葉片鑄造工藝的設計與變形控制

麻石片旋轉直徑為5.5m，長2.8m，材料為zg200rc13ni5mo，最大輪廓尺寸為3000mm2600mm820mm，毛重7.3m，技術要求高（根據cch70-3技術要求執行）。在制造過程中，很容易變形，這保證了刀片的線性質量。同時，由于葉片有相對較細的軸，葉片生產變得困難。1重視變形,防止起吊葉片屬于三維扭曲變斷面結構的大型板狀不銹鋼鑄件,鑄件在澆注、凝固收縮過程中的縮松傾向、變形傾向很大,尤其是葉片在鑄造過程中變形問題十分突出,因此要想鑄造出良好的葉片鑄件,必須對葉片的變形加以控制,另外此葉片按傳統的工藝方法,起吊重量將很大,超出了設備的能力,必須改變造型方式。2技術方法和生產過程2.1鑄造工藝設計(1)根據以往的經驗,縮尺選為20/1000。(2)確定冒口位置和尺寸。對于鑄鋼件來說,鋼水澆入鑄型后,在冷卻凝固過程中體積收縮較大,冒口應盡可能設置在鑄件最后凝固的部位,其體積應保證有足夠的鋼液補縮鑄件,以造成順序凝固的條件,充分地補縮鑄件,保證縮孔、縮松集中在冒口內。同時冒口還有排氣、集渣的作用。根據麻石葉片結構特點,冒口只能設置在軸上,但是由于軸相對較細,而法蘭較大,冒口的補縮通道受到影響,不能有效地對法蘭和葉片補縮。為能獲得組織致密的鑄件,軸需要加粗并設置一定的補縮角度,把葉片法蘭熱節圓引到冒口中來,使鑄件在冷卻凝固過程中始終保持冒口補縮法蘭通道,充分發揮冒口的作用,防止法蘭及葉片在軸線處產生縮孔和縮松,保證葉片鑄造質量。(3)澆注系統設計根據麻石葉片的結構特點,工藝采用底返式澆注系統,把內澆道置于鑄件底部,這樣金屬液進入型腔平穩,對型、芯沖擊力小,金屬氧化小,有利于型腔內氣體排出。且葉片外緣與法蘭壁厚相差較大,水口開在葉片外緣有利于調節鑄件溫度場的分布。由于法蘭較厚大,為避免葉片過熱而影響冒口的補縮,在法蘭、軸和冒口上各設置一個內澆口,這樣有利于提高冒口補縮效率,獲得更好的溫度分布,更好地保證葉片鑄造質量。(4)葉片反變形措施葉片鑄造的一個主要難點是葉片型線精度的控制。葉片本身形狀復雜,空間扭曲比較大,厚薄部分相差懸殊,由于鑄造過程中鑄造應力的存在,變形不可避免。為了保證鑄件的型線精度,制定工藝時需要采取一定的措施:①預先在模型上加合適反變形量;②熱處理立放。2.2有利于提高鑄造質量鑄造是高溫液態金屬充填鑄型并在其中凝固和冷卻的過程,鑄造過程包括的許多復雜物理現象對鑄件質量產生直接影響。工藝人員在制定工藝時只能依靠經驗和有限的計算。鑄造雖然有些理論模型可以應用,但其計算十分復雜繁瑣和耗時,在實際生產幾乎不可能應用,計算機的數值模擬可以使這些理論得到用武之地,通過計算機數值模擬可以研究鑄件從澆注到凝固過程中,鑄件內部溫度場和流場的變化,判斷缺陷產生的可能性、缺陷性質、缺陷大小等等,進而對工藝進行優化,避免重大缺陷的產生,提高鑄件質量。從模擬結果看,縮孔傾向是逐漸向冒口的,在冒口處最大有50%的縮孔,而葉片毛坯上則無縮孔縮松,冒口的尺寸和位置設置是合理的。2.3砂箱的安全問題軸流葉片生產中往往采用平造型、立澆注的工藝方案,麻石葉片尺寸比較大,如果采用此方案,砂箱加上砂型的重量就大大超出了起吊設備的能力,若將砂箱分為兩截,其葉板部分的起吊重量也超出了吊車的額定起吊重量,并且第二層砂箱需要在高處,極其不安全,于是放棄此種方法。因此,要想在現有條件下制造生產麻石葉片,必須采用新的方法。2.4降低鑄件粘砂不銹鋼中合金元素含量較高,澆注溫度較高,使得造型材料在高溫條件下易受物理、化學的雙重作用,易在鑄件表面形成物理粘砂或化學粘砂。鉻鐵礦砂耐火度高,熱導率高,熱膨脹系數小,不與氧化鐵起作用,能得到表面光潔的鑄件,因此麻石葉片采用酯硬化鉻鐵礦砂。3技術結果采用上述工藝措施生產的麻石機組不銹鋼葉片,鑄件質量符合圖紙技術要求。通過三維經緯儀測量,葉片型線完全合格。4轉槳葉片工藝方案(1)在采取適當的措施后,中