叶片铸造工艺的设计与变形控制

叶片铸造工艺的设计与变形控制

麻石片旋转直径为5.5m，长2.8m，材料为zg200rc13ni5mo，最大轮廓尺寸为3000mm2600mm820mm，毛重7.3m，技术要求高（根据cch70-3技术要求执行）。在制造过程中，很容易变形，这保证了刀片的线性质量。同时，由于叶片有相对较细的轴，叶片生产变得困难。1重视变形,防止起吊叶片属于三维扭曲变断面结构的大型板状不锈钢铸件,铸件在浇注、凝固收缩过程中的缩松倾向、变形倾向很大,尤其是叶片在铸造过程中变形问题十分突出,因此要想铸造出良好的叶片铸件,必须对叶片的变形加以控制,另外此叶片按传统的工艺方法,起吊重量将很大,超出了设备的能力,必须改变造型方式。2技术方法和生产过程2.1铸造工艺设计(1)根据以往的经验,缩尺选为20/1000。(2)确定冒口位置和尺寸。对于铸钢件来说,钢水浇入铸型后,在冷却凝固过程中体积收缩较大,冒口应尽可能设置在铸件最后凝固的部位,其体积应保证有足够的钢液补缩铸件,以造成顺序凝固的条件,充分地补缩铸件,保证缩孔、缩松集中在冒口内。同时冒口还有排气、集渣的作用。根据麻石叶片结构特点,冒口只能设置在轴上,但是由于轴相对较细,而法兰较大,冒口的补缩通道受到影响,不能有效地对法兰和叶片补缩。为能获得组织致密的铸件,轴需要加粗并设置一定的补缩角度,把叶片法兰热节圆引到冒口中来,使铸件在冷却凝固过程中始终保持冒口补缩法兰通道,充分发挥冒口的作用,防止法兰及叶片在轴线处产生缩孔和缩松,保证叶片铸造质量。(3)浇注系统设计根据麻石叶片的结构特点,工艺采用底返式浇注系统,把内浇道置于铸件底部,这样金属液进入型腔平稳,对型、芯冲击力小,金属氧化小,有利于型腔内气体排出。且叶片外缘与法兰壁厚相差较大,水口开在叶片外缘有利于调节铸件温度场的分布。由于法兰较厚大,为避免叶片过热而影响冒口的补缩,在法兰、轴和冒口上各设置一个内浇口,这样有利于提高冒口补缩效率,获得更好的温度分布,更好地保证叶片铸造质量。(4)叶片反变形措施叶片铸造的一个主要难点是叶片型线精度的控制。叶片本身形状复杂,空间扭曲比较大,厚薄部分相差悬殊,由于铸造过程中铸造应力的存在,变形不可避免。为了保证铸件的型线精度,制定工艺时需要采取一定的措施:①预先在模型上加合适反变形量;②热处理立放。2.2有利于提高铸造质量铸造是高温液态金属充填铸型并在其中凝固和冷却的过程,铸造过程包括的许多复杂物理现象对铸件质量产生直接影响。工艺人员在制定工艺时只能依靠经验和有限的计算。铸造虽然有些理论模型可以应用,但其计算十分复杂繁琐和耗时,在实际生产几乎不可能应用,计算机的数值模拟可以使这些理论得到用武之地,通过计算机数值模拟可以研究铸件从浇注到凝固过程中,铸件内部温度场和流场的变化,判断缺陷产生的可能性、缺陷性质、缺陷大小等等,进而对工艺进行优化,避免重大缺陷的产生,提高铸件质量。从模拟结果看,缩孔倾向是逐渐向冒口的,在冒口处最大有50%的缩孔,而叶片毛坯上则无缩孔缩松,冒口的尺寸和位置设置是合理的。2.3砂箱的安全问题轴流叶片生产中往往采用平造型、立浇注的工艺方案,麻石叶片尺寸比较大,如果采用此方案,砂箱加上砂型的重量就大大超出了起吊设备的能力,若将砂箱分为两截,其叶板部分的起吊重量也超出了吊车的额定起吊重量,并且第二层砂箱需要在高处,极其不安全,于是放弃此种方法。因此,要想在现有条件下制造生产麻石叶片,必须采用新的方法。2.4降低铸件粘砂不锈钢中合金元素含量较高,浇注温度较高,使得造型材料在高温条件下易受物理、化学的双重作用,易在铸件表面形成物理粘砂或化学粘砂。铬铁矿砂耐火度高,热导率高,热膨胀系数小,不与氧化铁起作用,能得到表面光洁的铸件,因此麻石叶片采用酯硬化铬铁矿砂。3技术结果采用上述工艺措施生产的麻石机组不锈钢叶片,铸件质量符合图纸技术要求。通过三维经纬仪测量,叶片型线完全合格。4转桨叶片工艺方案(1)在采取适当的措施后,中