钛合金中介机匣快速熔模铸造工艺研究

钛合金中介机匣属于大型铸件,薄壁且结构复杂;采用3D打印与熔模制造技术相结合,利用选区激光烧结(SLS)技术实现了中介机匣精密铸造用聚苯乙烯熔模的快速成型。利用ProCAST软件对中介机匣的铸造工艺及其缩松等缺陷进行了模拟分析,通过离心铸造技术制备了冶金品质优良,尺寸精度达到CT7级的中介机匣铸件。     

锡青铜叶轮的铸造工艺研究

采用真空熔炼、熔模造型以及离心铸造方法制备了ZCu Sn3Zn8Pb6Ni1Fe Co锡青铜薄壁叶轮。研究了在不同的浇注系统、离心转速、型壳预热温度、浇注温度下叶轮的制备情况。结果表明:采用改进后的浇注系统避免了因采用原浇注系统而造成的表面气孔缺陷,在离心转速为300 r/min、型壳预热温度750℃、浇注温度1 150℃的工艺参数下,铸件无气孔、缩孔和夹杂等缺陷,达到了使用要求。     

高性能锡青铜叶轮铸件的研制

针对当前锡青铜叶轮铸件组织比较疏松、强度低等特点结合叶轮铸件的结构特点,制定了切实可行的工艺路线,采用新型合金、熔模制壳、真空熔炼、离心浇注等工艺措施,确定了熔炼温度、浇注温度、离心转数等相关工艺参数,获得了表面及内部质量均合格的铸件。     

基于SLS的锆砂砂型与钛合金铸件界面反应研究

以锆砂为原砂材料,Y_2O_3、酚醛树脂为填充材料和粘结剂,采用热法制备覆膜锆砂,选区激光烧结(SLS)快速成形工艺制备锆砂铸型并浇注了钛合金铸件,研究了钛与铸型之间的界面反应。结果表明,采用SLS覆膜锆砂快速制备铸型,选用Y_2O_3制备涂层浇注纯钛可以铸造出轮廓清晰、表面光洁的钛铸件,且界面反应层仅约为3μm;铸件表面氧化层产物为TinO_(2n-1)和TiO_2;O扩散富集固溶层厚度约为1μm,该层生成物为TiO_2。     

利用SLS技术烧制发动机缸盖水套砂芯

利用选择性激光烧结(SLS)技术烧制某重型发动机缸盖水套砂芯并对工艺过程进行了研究。该重型发动机缸盖水套砂芯内腔形状复杂,外形尺寸大,浇注温度高。通过选用70~140目宝珠砂,加入适当配比酚醛树脂的覆膜砂,采用合适的激光烧结工艺参数和后固化温度和时间,一次浇注成功合格的大型缸盖铸件。     

大型复杂不锈钢叶轮熔模-砂型复合铸造工艺

研究了大型复杂不锈钢叶轮熔模-砂型复合铸造工艺。借助设计的工装,利用熔模铸造涂制出复杂叶片部分的硅酸乙酯-水玻璃复合型壳;利用砂型造型得到简单轮毂轮辐及熔模型壳部分的铸型;将熔模型壳与水玻璃砂型组合后得到了该叶轮的熔模-砂型复合铸型;通过熔炼、浇注、切割、清理、热处理得到了ZG1Cr18Ni9Ti叶轮铸件。结果表明：采用该复合工艺生产的叶轮铸件表面粗糙度达到Ra3.2-1.6、尺寸精度达到CT4-CT5、力学性能等都满足技术要求,且工艺稳定,生产成本低。     

基于SLS的诱导轮快速熔模铸造工艺研究

以诱导轮为例,开展了基于选择性激光烧结(SLS)的复杂曲面零件快速熔模铸造工艺研究。首先采用SLS成形聚苯乙烯(PS)工艺制作了叶轮树脂模型并进行浸蜡处理,其次采用硅溶胶工艺制得该诱导轮的型壳,最后采用PROCAST软件进行数值模拟,对可能产生的缩孔缩松进行预测,并进行实际浇注试验。结果表明,浸蜡前尺寸相对误差范围为-0.185%～3.22%,浸蜡后模型单面尺寸增加0.2～0.3 mm,平均表面粗糙度为0.647μm,表面粗糙度等级由3级上升到9级;在型壳预热温度1 115℃、浇注温度1 600℃、浇注速度1.5 kg/s进行浇注,保证铸件合格良好的内外质量。经测量后该铸件平均尺寸相对误差范围0.17%～0.19%;表面粗糙度平均值是0.693μm,达到试验预期。     

