揭秘大型複雜鈦合金鑄件（jiàn）熔模精密（mì）鑄造技術：從無到有，鑄造輝煌
　　隨著科技的不斷進（jìn）步，鈦合金因（yīn）其高（gāo）強（qiáng）度、低密度和優異的耐腐蝕性，在航空航（háng）天（tiān）、醫療、能源等（děng）領域得到了廣泛應用。大型複雜鈦合金鑄（zhù）件的熔模精密鑄（zhù）造技術作為鈦合金加工（gōng）的重要手段，更是成為（wéi）了現代製造業（yè）的尖端精密（mì）加工www.dxqiumoji.com技術之一。本文將帶您深入了解這一技術（shù）的奧秘（mì），探（tàn）究其如何助力現代工業實現突（tū）破。
　　一、熔模精密鑄造技術概述
　　熔模精密鑄造，又稱為（wéi）失蠟鑄造或熔模鑄造，是一種近淨成形的高精度鑄造方法。該技術以蠟（là）模為原型，經過精密加工後，在蠟模（mó）表麵塗上多層（céng）耐火材料，形成鑄型。隨後加熱使蠟模熔化流出，形（xíng）成型腔，最後澆入熔（róng）融金屬，冷卻凝固後獲得鑄件。由於鈦合金熔點高、化學活（huó）性強，對熔模精（jīng）密鑄造技術提出了更高要求。
　　二、大型複雜鈦合（hé）金鑄（zhù）件（jiàn）熔模精密鑄造技術特（tè）點
　　高精度（dù）：熔模精密鑄造技術能夠實現複雜（zá）形狀和結構的精確複製，滿足對大型鈦合金鑄件高精度的要求。
　　材料利用率高：該技術采用近淨成形，減少了機（jī）械（xiè）加工餘量，提（tí）高了材（cái）料利用率。
　　性能優異：鈦合金鑄件經過熔模精密鑄造後，具有優異的力學性能和耐腐蝕性，能夠滿足各（gè）種極端條件下的使用要求。
　　三、大型複雜鈦合金（jīn）鑄件（jiàn）熔（róng）模精密鑄造工藝流程
　　蠟模製作：采用精密雕刻（kè）技術製作（zuò）蠟模，確保蠟模的尺（chǐ）寸精度和表麵（miàn）質量。
　　塗層製備：在蠟模表麵（miàn）塗覆（fù）多層耐火（huǒ）材（cái）料，形成堅固的鑄型。
　　脫蠟與型腔（qiāng）形成：加熱使蠟模熔化流出，形（xíng）成完整（zhěng）的型（xíng）腔（qiāng）。
　　澆注（zhù）與凝固：將熔融的鈦合金澆入（rù）型腔，經過合適的冷卻時間，鈦合金凝固成鑄件。
　　後處（chù）理（lǐ）：對鑄件進行清（qīng）理、打磨、熱處理等後處理，以獲得最終產品。
　　四（sì）、技術挑戰與展望
　　大（dà）型（xíng）複雜鈦合金鑄件熔模精密（mì）鑄造技術（shù）雖然具有諸（zhū）多優點，但也麵臨著（zhe）一些（xiē）技術挑戰，如蠟模（mó）製作精度、耐火材料（liào）選擇、鈦合金熔（róng）煉與澆注控製等。未來，隨著新材料、新工藝的不斷湧現，該技術有望在精度、效率（lǜ）、成本（běn）等方麵實現更大的突破，為更多領域提（tí）供（gòng）強大的技術支持。
　　大型複雜鈦合（hé）金鑄件熔模精密鑄造技術
　　鈦（tài）合金具有密度低（dī）、比強度高、抗腐蝕性（xìng）能好等優點，廣泛應用於航空、航天、船舶、電子等（děng）各個領域。隨著航空、航天工業的（de）發展，對裝備（bèi）的載（zǎi）荷、強度、剛性等要求越來越高，大型複雜鈦合金（jīn）整體鑄件逐步取（qǔ）代傳統的“多件組合”結構（gòu）（圖（tú）1）。特別是（shì）在航空製造領（lǐng）域，發動機（jī）在（zài）需要高推重比的同時（shí），還要具備更長壽命（mìng）、更高可靠性與經濟（jì）性及滿足適航認證要求，加快了鈦合金鑄件向功能化、整體化、輕量化、大型化發展，鑄件已從傳統意義（yì）上的毛坯升級為近淨形整體功能部件。鑄件結（jié）構越來越（yuè）複雜、外廓（kuò）尺寸越來越大、最小壁厚越來越（yuè）薄；尺（chǐ）寸精度越來越高、冶金（jīn）質量要求近乎嚴苛；對鑄件的可靠性、安全性、長時（shí）穩定性等要（yào）求越來越明確。這（zhè）些都對大型鈦合金結構件提出了越來越高的要求。
