葉片鑄造工藝的設(shè)計與變形控制

葉片鑄造工藝的設(shè)計與變形控制

麻石片旋轉(zhuǎn)直徑為5.5m，長2.8m，材料為zg200rc13ni5mo，最大輪廓尺寸為3000mm2600mm820mm，毛重7.3m，技術(shù)要求高（根據(jù)cch70-3技術(shù)要求執(zhí)行）。在制造過程中，很容易變形，這保證了刀片的線性質(zhì)量。同時，由于葉片有相對較細的軸，葉片生產(chǎn)變得困難。1重視變形,防止起吊葉片屬于三維扭曲變斷面結(jié)構(gòu)的大型板狀不銹鋼鑄件,鑄件在澆注、凝固收縮過程中的縮松傾向、變形傾向很大,尤其是葉片在鑄造過程中變形問題十分突出,因此要想鑄造出良好的葉片鑄件,必須對葉片的變形加以控制,另外此葉片按傳統(tǒng)的工藝方法,起吊重量將很大,超出了設(shè)備的能力,必須改變造型方式。2技術(shù)方法和生產(chǎn)過程2.1鑄造工藝設(shè)計(1)根據(jù)以往的經(jīng)驗,縮尺選為20/1000。(2)確定冒口位置和尺寸。對于鑄鋼件來說,鋼水澆入鑄型后,在冷卻凝固過程中體積收縮較大,冒口應(yīng)盡可能設(shè)置在鑄件最后凝固的部位,其體積應(yīng)保證有足夠的鋼液補縮鑄件,以造成順序凝固的條件,充分地補縮鑄件,保證縮孔、縮松集中在冒口內(nèi)。同時冒口還有排氣、集渣的作用。根據(jù)麻石葉片結(jié)構(gòu)特點,冒口只能設(shè)置在軸上,但是由于軸相對較細,而法蘭較大,冒口的補縮通道受到影響,不能有效地對法蘭和葉片補縮。為能獲得組織致密的鑄件,軸需要加粗并設(shè)置一定的補縮角度,把葉片法蘭熱節(jié)圓引到冒口中來,使鑄件在冷卻凝固過程中始終保持冒口補縮法蘭通道,充分發(fā)揮冒口的作用,防止法蘭及葉片在軸線處產(chǎn)生縮孔和縮松,保證葉片鑄造質(zhì)量。(3)澆注系統(tǒng)設(shè)計根據(jù)麻石葉片的結(jié)構(gòu)特點,工藝采用底返式澆注系統(tǒng),把內(nèi)澆道置于鑄件底部,這樣金屬液進入型腔平穩(wěn),對型、芯沖擊力小,金屬氧化小,有利于型腔內(nèi)氣體排出。且葉片外緣與法蘭壁厚相差較大,水口開在葉片外緣有利于調(diào)節(jié)鑄件溫度場的分布。由于法蘭較厚大,為避免葉片過熱而影響冒口的補縮,在法蘭、軸和冒口上各設(shè)置一個內(nèi)澆口,這樣有利于提高冒口補縮效率,獲得更好的溫度分布,更好地保證葉片鑄造質(zhì)量。(4)葉片反變形措施葉片鑄造的一個主要難點是葉片型線精度的控制。葉片本身形狀復(fù)雜,空間扭曲比較大,厚薄部分相差懸殊,由于鑄造過程中鑄造應(yīng)力的存在,變形不可避免。為了保證鑄件的型線精度,制定工藝時需要采取一定的措施:①預(yù)先在模型上加合適反變形量;②熱處理立放。2.2有利于提高鑄造質(zhì)量鑄造是高溫液態(tài)金屬充填鑄型并在其中凝固和冷卻的過程,鑄造過程包括的許多復(fù)雜物理現(xiàn)象對鑄件質(zhì)量產(chǎn)生直接影響。工藝人員在制定工藝時只能依靠經(jīng)驗和有限的計算。鑄造雖然有些理論模型可以應(yīng)用,但其計算十分復(fù)雜繁瑣和耗時,在實際生產(chǎn)幾乎不可能應(yīng)用,計算機的數(shù)值模擬可以使這些理論得到用武之地,通過計算機數(shù)值模擬可以研究鑄件從澆注到凝固過程中,鑄件內(nèi)部溫度場和流場的變化,判斷缺陷產(chǎn)生的可能性、缺陷性質(zhì)、缺陷大小等等,進而對工藝進行優(yōu)化,避免重大缺陷的產(chǎn)生,提高鑄件質(zhì)量。從模擬結(jié)果看,縮孔傾向是逐漸向冒口的,在冒口處最大有50%的縮孔,而葉片毛坯上則無縮孔縮松,冒口的尺寸和位置設(shè)置是合理的。2.3砂箱的安全問題軸流葉片生產(chǎn)中往往采用平造型、立澆注的工藝方案,麻石葉片尺寸比較大,如果采用此方案,砂箱加上砂型的重量就大大超出了起吊設(shè)備的能力,若將砂箱分為兩截,其葉板部分的起吊重量也超出了吊車的額定起吊重量,并且第二層砂箱需要在高處,極其不安全,于是放棄此種方法。因此,要想在現(xiàn)有條件下制造生產(chǎn)麻石葉片,必須采用新的方法。2.4降低鑄件粘砂不銹鋼中合金元素含量較高,澆注溫度較高,使得造型材料在高溫條件下易受物理、化學(xué)的雙重作用,易在鑄件表面形成物理粘砂或化學(xué)粘砂。鉻鐵礦砂耐火度高,熱導(dǎo)率高,熱膨脹系數(shù)小,不與氧化鐵起作用,能得到表面光潔的鑄件,因此麻石葉片采用酯硬化鉻鐵礦砂。3技術(shù)結(jié)果采用上述工藝措施生產(chǎn)的麻石機組不銹鋼葉片,鑄件質(zhì)量符合圖紙技術(shù)要求。通過三維經(jīng)緯儀測量,葉片型線完全合格。4轉(zhuǎn)槳葉片工藝方案(1)在采取適當(dāng)?shù)拇胧┖?中