激光选区烧结覆膜树脂砂的直接铸型制造

研究以轮形铸件为例,基于激光选区烧结（SLS）技术直接烧结覆膜树脂砂铸造型壳新工艺（DSPC）。该工艺可由铸件三维数字实体模型“反求”精铸型壳实体模型,利用SLS技术直接烧结覆膜树脂砂,制造型壳,然后对铸型经过适当后处理,浇注了3种材质（铸铝、铸铁和铸钢）的金属件。论文对此新工艺的相关问题进行了分析、研究、改进,实现了SLS技术与快速铸造技术一体化。     

特征结构对SLS成形件尺寸精度的影响

选择性激光烧结(SLS)技术由于能够成形复杂熔模,因此在航空复杂铸件成形方面,其成形尺寸精度尤为关键。为了研究特征结构对其SLS成形尺寸精度的影响,以机匣零件中常存在的薄壁、圆孔和法兰特征结构作为研究对象。首先,以聚苯乙烯为材料,采用SLS技术制备试样,并采用三维扫描技术获得三组试样的变形结果;其次,在对扫描结果与原始几何模型进行对比的基础上,采用尺寸偏差对比和圆柱度对比等方法分析了3种结构对尺寸精度的影响。结果表明,圆孔结构使烧结件径向收缩不均匀,降低其尺寸精度;而法兰结构可限制烧结件变形,提高其尺寸精度。     

基于SLS的无模砂型制造工艺研究

以轮形铸件为例,研究基于激光选区烧结（Selective Laser Sintering,SLS）技术直接烧结覆膜树脂砂铸造壳型的新工艺。该工艺可由铸件三维数字实体模样“反求”精铸型壳实体模型,利用SLS技术直接烧结覆膜树脂砂,制造铸造型壳,然后对砂型经过适当后处理,成功浇注了铸铝、铸铁和铸钢件。对此工艺的相关问题进行了分析、研究、改进,实现了基于SLS的无模砂型制造工艺,为单件、小批量复杂铸件生产提供了一种敏捷、经济的数字化先进制造方法。     

基于选区激光烧结的熔模铸造耐碱腐蚀阀门零件工艺

介绍了采用选区激光烧结(SLS)技术烧结耐碱腐蚀阀门PS基粉料原型件,并结合熔模铸造技术制造阀门铸件的一体化技术。包括铸造型壳制备,尤其是铸件“蜡模”熔失的问题,并据此制订了从计算机三维模型到金属零件的快速铸造工艺。     

基于RSM和GA的涡轮熔模铸造工艺优化

以涡轮熔模铸件浇注系统设计为例,基于BOX-BehnKen设计响应面试验(RSM)建立了二阶响应面模型,探究了浇注系统半径、高度与浇注温度对铸件内部缺陷的体积和缺陷与铸件表面之间的距离的影响,并利用遗传算法(GA)优化工艺参数。数值模拟分析结果表明,该优化方案可以在得到无缺陷涡轮铸件的同时达到80.53%的工艺出品率,为熔模铸造浇注系统的设计优化提供思路。     

TiAl合金薄壁环形件精铸成形工艺研究

针对TiAl合金室温塑性低、制备过程容易开裂等问题,采用氧化物陶瓷型壳、真空自耗凝壳熔炼和离心浇注相结合的方式,研究了Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的精密铸造成形技术。通过浇注系统设计和浇注工艺优化,采用离心浇注成功制备出TiAl合金环形铸件,直径达260mm,80%区域壁厚在1.5~3.0mm,经无损检测发现铸件无裂纹、缩孔缺陷。     