　　圖1大型複（fù）雜鑄件（jiàn）示意圖
　　Fig.1 Example of large complex castings
　　1國內大型鈦合（hé）金鑄件（jiàn）發（fā）展現狀
　　20世紀90年（nián）代初，我國（guó）航空發動機的鈦合金（jīn）機匣（xiá）采用分體鑄造再焊接成整體（tǐ）部件方式（shì）生產，在使用過程中由於機匣焊接量大，部件剛性差，易產生疲勞裂（liè）紋，部件（jiàn）可靠性和壽命下降，難以實現（xiàn）全（quán）壽（shòu）命使用。隨著航空發動機性能（néng）要求（qiú）不斷（duàn）提升，分體鑄造再焊（hàn）接成整（zhěng）體部件的機匣類構件（jiàn）已滿足（zú）不了航（háng）空發動機的使用要求（qiú），需（xū）采用結構剛性更好、更為（wéi）可靠（kào）的整體鑄件。
　　國內從20世紀90年代起開展大型鈦合金鑄件的研製工作，整體鑄造的中介（jiè）機匣率先在XX10發動機上使用。開展（zhǎn）鈦合金鑄造技術研究和鈦合金鑄（zhù）件研製生產的單位有航空工業貴州安吉航空精密鑄造有限責任公司、中國航發北京航空（kōng）材料研（yán）究院、中科（kē）院金屬所、沈陽鑄（zhù）造研究所（suǒ）、洛陽船舶材料研究所等。其中，航空工業貴州安吉航空精密鑄造有限責任公司、中國航發北京（jīng）航空材料研究院（yuàn）是航空（kōng）用鈦合金鑄件研製和生產主要單位（wèi）。近年來，我國研製的鈦合金鑄件尺寸（cùn）不斷增大，從（cóng）輪廓尺寸（cùn）為Φ890 mm航空發動機（jī）中介機匣，發展到輪廓尺寸為1 372 mm×782 mm×621 mm的某鈦合金異形結構（gòu）件（圖2）。
　　圖2某型飛機鈦合（hé）金異形結構件
　　Fig.2 Titanium alloy casting for a certain type of aircraft
　　長期以來，大型複雜鈦合金鑄造主要以型號任務為技術發展（zhǎn）導向，通（tōng）用技（jì）術的發展相（xiàng）對滯緩，造成了鈦合金（jīn）鑄造技術的進步趕不上當前鑄（zhù）件質（zhì）量及尺寸的發（fā）展需求，使得當前研製及生（shēng）產中的（de）大（dà）型複雜鈦（tài）合金鑄件的（de）製備一（yī）直存在型（xíng）麵尺寸精度低、冶金缺陷較多、批次穩定性不夠等方麵的技（jì）術瓶頸。
　　2大型複雜鈦合金鑄件製造（zào）技術
　　20世紀80年代至90年代初（chū），我國基本形成了鈦合金精（jīng）密（mì）鑄造（zào）技術體係，近（jìn）年來開始注重近淨形熔模精密鑄造（zào）技術的（de）工程化應用技術（shù）研究。鑄造技術是實（shí）現鑄造產品（pǐn）質量符合性的基礎，質量符合性是（shì）產品能否實現裝備所（suǒ）需功能的必要保（bǎo）障。從鑄造技術到產品功能實現是一個複雜的過程，各項鑄造技術通過（guò）質量一致性來實現產品功能。因此，鑄造技術基礎是否紮實，尤其是能（néng）否突（tū）破瓶頸技術、關鍵技術，是大型複（fù）雜鈦合金鑄件能否安全、可靠地實現其應有功能的重中之重。下麵就鈦合金鑄造過程中的尺寸精度控製技術及冶金質（zhì）量控製技（jì）術進行分析。
　　2.1大（dà）型複雜鈦合（hé）金鑄件尺寸精度控製技術
