[发明专利]一种铝合金大型发动机机匣零件的铸造工艺

说明书

本发明公开了一种铝合金大型发动机机匣零件的铸造工艺，所述机匣部件基本轮廓尺寸1400㎜x460㎜x195㎜,主体壁厚5～7㎜，整个机匣为半封闭大型腔体结构，外廓“细长”，内铸油路，所述铸造工艺路线包括以下步骤：S1、采取反重力法熔模精密铸造工艺初步设计铸件毛坯结构；S2、机匣铸件的铸造；S3、采用差压铸造工艺进行机匣铸造；S4、铝液熔炼和浇注控制；S5、铸件热处理。本发明机匣铸件采取铜管和“PLM‑聚碳石膏型芯”的复合型芯，实现一个整芯，大大提高了组芯精度，具有良好的退让性，极大地减少铸件应力和变形，大大地减小铸件尺寸变形和裂纹等铸造冶金缺陷。

技术领域

本发明属于铸造领域，具体地说就是一种大型发动机零部件的铸造方法，尤其是一种半封闭大型腔体结构、外廓“细长”、内铸油路的发动机机匣零件的铸造方法，该机匣零件由铝合金铸造而成。

背景技术

铝合金大型发动机机匣（以下简称机匣）主要承受齿轮轴支反力、发动机的振动及机动载荷，最高工作温度为175℃，采用铸铝铝合金铸件机加成形。其基本轮廓尺寸1400㎜x460㎜x195㎜,主体壁厚5～7㎜.整个机匣为半封闭大型腔体结构，外廓“细长”，内铸油路，这些特点给机匣铸件的铸造带来极大的技术难度。主要技术难度体现为：一是机匣内有复杂的油路系统，油路空间走向曲折，壁厚很薄，要求油路具有精确的形状尺寸、精确可靠的固定和定位手段，以及良好的表面质量和退让性等，才能确保油路可以完整成形，达到功能要求，又不影响整体机匣的性能；二是半封闭大型内腔体的铸造成型是铸件获得成功的关键，且铸件内腔有复杂的油路、铸件内腔型芯产生极大的热收缩应力，是铸件产生变形和裂纹的主要原因。

现有机匣铸件存在铸件成型壁厚不均，内部冶金质量较差、尺寸精度低、易变形和产生裂纹，表面粗糙等技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于铸造航空发动机机匣部件的铸型的制造方法，以减少或避免前面所提到的技术问题。

为解决上述至少一个技术问题，本发明的提出了一种铝合金大型发动机机匣零件的铸造工艺，所述机匣部件基本轮廓尺寸1400㎜x460㎜x195㎜,主体壁厚5～7㎜，整个机匣为半封闭大型腔体结构，外廓“细长”，内铸油路，所述铸造工艺路线包括以下步骤：

S1、采取反重力法熔模精密铸造工艺初步设计铸件毛坯结构，在不影响零件使用的前提下，调整工艺筋、壁厚、凸台位置等结构参数，使得铸件毛坯结构更适合铸造生产；

S2、机匣铸件的铸造，其采用铜管和PLM-聚碳石膏型芯制成复合型芯，即先采用锌合金外支撑制成一个“半圆”的芯骨，该芯骨的形状结构与细长三维空间结构型芯外形一致，通过熔模精密铸造工艺将铜管和锌合金牢固地铸造在一起，压制PLM-聚碳石膏型芯，使锌合金外支撑与PLM-聚碳石膏型芯成为一体，保证机匣铸件在铸造过程中不错位；在型壳焙烧时将锌合金熔化脱出，通过化学反应将铜管腐蚀掉，即可获得尺寸准确、内壁光滑和铝铸件组织致密的复杂油路；

设计制造一套蜡型，将PLM-聚碳石膏型芯复合型芯固定在蜡型里，压制蜡模，实现蜡模的制造，通过涂料-脱蜡-焙烧获得机匣型壳；

S3、采用差压铸造工艺进行机匣铸造，首先用MAGMA铸造模拟软件对铸造施工图进行模拟，分析铸件的流场、温度场、应力场，对铸件的结构、浇注系统和铸造工艺参数设计进行优化，将焙烧好的机匣型壳放在砂箱里，四周填充水玻璃砂进行铸件的差压铸造；

S4、铝液熔炼和浇注控制，在浇注过程中，确定合理的充型速度以及差压罐保压压力，确定合理的浇注温度，在铸件最高点设置信号灯，保证每个铸件的充型时间±2s之内；