹、缩松等毛病。
图1 收敛调节片底板后段铸件构造图
JG4246A合金为金属间化合物质料，合金身分繁芜（合金身分见表1），对温度十分敏感，浇注温度区间较其他母合金小，极易产生裂纹毛病[6]，直接影响铸件合格率。同时随意马虎在精髓精辟过程中易产生氧化物夹杂，精髓精辟过程须要不断进行排渣处理以减少铸件夹杂毛病；加上铸件构造特点，底板较薄，上面两主肋相对厚大，贯穿全体铸件，补缩过程难掌握，浇注系统设计不当较易产生缩裂和缩松毛病。
2、 研制过程
2.1 模具设计及定形
铸件的模具采取顶出机构，根据铸件尺寸和母合金特点确定蜡模模具紧缩率，模具分为上盖板、下模（含型腔构造）、顶出机构和传动机构附件。由于铸件带有凸耳，该部位进行模具分块设计，随顶出机构一同起模，进行分块拆除。根据铸件母合金凝固特点和零件构造特点，设计模具过程中直接在两凸出的圆台中间连接了直径为6 mm的圆杆，一方面担保铸件成形后两凸台间距尺寸知足哀求，另一方减少冷却过程凸台转接处受的应力，模具三维型见图2。
图2 收敛调节片底板后段模具
首次设计模具试压生产后，蜡模顶出部位分型线相对明显，表明顶出部位受力较大，起模不畅，派工对模具起模斜度的进行研修，在细节上哀求压蜡前对模具两主肋位置进行刷油处理，以担保模具起模顺利。首批浇注后对铸件尺寸进行三坐标检讨，创造两凸台圆柱打孔后尺寸最小壁厚难以担保。采取反变形进行模具修理，将该位置缩小尺寸扩大，担保了成型后铸件和零件加工后尺寸合格，以达到尺寸定型。
2.2浇注系统的设计
研制过程中初步工艺方案定为模组采取侧注式，每组2件，紧张考虑了以下影响成分：①铸件底板较薄，底板上凸台须要足够补缩；②底板上两主肋板相对尺寸厚大，间隔较高，须要设计合理有效的内浇道。
初步确定浇注系统见图4。浇注后在两主肋与底板转接处涌现严重的拉裂纹，同时底板平面T区（相对其他底板壁厚厚1 mm）产生缩松，铸件基本成批报废，合格率极低。
图3 收敛调节片底板后段试验组合方案示意图
根据首次浇注后产生的位置集中、毛病范例的特点，进行工艺方案的改进，在两凸台中间增加横支撑进行连接，起到在铸件凝固过程中抑制两侧浇冒口对两凸台的拉应力浸染，终极调度浇注系统见图4。
图4. 终极调度浇注系统
2.3 制壳工艺
由于铸件底板上T区位置产生缩松毛病，型壳的制造过程中表面层粉料采取质量分数为50％的铝酸钴孕育剂进行涂制，有效办理了铸件的表面缩松毛病。加固层粘结剂交替利用硅酸乙酯水解液和硅溶胶，粉料为刚玉粉或铝矾土粉，涂料总层数为8层。
首次浇注后由于模组直浇道相对全体模组尺寸较小，涂料操作过程中操作者多手持浇口杯与直浇道过渡区，涂制几层后该位置极易产生断裂（见图3），导致全体模组报废，丢失严重，对操作过程0哀求较高，事情效率降落。
根据该情形进行组合方案调度，增加赞助筋条见图4，一方面,增加型壳浇口杯与直浇道转接处强度，另一方面,起到浇注后排气浸染，有效办理了型壳模组断裂报废的问题，降落了对生产现场操作者的哀求。
2.4 熔注工艺
型壳预热采取包裹保温毡的办法，浇口杯处单独包裹两层后，与全体模组共同包裹2层，采取RX3-75-9箱式电阻炉进行预热，预热温度为950±10 ℃。
由于JG4246A母合金对浇注温度十分敏感，首次浇注试验过程中，根据JG4246A合金的熔点等参数，确定精髓精辟温度为1500±10 ℃，精髓精辟2～3 min后，浇注温度分别为1 400±10 ℃、1 430±10 ℃、1 460±10 ℃的试验。由于该件为薄壁件，底板壁厚整体较薄，故哀求有较快浇注速率，在2～4s内完成浇注。终极浇注温度为1 430±10 ℃，母合金对温度的敏感性，终极确定浇注温度为1 430±5 ℃，浇注工艺曲线见图5。
注：1）浇注时砂箱温度：不低于900℃。
2）浇注时带电功率：（10～15）kW
图5 合金的熔注工艺曲线
由于铸件底板平面度哀求较高，并呈阶梯状分布，铸件精修工序对铸件底板冒口清理和平面度进行修理掌握，之后通过稳定热处理工序利用校正胎具高温下进行热定型处理。避免铸件产生校正裂纹。
3、试验剖析
3.1 试验结果
模具压制蜡模浇注后，经尺寸划线创造与两主肋板所连接的凸台尺寸较理论位置和理论尺寸偏小。浇注后创造在两主肋板所连接的凸台与底板转接处涌现严重的裂纹，图3中T区存在缩松，铸件品质较差，合格率低。
3.2缘故原由剖析及改进方法
表为2浇注批次与产品质量状况。剖析表2中数据，从以下三个方面进行改进。
尺寸方面：与两主肋板所连接的凸台尺寸较理论位置和理论尺寸偏小，紧张由于两主肋板和两凸台均相对底板尺寸厚大铸件，铸件凝固过程中产生缩陷，采纳模具修理的方法，将该圆柱变为椭圆形状，知足该位置尺寸。
熔炼方面：针对图4的裂纹毛病，剖析产生缘故原由为两侧圆柱和内浇口尺寸较大，凝固过程对转接处产生拉应力导致裂纹，采纳方法为：进行组合方案和涂料工艺的调度，增加横向连接杆。
缩松毛病：剖析缘故原由为T区相对其他位置较厚，对应底板后冒口相对集中，在表面层采取铝酸钴孕育剂，细化表面质量，通过试验有效办理了铸件缩松。
4、结论
通过对收敛调节片底板后段的铸造工艺研究，终极确定侧注式采取赞助筋条和横向连接杆的组合方案，表面层采取铝酸钴进行孕育的型壳涂料办法，保温毡包裹两层，浇注温度：1430±5 ℃进行生产，经由必要的精修和稳定热处理工序后可生产出合格铸件。
文献引用：张贺，朱洪斌，潘波涛.收敛调节片底板后段精密铸造工艺[J].特种铸造及有色合金，2021,41（4）：524-526.
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