　　精密鑄造的工（gōng）藝流程複雜，從蠟（là）模到型殼、再到鑄件，進行遞（dì）次的形狀複製。蠟模、型殼（ké）的形狀和尺寸穩定性及精度傳遞過程對最終獲得高精度鑄件具有（yǒu）重大影響。鑄件後（hòu）續的焊（hàn）接、熱處理、加工均會帶來（lái）鑄件的變形。
　　2.1.1關（guān）鍵技術（shù）難點
　　大型複雜鈦合金鑄（zhù）件受結構限製以及製造過程多因素影響，造成鑄件變形和尺寸收縮影響因素的多樣（yàng）性，要實現變形與尺寸控製就（jiù）必須分別弄清各因素產生變形的機理，才能製定有效的控（kòng）製方法[3-4]。造成鑄件變形的主（zhǔ）要因素如下。
　　（1）蠟模變形。由於結構複雜，蠟模模具打開後，模具活塊隻（zhī）能逐（zhú）個取出。此時蠟模一部（bù）分與模具活塊接觸，另一部分被裸露出來，這（zhè）造成蠟模各部位所受到的（de）束縛不能被同時解除（chú）且接觸的外（wài）界溫度也不同，形成的收縮不同；而由（yóu）於大麵積（jī）薄壁（bì）和不等的壁厚差，蠟模自身收（shōu）縮也不一致。在蠟模存放過程中，存放方式、環境溫度變化、自（zì）重等也會帶來（lái）蠟模的變形。
　　（2）型殼變形。大型複雜模組在製殼過程中受自重影響在模組幹燥存放過（guò）程中會發生（shēng）變形；型殼是在室溫環（huán）境下複製蠟模尺寸，而澆注後型殼（ké）溫度會升高（gāo）到（dào）鑄件澆注溫（wēn）度附近，型殼溫度變化會引起其尺寸發生變化；澆注（zhù）過程中受（shòu）金屬（shǔ）液和離心力的（de）作用，型殼也會產生變形（xíng）。
　　（3）鑄件凝固變形。在蠟模組安裝冒口和澆道以及鑄件澆注過程中，鑄件的冷（lěng）卻環境和凝固收縮都受到澆冒口的影響（xiǎng），由於鑄（zhù）件本身結構（gòu）的不均勻、大麵積薄壁易（yì）變形、尺寸（cùn）大（dà）收縮差大等特點（diǎn），受到澆冒係統對其溫度場和收縮應（yīng）力的（de）影響就更大。
　　（4）焊接（jiē）變形。在技術標準（zhǔn）範圍內（nèi），鑄件的某些缺陷可以通過補焊修複（fù），但補焊過程中因局部溫（wēn）度與組織變化產生的應（yīng）力會導致（zhì）鑄（zhù）件變形。
　　（5）結構變形。與（yǔ）一般鑄件相比，大型（xíng）鈦合金鑄件的尺寸和壁厚差異較大，尺寸波動受製模、製殼、澆注（zhù）、熱等靜壓、熱處理（lǐ）等過程中的（de）工藝環境（jìng）影響更顯著。
　　2.1.2解（jiě）決的技術途徑
　　通過係（xì）統研究鑄件變形及尺寸精度演變規律，確定全流程尺寸誤（wù）差鏈的關（guān）鍵環節，並采取相應的工藝技術措施，突破以（yǐ）下尺寸精度控製（zhì）關鍵技術。
　　（1）蠟模（mó）尺寸精度控製技（jì）術。通過冷卻收縮、重力（蠕變）對蠟模變形規律影響的測試（shì）與分析，在環境溫度受控的前提下，優化蠟模存放條件；通過蠟模胎模/矯形模，控製蠟模的形（xíng）位變形量，保證蠟模的圓度、平麵度符合工藝要求；采用三坐標或藍光檢測方法評價蠟（là）模尺寸精度（dù）的符合（hé）性。
　　（2）型殼尺（chǐ）寸精度控製技（jì）術。通過製殼過程中載荷分析與校驗、脫蠟/焙燒/預熱條件下高溫-重力對型殼變形影響熔體熱作用（yòng）和充型載（zǎi）荷對型（xíng）殼變形影響、離（lí）心力對型殼變形的影響研究，係統製定型殼防變形措施，如：設計製造模組防變（biàn）形工裝；調控製殼工藝（濕強度（dù）、高溫強度）；調整優化脫蠟、焙（bèi）燒、預熱（rè）工藝參數，將型殼變形率控製在最（zuì）小（xiǎo）範圍。
