1主體框架結(jié)構(gòu)和技術(shù)難點(diǎn)

1.1主體框架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)述

主體框架是某型號(hào)導(dǎo)彈的一個(gè)重要結(jié)構(gòu)件,材料為ZM5,熱處理狀態(tài)為T(mén)4,鑄件類(lèi)型為Ⅱ類(lèi),技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為HB964和HB965。鑄件為框架結(jié)構(gòu),由水平位置的三塊八邊形結(jié)構(gòu)的板和四塊側(cè)立板將其連接,水平的三塊板中,上下兩塊板中心有一較大的穿孔,中間幅板將上下分開(kāi)為兩個(gè)獨(dú)立部分,四塊側(cè)立板上開(kāi)有窗口。零件由鑄件毛坯(圖1)全部機(jī)加工而成,鑄件毛坯要求全部進(jìn)行x光和熒光無(wú)損探傷檢查。

1.2主體框架鑄件鑄造工藝難點(diǎn)

(1)鑄件內(nèi)部質(zhì)量要求高,外形不規(guī)則,澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)難度大:

(2)鑄件為空框結(jié)構(gòu),外模和泥芯組合時(shí)比較困難,易掉砂,如果將外模加大,鑄件"皮縫"太厚,將給切割打磨帶來(lái)困難:

(3)鑄件中間的幅板將上下分開(kāi)為兩個(gè)獨(dú)立部分,上部泥芯無(wú)處支撐,而且中間幅板厚大(厚18mm),容易出現(xiàn)鑄造缺陷。

2工藝方案

2.1澆注工藝方案確定

主體框架鑄件高度為32mmm,如果采用重力澆注及冒口補(bǔ)縮,高度將達(dá)到m40mm左右,金屬液流程太高,鑄件內(nèi)部質(zhì)量將不能保證。因此,決定采用兩只重疊后反重力澆注一差壓澆注,澆注系統(tǒng)采用縫隙澆道,金屬液流動(dòng)平穩(wěn),鑄件質(zhì)量能夠保證。

2.2工藝難點(diǎn)的解決

(1)針對(duì)"鑄件內(nèi)部質(zhì)量要求高,外形不規(guī)則,澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)難度大"的特點(diǎn),決定采用差壓澆注,確保鑄件質(zhì)量。m根縫隙澆道呈"十"字分布,垂直方向上的兩根橫澆道,僅在三塊水平位置板處與鑄件相連。因此,在兩板之間用一塊m0mm×10mm的板將其相連。

(2)針對(duì)"鑄件為空框結(jié)構(gòu),外模和泥芯組合時(shí)比較困難,易掉砂,如果將外模加大,鑄件‘皮縫'太厚,將給切割打磨帶來(lái)困難"的工藝難點(diǎn),將鑄件的外模模具整體放大2mm,形成的"皮縫"易于切割打磨,在泥芯與外模配合時(shí),將外模用水平尺調(diào)平,這樣外模和泥芯組合時(shí)就不會(huì)碰闖,不會(huì)掉砂,避免了鑄件的"夾砂"和"掉砂"缺陷。

(3)針對(duì)"鑄件中間的幅板將上下分開(kāi)為兩個(gè)獨(dú)立部分,上下泥芯無(wú)處支撐,而且中間幅板厚大(厚18mm),容易出現(xiàn)鑄造缺陷"的工藝難點(diǎn),根據(jù)鑄件的外形結(jié)構(gòu),將芯盒做了"特殊"設(shè)計(jì):在鑄件的兩斜邊和對(duì)邊的縫隙澆道旁各加兩塊砂,將上下兩截泥芯連接起來(lái),這樣,上部分泥芯就有了支撐。

3工藝試制

根據(jù)主體框架的研制方案,進(jìn)行了工藝及工裝設(shè)計(jì),做出芯盒及外模模具,外模采用濕砂造型,泥芯采用樹(shù)脂砂造型,在鑄件的壁板和上、下框內(nèi)圓面上擺放冷鐵,中間幅板下平面全擺放冷鐵。澆注參數(shù)如表1所示,澆注溫度:0157024℃。

為了防止中間幅板出現(xiàn)"溝槽"缺陷,在形成中間幅板上平面的上部泥芯上打出氣眼。

4試制結(jié)果

鑄件澆注完工后,進(jìn)行熱處理,然后進(jìn)行x光和熒光探傷,發(fā)現(xiàn)鑄件的中間幅板上有嚴(yán)重的"疏松""氣孔"缺陷。

5工藝改進(jìn)

