教学材料《熔模铸造》-第十一章

11.1不锈钢精铸阀体铸造工艺方案优选针对图11-1左所示不锈钢精铸阀体，分别计三种不同工艺方案，用AFSSolidificationSystem（3D）软件进行模拟，其凝固时间模拟结果如图11-1（a）、（b）、（c）所示。模拟结果表明：采用方案（a）（b）两种方案时铸件内均有可能产生收缩孔洞；唯有方案（c）铸件内产生收缩缺陷的可能最小。返回11.2铝合金导流器铸造工艺方案优选图11-2所示铝合金精铸导流器，拟采用重力浇注和真空吸铸两种不同的工艺方法和方案铸造（图11-3（a）、（b）），用ProCAST软件对上述方案分别进行了充型、凝固过程模拟，凝固模拟结果显示在图11-4中。由图可见，在采用重力浇注方案时（图11-4（a）），由于直浇道穿过铸件内环，铸件最后凝固区域位于内环与叶片的结合部位，难以形成有利于补缩的顺序凝固条件，故该部位产生缩孔、缩松缺陷的可能性较大。在采用真空吸铸铸造时（图11-4（b））铸件各部位均存在着有利于补缩的凝固顺序，尤其在内环与叶片接连特征和重力铸造时有明显不同不难看出采用真空吸铸更有利于获得优质铸件。返回11.3快速成型技术在熔模铸造中的应用目前流行的快速成型方法中，有不少制品本身就是蜡模、压型，有的甚至直接就能制成型壳和型毖，特别是若将此项技术和精铸过程数值模拟技术结合起来，无须设计制造模具就能使整个模组（包括熔模与浇注系统）在快速自动成型机上一次完成。并能确保只需1～2次试铸就能获得质量符合要求的铸件。可见快速成形技术在熔模铸造生产中一定具有更为广泛的用途和应用前景。图11-5（a）是美国Biomet公司用FDM法制作的人工骸骨蜡模和用它生产的钦合金精铸件。采用传统方法制作该蜡模需费时40h，而用FDM法费时仅约1h。据报道，该公司应用人体骨骼CT，扫描数据驱动快速成形机制作出各种人工移植件，如肩、膝的关节，以及头盖骨等，使过去一些不能使用标准移植件的病人能够很快地进行矫形移植手术。图11-5（b）则是用该法生产的航空发动机用空心叶片。下一页返回11.3快速成型技术在熔模铸造中的应用SLA法的制品是树脂的，虽然无法熔融，但能燃烧掉，所以在熔模铸造中仍然可以当做模样使用。使用过程中的最大问题是在脱模过程中极易胀裂型壳。近年来美国3DSystems公司开发成功名为QuickCAST1.0和QuickCAST1.1软件系统，它能将模样壁部制成如图11-6所示蜂窝状中空结构，具有这样结构的模样在脱模过程中就不会胀裂型壳了。由DSPC法可以直接制作出精铸用耐火型壳，省去了传统方法设计和制造压型、压制蜡模、组合及制壳等多道工序，大大缩短了熔模铸造的生产周期。目前，美国Sandiana国家实验室正在进行以I）SP}’为主的快速铸造专门研究。据称，用此法制作的型壳已应用于喷气发动机部件等批量熔模铸件的生产。图11-7是SoligenCo.用DSPC法生产的摇臂铸件的照片。上一页返回11.4加工陶瓷型芯现代航空发动机的发展使得陶瓷型芯的形状变得越来越复杂，模具的设计和制造也越来越困难，为了解决这一难题，采用快速成型的方法应运而生。图11-8所示为用快速成型技术加工的陶瓷型芯。当然在大批量生产时，用这种方法生产陶瓷型芯还是比较麻烦的。但在新机种投产初期，型芯几何形状和尺寸还有许多不确定的因索，采用这种方法可以节省设计制造复杂模具所需的时间和费用。钊对我国国内航空工业中近净形铸件研制开发的需求，组成协同工作小组和相应的并行工程环境，有力地推动了航空铸造新产品的开发。图11-9所示为该小组用CAD软件（I–DEAS）数字化装配技术检查某复杂铸件的型芯组装情况。在型芯形状复杂且型芯数量又多时，通过这种检查无论对于确认型芯形状、尺寸、相对位置以及装配关系的正确性，还是对于避免模具设计、制造的错误，减少返工、返修都极为重要。返回图11-1不锈钢精铸阀体返回图11-2铝合金精铸导流器图返回图11-3铝合金精铸导流器（a）用重力浇注；（b）用真空吸注返回图11-4导流器两种铸造方案凝固模拟结果比较（a）用重力浇注；（b）用真空吸铸返回图11-5用FDM法制作钛合金人工髓骨和航空发动机空心叶片精铸件（a）人工髓骨钛合金精铸件；（b）航空发动机空心叶片钛合金精铸件返回图11-6蜂窝状中空结构返