　　（3）鑄件（jiàn）尺寸（cùn）精（jīng）度控（kòng）製技術（shù）。研究凝固冷卻收縮對鑄件形狀和尺寸（cùn）影響，結合凝固過程應力-應變模擬分析結果，通過控製熔鑄過程工藝參數（如：鑄型溫度、澆注溫度等）、調整澆注係統（tǒng）、局部增（zēng）厚或減薄型殼強度、控製因凝（níng）固和冷卻收縮受阻造成的應力不均和應力集中等方法，使（shǐ）鑄（zhù）件收縮更（gèng）均勻。
　　（4）後處理熱過程尺寸精度控製（zhì）技（jì）術。在分析大型鑄件在熱（rè）處理（含熱等靜壓、時效等）、焊接等熱過程（chéng）中變形規律的（de）基礎上，運用（yòng）金屬材（cái）料的蠕變特性，設計和（hé）製造必要的熱定型工裝和防變形工裝以（yǐ）減小後處理熱過程中鑄件變形。
　　2.2大型複雜鈦合（hé）金鑄（zhù）件質量控製技（jì）術
　　2.2.1關鍵技術難點
　　由於過程控製難度更大，大型複雜鈦合金鑄（zhù）件（jiàn）缺陷產生的可能性較中小尺寸鑄件增加。從現有大型鈦合（hé）金（jīn）鑄件的生產與加工情況（kuàng）來看（kàn），鑄件澆注（zhù）後幾乎都存在（zài）一定數量的冶金缺陷，靠補焊挽救（jiù），毛（máo）坯合格後，在加工過程的熒光檢查（chá）中，還會有（yǒu）部分鑄件存在熒光（guāng）顯（xiǎn）示。對鑄件質量（liàng）影響的主要因素有以下幾方（fāng）麵。
　　（1）外廓（kuò）尺寸不斷增加，加大了熔體的流動（dòng）距離，延長了熔體與（yǔ）鑄型接觸的時間，增（zēng）加（jiā）了熔體與鑄型相互作（zuò）用的機會。
　　（2）壁厚差不斷（duàn）增大，增加了縮孔（kǒng）、疏（shū）鬆和應力集中的機會。
　　（3）最小壁厚越（yuè）來越小（xiǎo），增大了（le）欠鑄、澆不足的可能性。
　　（4）鑄件結構越來越複雜，使金屬液填充過程處於多管流動過程，極易將外來物卷入鑄件（jiàn）成為夾雜、夾渣等缺陷（xiàn）。
　　2.2.2解決的技術途徑
　　（1）采用數值模擬分析型殼受熱條件下（xià）的溫度場和（hé）澆（jiāo）注時的金（jīn）屬液（yè）流場、溫度場及應力場變化規律。構建實際工況下的溫度測量係統，對實際生產過程的溫度狀（zhuàng）態和金屬液流動進行測量，從而檢驗和修正數值模擬結果。
　　（2）改進型殼溫（wēn）度控製方法。通過型殼局部保（bǎo）溫或激冷等手段實現型殼散熱條件的差異化精（jīng）確控製（zhì），配合澆（jiāo）注工藝（yì）設計，優化金屬液凝固順序，減少充型（xíng）不完整、補縮不足導致的鑄件缺陷。
　　（3）針對構件結構特點，結合計算機模擬優化的澆注方案，研究（jiū）鑄型預熱溫度對金屬液充（chōng）型補（bǔ）縮性能的影響，獲得優（yōu）化的鑄型預熱溫度，減少流痕、澆不足、縮鬆縮孔（kǒng）等缺陷，實現鑄件完整成形。
　　（4）采用（yòng）計（jì）算（suàn）機有限元模擬技術分析溫度場對凝固中縮孔等缺陷形成的影響，預測缺陷（xiàn）位置。基於此結果，優化三維（wéi）鑄件結（jié）構、澆冒口等澆注係統設計。采用X射線探傷、滲透檢驗等無損檢驗手段，結合鑄件解剖，分析檢測成形的鑄件冶金缺陷及其分布規律，並與有限元模擬結果對（duì）比驗證，迭代工藝參數設置，優（yōu）化澆（jiāo）注工藝。
　　（5）采（cǎi）用熱等靜壓技術消除鑄件內部縮鬆縮孔缺陷。
　　3大型複雜鈦合金熔模鑄造工藝案例
