隨著航空航天工業技術的發展,各種 、復雜、整體的鋁合金精鑄件的應用越來越廣泛。由于這些鑄件結構復雜,尺寸精度、內部質量和性能要求較高,鑄造工藝難度很大,主要體現在鑄件的成形、內部質量和尺寸精度的控制等方面。對于大型、復雜薄壁的鑄件來說,結構特點之一是結構功能一體化。以前,這種結構件的制造方法,是不同功能部分分體鑄造,然后將其焊接或裝配到一起。當其要求整體鑄造時,采用樹脂砂型鑄造可滿足鑄件尺寸精度和性能的要求,但是局部細小結構難以整體成形。采用復合型芯 鑄造方法,即鑄造時,壁薄難成形的部位采用熔模殼型,其充型完整;其他部位采用樹脂砂型,其冶金質量和尺寸精度,是一種 、可行的方法。
電子艙鑄件結構復雜,壁厚不均,冶金質量要求高,鑄造難度大,以前,電子艙鑄件是分體鑄造的,即散熱片和非散熱部分分開鑄造,然后將其裝配到一塊。本 根據電子艙鑄件的特點,采用了復合型 鑄造的方法,整體鑄造了合格的電子艙鑄件,了鑄件的整體成形,散熱效果也提高。
1、澆注方案的確定
電子艙的鑄造難點主要表現在:
(1)電子艙的結構及尺寸精度要求決定了該鑄件不能用熔模鑄造,因為采用熔模鑄造,蠟模很難制作,即使制成,也會有不同程度的變形,尺寸精度難以。
(2)電子艙散熱片壁薄,且面積較大(66mmX270mm),采用常溫鑄型很難成形。而普通的濕型砂鑄造鑄型溫度只能是室溫;樹脂砂砂型烘烤的溫度也不能超過150℃,達不到該散熱片成形的要求,而且,該鑄件散熱片部分采用樹脂砂鑄造,取模也很困難。
(3)電子艙兩端法蘭上都有較厚大的凸臺,這和薄的散熱片形成矛盾,要散熱片成形,需要鑄型溫度很高,勢必導致兩端厚大處出現疏松等鑄造缺陷。基于上述考慮,本 采用復合型 鑄造的方法,散熱片壁薄、成形困難,采用熔模殼型,型殼溫度可以按要求提高。其他成形比較容易的部位,用樹脂砂型,室溫澆注,可以充分其尺寸精度。鑄件采用底注式,采用真空吸鑄、加壓補縮凝固的澆注方法,可提高金屬液的充型能力,使金屬液平穩的充填型腔,并對鑄件厚大部位提供有力的補縮。所設計的澆注系統鋁液由4個較大的縫隙澆道引入,從底部再引入兩個片狀直澆道,對兩側散熱片進行液體補充,同時還可對鑄件底面較厚大的凸臺起補縮作用。另外,通過調節金屬液凝固溫度場,使鑄件凝固過程中厚大部位有足夠的金屬液補縮,形成組織致密的鑄件。
2、散熱片型殼溫度的確定
電子艙鑄件的成形,其散熱片是關鍵,但由于鑄件兩端法蘭的部分型腔是由熔模型殼形成(對著散熱片部分),因此,如果型殼溫度過高,則影響鑄件兩端的冶金質量。因此,需找到一個好的契合點,兼顧散熱片的成形和鑄件兩端的冶金質量。所前所述,當型殼溫度很低,比如200℃時,散熱片成形很差,葉片成形高度只有20-30mm;當型殼溫度達到300℃,兩側較矮的散熱片成形較好,但中間較高的散熱片(散熱片圓弧狀結構見圖2)則成形較差,由于散熱片之間距離只有6mm,葉片成形太矮,不易補焊打磨。當散熱片型殼溫度達到350℃,散熱片成型較好,中間缺的只是幾個小角,易于補焊打磨,而且,經X光檢查,鑄件兩端沒有疏松等鑄造缺陷產生。型殼溫度提高到400℃,時,散熱片的成形較好,但鑄件兩端法蘭型腔由型殼形成的部分,出現疏松,難于補救。因此,散熱片型殼溫度為350℃,可兼顧散熱片的成形和鑄件兩端的內部質量。
3、澆注時鋁液溫度的確定
采用型殼溫度為℃,確定澆注時 佳的鋁液澆注溫度。當鋁液溫度為700℃,時,鑄件的散熱片成形很差,大部分都未成形,只有10-20mm,當鋁液溫度為710℃時,散熱片成形有所 ,但幾乎每一片都有澆不足的現象,中間較高的散熱片缺的比較多,由于散熱片間距小,不易補焊打磨。當鋁液溫度達到720℃,散熱片成形較好,只是中間較高的散熱片有小部分澆不足,可以補焊打磨。當鋁液升到730℃,雖然散熱片成形好,但鑄件兩端出現大面積疏松。當溫度較低時,一方面鋁液流動性較差,另一方面,雖然鑄件的散熱片是殼型,但其橫澆道、直澆道都是樹脂砂型,型溫是室溫,鋁液流經時也會降低溫度,影響散熱片的充型,而鋁液溫度過高時,原澆注方案設計的金屬液凝固溫度場會被破壞,鑄件厚大處容易產生大面積疏松。