钛合金砂型铸造工艺研究

以莫来石为主要造型材料、以惰性材料制造面层制备复合砂型,用真空凝壳炉熔炼浇注,成功生产了钛合金壳体铸件。结果表明,铸件表面无化学粘砂、无裂纹、冷隔缺陷。X射线检查,铸件内部无裂纹、夹渣缺陷。铸件的化学成分、力学性能均达到标准要求。该工艺与石墨型铸造工艺相比,铸件表面质量和内部质量得到明显改善,铸造成本降低近50%。     

基于SLS快速熔模精铸的尺寸精度影响因素研究

为提高快速熔模精铸铸件的尺寸精度,进行了不同成型角度下的SLS成型和熔失熔模工艺优化试验。结果表明:随着成型角度的增大,SLS原型尺寸表现为先增大后减小;熔失熔模最佳温度为250℃,此时模料脱出率为94.28%。根据SLS模料的热失重曲线,得出了型壳焙烧的最佳工艺路线,并最终获得CAD模型-SLS原型-熔模-铸件的尺寸变规律为:CAD模型尺寸增大时,SLS原型尺寸偏差由正转负;相对于熔模,铸件的尺寸缩小1.58%左右;铸件内表面尺寸收缩明显小于外表面。     

燃气轮机涡轮精铸工艺研究

介绍了采用无余量整体精密铸造技术来研制生产K4537合金燃气轮机涡轮叶轮的过程,并对该铸件的铸造工艺进行了系统的研究.结果表明,通过熔模快速成型技术来制造熔模,大大缩短了精铸件的研制周期,降低了生产成本;采用带球形浇冒口的浇注系统,浇注时使用合适的浇注温度和型壳温度,可以有效的降低轴部的疏松缺陷;在薄壁叶片部位覆盖一层保温棉,可以确保薄壁叶片的充型.并浇注出冶金质量优良的铸件,满足了设计和使用的要求.     

激光选区烧结快速成型在熔模铸造中的应用

采用激光选区烧结(SLS)技术烧结耐碱腐蚀阀门PS基粉料原型件,并结合熔模铸造技术生产出铸件.研究了SLS快速成型和熔模铸造一体化技术,从而实现了从计算机三维模型到金属零件的快速铸造工艺.     

重型燃机涡轮叶片精铸工艺研究

浇不足、疏松和夹渣等缺陷是铸件浇注时常出现的问题。针对这一问题,以某重型燃机Ⅰ级涡轮叶片无余量精铸工艺作为研究对象,介绍了陶瓷型芯制备与烧结工艺、蜡模与组合方案设计、陶瓷型壳制备工艺和铸件浇注工艺、铸件脱芯工艺等几个关键方面,较好地解决了此类问题。在此基础上,制备出了符合设计要求的合格叶片铸件,并通过了试车考核。     

快速成形工艺在航空铝合金铸件试制中的应用

针对某航空厂采用传统砂型铸造试制盒子铝铸件存在的周期长、铸件表面质量差、尺寸精度难以满足要求及成品率低等问题,采用ProCAST进行了铸造工艺数值模拟优化,及选区激光烧结(SLS)直接制备其整体覆膜砂型/砂芯,在5天内完成了铸造工艺方案优化及2件铸件的浇注,得到了冶金质量好、几何尺寸合格、表面粗糙度(Ra)为6.3μm及尺寸精度为CT6～8级的复杂曲面盒子铝铸件,完全满足使用要求,实现了航空盒子铝铸件的精密砂型快速铸造。     

钛合金叶轮快速精铸工艺及其性能研究

复杂小型铸件因在离心铸造中离心半径小,致使铸件浇注过程中离心力小,充型效果不明显。以ZTC4合金铸件为研究对象,通过对铸件浇注系统的设计,研究了在该浇注系统下真空重力浇注的快速精密铸造件的力学性能。结果表明,采用激光烧结技术制备聚苯乙烯(PS)模,能大幅缩短研制周期,其粗糙度小于3.2μm;在真空度为4Pa时重力浇注叶轮铸件表面粗糙度小于6.3μm,X射线透视检验无缺陷。试棒屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为为805.67MPa、922.67MPa和12.03%,观察金相组织为均匀魏氏组织形态。制备出了符合GB/T6614-2014标准的高等级精铸件。