　　如圖2的某鈦合金異形結構鑄件是典型的大型複雜鈦合（hé）金鑄件。鈦合金鑄件製造工序流程長（從投料到鑄件入庫需要經（jīng）過（guò）70餘道主要工序（xù）），任一工藝過程操（cāo）作（zuò）質量對鑄件最終質（zhì）量都將造成影（yǐng）響。主要的工藝過程有：蠟模壓製、蠟模組合、塗料製殼、熔煉澆注、吹砂打磨、排故補焊、酸洗熒光、熱等靜壓、多次X光探傷、矯形、機加終檢等。由於鈦合金熔體非（fēi）常活潑，澆注熔體多采（cǎi）用真空自耗電極凝殼爐獲得，但因該種熔煉方式金屬液過熱度不（bú）高，造成熔體（tǐ）本身粘度大（dà）、流動性差，通常采用離心澆（jiāo）注的方（fāng）式進行鑄造生產。
　　3.1製模過程
　　3.1.1製模工藝
　　蠟模（mó）尺寸控（kòng）製是鑄件（jiàn）尺寸控製的首要環節，為保證蠟模尺寸的準確性，同時（shí）驗證（zhèng）工藝參數的可行性，壓製了不同壓型預熱溫度、射蠟壓力和保壓時間的蠟模，對蠟模尺寸劃線檢查、三維掃描（圖3）和破壞性全（quán）麵尺寸測量，確定適合的製模工藝參數。
　　圖3三維掃描結（jié）果
　　Fig.3 Three-dimensional scanning results
　　3.1.2蠟模尺寸控製（zhì）技（jì）術（shù）
　　設（shè）計了蠟模（mó）胎模和測具，對蠟模進行符合性矯正。鑄（zhù）件（jiàn）曲麵所對應（yīng）的蠟模曲麵變形量測量結果表明，設計的蠟模胎模和測具能有（yǒu）效控製蠟模（mó）變（biàn）形，經胎模（mó）固化、測具檢查控製和胎模局部矯正後的蠟模尺寸能控製在0.5 mm左右（圖（tú）4）。
　　圖4蠟（là）模胎模和測具
　　Fig.4 Wax pattern and gauge
　　3.2澆注係統設計
　　3.2.1計算機（jī）工藝方案模擬
　　利用鑄造工藝模擬（nǐ）仿真軟件對表1所示不（bú）同（tóng）工藝參數下的工（gōng）藝方案（àn）進行了澆注和凝（níng）固模擬分（fèn）析，為澆注工藝參數優化提供了依據。模擬過程見圖5。
　　表1工藝模擬方案
　　Table 1 Scheme of process simulation
　　圖5工藝模擬（nǐ）充型和（hé）凝（níng）固過程
　　Fig.5 Simulationsof mold filling and solidification processes
　　3.2.2模擬結果（guǒ）分析
　　由圖（tú）5分析結果可知（zhī），方案一充（chōng）型、補縮效果更好，其主要（yào）原因為離心轉速高，有利於（yú）合金的充型和補縮。若降低離心轉速，則必須大幅度提高型殼預熱溫度和加大補縮通道。但是兩（liǎng）種方案的（de）軸承孔處冒口容量都不夠（gòu），補縮效果都不（bú）好，需加大厚大部位的補（bǔ）縮。
　　3.2.3澆（jiāo）注係統確定（dìng）
　　由於鑄件具有外廓（kuò）尺寸大、薄壁的特點，蠟模組合工藝方案主要考慮（lǜ）了以下兩個問題：
　　（1）設（shè）計合適的內澆道與橫澆道以及中心澆道的比例關係，以保（bǎo）證型腔（qiāng）內獲得足夠的壓強；
　　（2）由於蠟模為非對稱薄壁異型麵，組合方案（圖6）需要考慮模組在製殼旋轉過（guò）程中容易因重量不（bú）平衡而產生扭矩，導（dǎo）致模組斷裂。特製做塗料用工裝。
　　圖6蠟模組合工藝示意圖
　　Fig.6 Diagram showingwax pattern assembly process
　　3.2.4防變形設計
　　考慮鑄件筋板跨度（dù）大易變形，為保證蠟模強度，避免蠟模和鑄件後工序變形，在蠟模相應位置（zhì）組合設計製造、安裝了工藝筋，用以連接跨度較大的鑄件筋板，形成（chéng）了防變形框架，如圖（tú）7所示。
