[发明专利]一种铸造成型的桨叶导向架及铸造成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铸造成型的桨叶导向架及铸造成型方法，属铸造产品及铸造方法制造领域。

背景技术

现有的TSCPP-42CD4材料系列桨叶导向架产品，该产品是可调螺旋桨叶的重要部件，起导向和传动作用。在性能方面要求较高的强度和塑性，而且还要求具备良好的低温韧性。具体化学成分和机械性能要求如下：

化学成分(质量分数)：C：0.38～0.44%，Si:0.20～0.35%，Mn:0.60～0.90%,S:≤0.030%, P:≤0.030%,Cr:0.90～1.20%,Mo: 0.15～0.30%，V：0.05～0.08%，Ti: 0.005～0.01%。

机械性能 R_p0.2≥500N/㎜²，R_m:750～900 N/㎜²,A₅%≥16%,AKv≥35J(-20℃)。

其制作方法：按照产品材料化学成分构成和机械性能要求，该产品通常需要利用铸锭经过锻造成型生产工艺，才能达到要求。锻造的具体生产过程为：废钢原材料＿铸锭＿锻造成型＿零件毛坯＿机加工＿热处理＿最终产品。其不足之处：按锻造成型的工艺方法生产的产品毛坯材料的利用率非常低，且毛坯的加工余量大，加工周期长，生产成本较高。

发明内容

设计目的：避免背景技术中的不足之处，设计一种铸造成型的桨叶导向架及铸造成型方法。

设计方案：为了实现上述设计目的。本申请在完全满足产品原有性能的前提下，将桨叶导向架由锻件改为铸件，其生产过程改为废钢原材料＿铸造成型＿零件毛坯＿机加工＿热处理＿最终产品。1、技术难点分析：由锻造成型改为铸造成型，在同样的化学成分和热处理条件下，铸件的力学性能要比锻件的低，特别是塑性和韧性更为明显。由于锻件的原始坯料为铸锭，经锻造变形及再结晶后消除了粗大的铸造组织，形成了细小的再结晶组织。同时由于锻造变形过程中，消除了铸锭中的缩孔、气孔等缺陷而提高了金属的致密度。并且铸锭中的偏析在锻造加热过程中，由于组元的扩散亦有减少。因此相比之下锻造成型过程更容易获得较高的综合机械性能。并且该产品壁厚相对较厚，在铸造凝固过程中，冷却速度较低，极易形成组织枝晶臂间距过大，组织连续性差，造成组织晶粒粗大。2、铸造工艺方案和措施：由锻造成型改为铸造成型，根本的问题就是解决铸造成型带来的综合机械性能下降的问题，而材料的综合机械性能主要取决于金属的组织晶粒度。因此要提高铸钢件的综合机械性能，就必须使铸件的凝固更有利于细化晶粒和提高铸件的致密度。根据浆叶导向架的结构特点及性能要求，结合材料的特点，主要从改变热节分布加快铸件凝固、材料组分的优化两个方面来设计该铸件的生产工艺方案。⑴从该铸件的结构特点来分析铸造工艺性，根据铸件的温度场分布特点，其中正方体和直径轴相贯芯部位置热节相对集中点，也是温度场中的最高温区域，该区域由于热中心在中心芯部（见图3），冒口根部在矩形平面上，补缩通道不畅通，易形成疏松类铸造缺陷。因此在工艺设计上一方面通过增设补贴，使热中心偏离铸件本体（见图4）。⑵另一方面由于晶粒的大小与过冷度有着密切的关系，过冷度越大，得到的晶粒越细。为了获的较快的冷却速度，在局部热节部位和离冒口较远厚壁处增设专用外冷铁激冷。进一步增加散热，提高激冷效果，与钢水直接接触型腔表面采用激冷能力为普通硅砂4倍的铬铁矿砂，使几何热节降低约15%。同时在末端区增设出气管道，既有利于型腔内气体的排除，同时气体排出带走的部分热量也给型腔的散热提供了帮助。⑶由于该件壁厚相对较厚，为了防止因为外部激冷造成内部温度梯度较大而形成柱状晶，采用强化生核的措施，考虑通过添加V、Ti微合金元素对材料的组分进行优化，提高低温脆性转变温度，提高材料的塑性和韧性。同时综合考虑材料的强度性能，对组分的其它元素根据其在钢中的不同作用进行了优化。