5.1缺陷產(chǎn)生的原因分析

5.1.1缺陷"疏松"產(chǎn)生的原因

(1)合金材料性能和熔煉操作原因。經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)及原始記錄的檢查和分析,合金性能滿足要求,熔煉操作符合工藝要求。因此,這不是主體框架產(chǎn)生"疏松"缺陷的主要原因。

(2)厚大部位冒口設(shè)置不當(dāng),補(bǔ)縮不足。從主體框架的結(jié)構(gòu)來(lái)看,中間幅板厚18mm,由于所處的位置,不便于擺放冒口,所以沒(méi)有設(shè)計(jì)冒口補(bǔ)縮。因此,這是主體框架產(chǎn)生"疏松"缺陷的主要原因。

(3)鑄件在鑄型中的澆注位置不利于順序凝固。從前述工藝方案來(lái)看,采用縫隙澆道澆注,合金液首先由直澆道進(jìn)入立筒,然后再由立筒通過(guò)縫隙自下而上逐漸進(jìn)入鑄型,合金液從立筒的底部引入并逐漸上升,其流動(dòng)是十分平穩(wěn)的,立筒內(nèi)合金液面始終高于鑄型液面,在擋渣、排氣、補(bǔ)縮等各方面都有顯著的效果。因此,這不是主體框架產(chǎn)生"疏松"缺陷的主要原因。

5.1.2缺陷"氣孔"產(chǎn)生的原因

(1)澆注時(shí)合金液流不平穩(wěn)而將氣體卷入合金液中。從前述工藝方案來(lái)看,采用壓差澆注,澆注系統(tǒng)采用縫隙澆道,合金液流平穩(wěn)。因此,這不是主體框架產(chǎn)生"氣孔"缺陷的主要原因。

(2)冷鐵烘烤溫度或時(shí)間不足,或澆注時(shí)冷鐵表面有潮氣。經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)及原始記錄的檢查和分析,冷鐵烘烤符合工藝要求,表面干燥。因此,這不是主體框架產(chǎn)生"疏松"缺陷的主要原因。

(3)澆注過(guò)程中,鑄型時(shí)排氣不暢。從主體框架結(jié)構(gòu)來(lái)看,中間幅板將鑄型隔開(kāi),下部泥芯產(chǎn)生的氣體不易排除而留在其中,易產(chǎn)生"氣孔"缺陷。因此,這是主體框架產(chǎn)生"氣孔"缺陷的主要原因。

5.2工藝方案改進(jìn)

從主體框架產(chǎn)生鑄造缺陷的原因分析來(lái)看,"疏松""氣孔"缺陷是由補(bǔ)縮不足和排氣不暢造成的,在鑄件中間幅板部位的上部泥芯上加冒口,對(duì)中間幅板進(jìn)行補(bǔ)縮和排氣即可排除缺陷。根據(jù)主體框架的結(jié)構(gòu),冒口必須從上層幅板的穿孔中通過(guò),如果采用的冒口過(guò)大,則冒口不易切割打磨,因此采用4只小40mm的小冒口對(duì)中間幅板進(jìn)行補(bǔ)縮和排氣。經(jīng)工藝改進(jìn)后,鑄件內(nèi)部質(zhì)量滿足技術(shù)要求。

6試制結(jié)論

經(jīng)采取特殊工藝方法和工裝設(shè)計(jì),攻克了主體框架鑄件外形復(fù)雜、空框結(jié)構(gòu)、內(nèi)部質(zhì)量要求高等工藝難點(diǎn),生產(chǎn)出外形尺寸和內(nèi)部質(zhì)量都符合技術(shù)要求的鑄件。針對(duì)主體框架鑄件的工藝攻關(guān),得出如下結(jié)論:

(1)主體框架試制過(guò)程中采用的工藝方法合理,工裝設(shè)計(jì)正確:

(2)采用壓差澆注的工藝方法合理,參數(shù)正確,能夠指導(dǎo)生產(chǎn)過(guò)程:

(3)試制生產(chǎn)的主體框架經(jīng)x光和熒光探傷,內(nèi)部質(zhì)量符合技術(shù)要求:

(4)經(jīng)劃線檢驗(yàn)和機(jī)加工后得出結(jié)論,主體框架的外形尺寸符合技術(shù)要求。