　　圖7蠟模防變形工藝筋
　　Fig.7 Process reinforced bar for wax pattern deformation prevention
　　3.2.5專（zhuān）用塗料工裝（zhuāng）設計
　　鑄件蠟模結構（gòu）為非對稱薄壁異型結構，在組合（hé）和塗料過程中常在澆冒口等連接部位出現裂紋或斷裂，增（zēng）加了鑄件（jiàn）變形、跑（pǎo）火、氣孔和高密度夾渣缺陷（xiàn）的風險。為改善模組的受力情況，發揮工裝的防變形（xíng）和對模組的保護作用，最大限度減少模（mó）組出現裂紋或斷裂的風險，提高鑄件的實物（wù）質量，設（shè）計製造了專用組合工裝，防止蠟模在組（zǔ）合及塗料過程中的變形，如圖8所示。
　　圖8專用組合（hé）工（gōng）裝
　　Fig.8 Special combination tooling
　　3.3製殼技術（shù）
　　鑄件蠟模尺寸大、壁薄、整體強度差，在塗料過程中易發生垮塌或產生微裂紋。脫蠟後在型腔內表麵（miàn）形成飛翅，澆注時卷入金屬液中形成夾渣（zhā）。因此，必須用加固框架增強蠟模（mó）組的強度，並且在操作過程中要認真，防止模組發生垮塌或蠟模產生裂紋（wén）。
　　3.3.1製殼操作
　　由於模（mó）組輪廓尺寸超（chāo）出現有塗料生產機械（xiè）手的（de）規格限製，隻能手工（gōng）塗料，增加了模組（zǔ）沾漿和撒砂（shā）均勻（yún）性的難度，塗料工藝穩定性差。為此設計製造了專用塗料吊軸（zhóu），采用吊車和人工旋轉塗料。
　　3.3.2製殼工藝材料研究
　　高密度夾（jiá）雜（zá）和熒光線（xiàn）性顯示一直是鈦合（hé）金鑄件的主要（yào）缺陷，型殼質量穩定性不高是主要原因之一（yī）。為進一步提高鈦合（hé）金鑄件質量，縮短生產周（zhōu）期，采用堿性製（zhì）殼材料（矽（guī）溶膠為主）替代酸性製殼材料（以二醋酸鋯為主（zhǔ）），型殼經塗料焙燒後，表麵質量良好，無表麵裂紋和麵層脫落現象。經X光透視表明，鑄件高密度夾渣缺陷大幅度減少。
　　3.4熔化澆注工藝技術研（yán）究
　　正確選（xuǎn）擇與控製熔煉（liàn）工藝參數，是保證獲得優質鑄件的（de）關鍵環節。由於鈦合金是活潑性金屬，熔融狀態容易與N2、O2、H2等氣體發生反應，因此鈦合金熔（róng）煉和澆注過程要在真空狀（zhuàng）態下進行，既防止鈦液氧化，又防止合金（jīn）內的N2、O2、H2含量超出標準要求。
　　工藝參數確定。
　　（1）真空度。防止熔融鈦液氧化，選擇較高的真空度，真空壓力需小於4 Pa。
　　（2）電參數。由於鑄件輪廓尺寸大、壁厚薄，要得到完整的（de）鑄件，需要較高的熔煉溫度，對於真空電弧熔煉，在保（bǎo）證電壓（yā）不能（néng）過高的情況下，提高溫度的關鍵是要盡（jìn）量提高熔煉電流。同時，為使設備熔煉過程處於安全狀態，在提高熔煉（liàn）電流的同時要防止斷弧和偏弧。綜合上述（shù）分（fèn）析，采（cǎi）用的熔煉電（diàn）參數（shù）為：熔化電壓為34～50 V；熔化電流為28 000～32 000 A；熔化量按照模組重量計算。
　　（3）離心轉速。提高離心轉速（sù）是大型（xíng）、薄壁鑄件充型的（de）關鍵，根據理論計算公式為：
　　式中：n為離（lí）心盤轉速（r/min）；G為重力係數；R為離心盤旋轉中心（xīn）到（dào）鑄件的最短距（jù）離（cm）。考慮鑄件結構的特點，計算選用的離心轉速為200 r/min。
　　此外，因（yīn）鑄件外輪廓尺寸較（jiào）大，製作了專用的裝（zhuāng）爐箱以保證型殼（ké）有（yǒu）足夠的強度（dù）承受設計轉速下的離心力，如圖9所示。
