铸造专业实习报告.docx

实习报告这一次我们很荣幸的能够来到中航工业南方航空工业（集团）有限公司进行实习，通过一个礼拜的短期实习，我了解到了一些课本上没有介绍的和现在铸造在我国的一些状况。中航工业南方航空工业（集团）有限公司 始建于1951年，隶属于中国航空工业集团公司，是国家“一五”期间156项重点工程项目之一和首批六大航空企业之一。公司位于湖南省株洲市芦淞区，占地面积5.5平方公里，总资产63亿元，员工7400余人，主要研制生产航空发动机、地面燃气轮机、光机电产品、汽车零部件、航模车模等产品，大力开展航空转包生产，涉足环保、新能源等领域，并提供三产、物流、国际贸易等现代服务。公司于1954年研制成功新中国第一台航空发动机，此后相继创造了10多个国内第一的辉煌业绩。先后研制了30多个型号的航空发动机，现已发展了活塞、涡轴、涡桨、涡扇等系列航空发动机和辅助动力产品，覆盖了直升机动力、教练机动力、运输机动力、无人机动力、辅助动力等领域，是行业内种类最全、型号最多的航空发动机企业，是我国中小型航空发动机研制生产基地。公司秉承“航空报国，强军富民”的宗旨，践行“敬业诚信，创新超越”的理念，坚持“航空为本、军民融合、衍生发展、开放合作”的发展思路，坚持走自主发展的产业化、市场化、国际化道路，全力发展领先的核心技术体系，力争成为世界一流的中小航空发动机供应商。在这为期五天的实习过程中，我们在这里主要是了解了砂型铸造和熔模铸造，以下是我通过和师傅的交流和查询的一些资料了解的关于砂型铸造及熔模铸造的一些内容。砂型铸造在砂型中生产铸件的铸造方法。钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。由于砂型铸造所用的造型材料价廉易得，铸型制造简便，对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应，长期以来，一直是铸造生产中的基本工艺。砂型铸造所用铸型一般由外砂型和型芯组合而成。为了提高铸件的表面质量，常在砂型和型芯表面刷一层涂料。涂料的主要成分是耐火度高、高温化学稳定性好的粉状材料和粘结剂，另外还加有便于施涂的载体（水或其他溶剂）和各种附加物。清理落砂浇注合型型砂配制合金溶炼模样制作芯盒制作造型制芯检验芯砂配制 砂型铸造的基本生产工艺流程如下： 砂型铸造具有以下特点：优点：1、可以铸造外形和内腔十分复杂的毛坯。如：各种箱体、床身、机架等。 2、适用性广泛，从几克到几百吨的铸件都可以。 3、原材料来源广泛，成本低廉。如可以熔化铁屑。 4、铸件形状与零件尺寸比较接近，减少切削加工余量。缺点：1、工序较多，一些工序质量难以保证。质量不稳定，容易形成废品。 2、铸件中容易出现缩孔和气孔，性能不如锻件，因此对于承载较大载荷的重要零件一般不用铸件。熔模铸造又称失蜡法。失蜡法是用腊制作所要铸成器物的模子，然后在蜡模上涂以泥浆，这就是泥模。泥模晾干后，在焙烧成陶模。一经焙烧，蜡模全部熔化流失，只剩陶模。一般制泥模时就留下了浇注口，再从浇注口灌入铜液，冷却后，所需的器物就制成了熔模铸造又称失蜡铸造。熔模铸造通常是指在易熔材料制成模样，在模样表面包覆若干层耐火材料制成型壳，再将模样熔化排出型壳，从而获得无分型面的铸型，经高温焙烧后即可填砂浇注的铸造方案。由于模样广泛采用蜡质材料来制造，故常将熔模铸造称为“失蜡铸造”。可用熔模铸造法生产的合金种类有碳素钢、合金钢、耐热合金、不锈钢、精密合金、永磁合金、轴承合金、铜合金、铝合金、钛合金和球墨铸铁等。熔模铸件的形状一般都比较复杂，铸件上可铸出孔的最小直径可达0.5mm，铸件的最小壁厚为0.3mm。在生产中可将一些原来由几个零件组合而成的部件，通过改变零件的结构，设计成为整体零件而直接由熔模铸造铸出，以节省加工工时和金属材料的消耗，使零件结构更为合理。熔模铸件的重量大多为零点几十牛（从几克到十几千克，一般不超过25千克），太重的铸件用熔模铸造法生产较为麻烦，但目前生产大的熔模铸件的重量已达800牛左右。熔模铸造工艺过程较复杂，且不易控制，使用和消耗的材料较贵，故它适用于生产形状复杂、精度要求高、或很难进行其它加工的小型零件，如涡轮发动机的叶片等。熔模铸造是一种少切削或无切削的铸造工艺，在以前也被称为失蜡法铸造，由于采用熔模铸造工艺生产出来的铸件在尺寸精度、表面质量方面均比其他铸造方法铸造出来的铸件要高，此外，熔模铸造法可完成一些复杂度高、不易加工的铸件生产，因此深受企业的喜爱。