　　圖9裝箱、裝爐示（shì）意圖
　　Fig.9 Schematic diagram of packing and furnace loading
　　3.5鑄件（jiàn）後處理尺寸控製
　　3.5.1鑄件熱處理防變形（xíng）工（gōng）裝設計
　　通過對比熱等靜壓前後鑄件尺寸（cùn）發（fā）現，鑄件經熱等靜（jìng）壓處理（lǐ）後存在一定的變形量。為此依據鑄件在熱等靜壓過程中的裝爐方式，從避免鑄（zhù）件（jiàn）變形考慮（lǜ），設（shè）計了圖10所示的熱等靜壓防變形工裝。同時為滿足現場研製（zhì）要求，焊接製（zhì）造了簡易熱等靜壓卡（kǎ）板（bǎn），應用後（hòu）對鑄件防變形起到（dào）了一定效果，熱等靜壓後鑄件經劃線檢查曲麵偏差能控製在1.5 mm左右。
　　圖10熱處理防變形工裝
　　Fig.10 Deformation prevention tooling for heat treatment
　　3.5.2鑄件真空蠕變熱矯形工藝優化研究
　　為了保證鑄件變形後的尺寸形狀和位置精度（dù），設計製造了熱矯形模具（jù），並進行（háng）了熱矯形工藝（yì）實驗。在鑄（zhù）件研（yán）製（zhì）中優（yōu）化（huà）了兩種整體熱矯形工裝設計思路，具體見表2中優化方案1和2。
　　表2熱矯形工藝方案對（duì）比（bǐ）
　　Table 2 Comparison of thermal orthopedic procedures
　　利用優（yōu）化方案2的矯形模對鑄件進行矯（jiǎo）形後，鑄件經劃線檢查和三坐標擬合檢（jiǎn）查後，曲麵的尺寸偏差能控製在（zài）1.5 mm左右。
　　3.6某鈦合金異形結（jié）構件研（yán）製結果
　　（1）對製模、組合、塗料、熔煉澆注、熱矯形等鑄造過程采取的技術措施有效、可控。
　　（2）鑄件質量符合GJB2896A之（zhī）I類B級驗收要求、尺寸狀態符合HB6103—2004/CT7。經裝機試驗，滿足使用要求。
　　4結束語
　　大型複雜鈦合金整體鑄件已經（jīng）成為鈦合金熔模（mó）鑄造的發展趨勢，我國相關技術與（yǔ）國外相比仍存在較大差距。為減少質量波動、提高鑄（zhù）件質量，以下鑄造關鍵過程的控製尤為重要：
　　（1）確定合理製模參數及蠟模防變形措施是大型（xíng）複（fù）雜鈦合金鑄件精密鑄造尺寸精度控製的（de）關鍵；采用熱矯形對鑄件尺寸進行控製是應對（duì）大型複雜鈦合金鑄（zhù）件精密鑄造尺寸變形的重要方法；
　　（2）針（zhēn）對大型複雜鈦合金鑄件，應適當增加離心轉速、提高預熱溫（wēn）度，在離心半徑較小部位及厚大部位加大冒口補縮，能有效提高質量（liàng）；
　　（3）采用計算機模擬優化澆注（zhù）係（xì）統設計，可縮短大型複（fù）雜鈦合金鑄件研製周期，快速（sù）提（tí）升產品質量。
　　結（jié）語
　　大型複（fù）雜鈦合（hé）金鑄件熔模精密鑄造技術作（zuò）為現代製（zhì）造業的瑰寶，不僅（jǐn）展示了人類智慧的結（jié）晶，更為推動工（gōng）業發展注入了強（qiáng）大動力。隨著技術的不（bú）斷進（jìn）步和應用領域的拓展，我們有（yǒu）理由相信，這一技術將（jiāng）在未來繼（jì）續書寫輝（huī）煌篇章，為人（rén）類社會的進步貢獻更多力量。
　　文章引用（yòng）：冉興,呂誌剛,曹建等.大型（xíng）複雜鈦合金（jīn）鑄件（jiàn）熔模精密鑄造技術[J].鑄造（zào）,2021,70(02):139-146.