熔模铸造具有以下缺点：尺寸精度较高，一般可达CT4-6（砂型铸造为CT1013，压铸为CT57）,当然由于熔模铸造的工艺过程复杂，影响铸件尺寸精度的因素较多，例如模料的收缩、熔模的变形、型壳在加热和冷却过程中的线量变化、合金的收缩率以及在凝固过程中铸件的变形等，所以普通熔模铸件的尺寸精度虽然较高，但其一致性仍需提高（采用中、高温蜡料的铸件尺寸一致性要提高很多）。 压制熔模时，采用型腔表面光洁度高的压型，因此，熔模的表面光洁度也比较高。此外，型壳由耐高温的特殊粘结剂和耐火材料配制成的耐火涂料涂挂在熔模上而制成，与熔融金属直接接触的型腔内表面光洁度高。所以，熔模铸件的表面光洁度比一般铸造件的高，一般可达Ra.3.212.5m。 熔模铸造最大的优点就是由于熔模铸件有着很高的尺寸精度和表面光洁度，所以可减少机械加工工作，只是在零件上要求较高的部位留少许加工余量即可，甚至某些铸件只留打磨、抛光余量，不必机械加工即可使用。由此可见，采用熔模铸造方法可大量节省机床设备和加工工时，大幅度节约金属原材料。 熔模铸造方法的另一优点是，它可以铸造各种合金的复杂的铸件，特别可以铸造高温合金铸件。如喷气式发动机的叶片，其流线型外廓与冷却用内腔，用机械加工工艺几乎无法形成。用熔模铸造工艺生产不仅可以做到批量生产，保证了铸件的一致性，而且避免了机械加工后残留刀纹的应力集中。熔模铸造的缺点是工序繁杂，生产周期长，原辅材料费用比砂型铸造高，生产成本较高，铸件不宜太大、太长，一般限于25kg以下。涡轮叶片是航空燃气涡轮发动机中工作条件最苛刻的转动件，所受应力、温度和环境条件非常复杂，因此，其尺寸和内部质量的要求十分严格。早期一直采用塑性好、性能稳定的锻件加工而成。自从1950年代美国研制成功铸造涡轮叶片之后，熔模铸造涡轮叶片便冲破“禁地”，进入一个崭新的发展时期。到1970年代，几乎所有国家的航空发动机都普遍采用铸造涡轮叶片，特别是高压涡轮叶片，并向着精度更高、质量更好的方向发展。尤其是随着成分复杂高性能高温合金和内腔复杂的气冷叶片的问世，更使传统的锻造叶片望尘莫及不得不“退居二线”。铸造涡轮叶片是宇航熔模铸件中的佼佼者，它的发展集中了熔模铸造技术的精华，对航空发动机的发展起着极其重要的作用。 涡轮叶片种类繁多，其型面为精度高的复杂曲面，所用的材料硬而脆,根据具体的产品需要其加工工艺有所不同。1. 压制蜡模 蜡模是铸件的直观体现。因而蜡模的质量直接决定了最终铸件的尺寸精度。制模材料的性能不仅应保证方便地制得尺寸精确、表面光洁度高、强度好、质量小的熔模，还应为型壳的制造和获得良好铸件创造条件。模料一般用蜡料、天然树脂和塑料(合成树脂)配制。配制模料的目的是将组成模料的各种原材料混合成均匀的一体，并使模料的状态符合压制熔模的要求。配制时，主要用加热的方法使各种原材料熔化混合成一体，而后在冷却情况下将模料剧烈搅拌，使模料成为糊膏状态供压制熔模用。有时也有将模料熔化为液体直接浇注熔模的情况。生产中。大多采用压力把糊状模料压入压型的方法制造熔模。压制熔模之前，需先在压型表面涂薄层分型剂，以便从压型中取出熔模。压制蜡基模料时，分型剂可为机油、松节油等；压制树脂基模料时，常用麻油和酒精的混合液或硅油作分型剂。分型剂层越薄越好，使熔模能更好地复制压型的表面，提高熔模的表面光洁度。制模材料常用50的石蜡和50的硬脂酸配制而成。这种蜡料的全熔温度为70一90。为加速蜡料凝固，减少蜡料收缩，制模时蜡料是45一48的糊状稠蜡，用O2O4MPa压力压人制好的压型中成型。从压型中取出模型后放入14一24的水中冷却，以防止变形。最好室温保持在1828间，使蜡模具有足够的强度，并保持准确的尺寸和形状。涡轮叶片铸造采用3号松香、川蜡模料，成分为：一级松香70，地蜡13，川蜡14；聚乙烯3。压注温度70一72cc，蜻模表面光滑，收缩量不大，但比较脆。用3号模料压注蜡料时，严重粘模，经多次选择分型剂试验后，确定使用上海树脂厂的201型二甲基硅油作为分型剂。2. 制备型壳(1)浸涂料 浸涂料是将蜡模组置于涂料中浸渍，使涂料均匀地覆盖在蜡模组表面。涂料是由耐火材料(石英粉)、粘结剂(水玻璃)组成的糊状混合物，它使型腔获得光洁的面层。一般由5560的石英粉和4045的水玻璃组成。在涡轮叶片熔模铸造中，用得最普遍的粘结剂是硅酸胶体溶液(简称硅酸溶胶)，如硅酸乙酯水解液、水玻璃和硅溶胶等。其组成物质主要为硅酸(H：SiO，)和溶剂，有时也有稳定剂，如硅溶胶中的Na0H。硅酸乙酯水解液是硅酸乙酯经水解后所得的硅酸溶胶，是熔模铸造中用得最早、最普遍的粘结剂。水玻璃壳型易变形、开裂，用它浇注的铸件尺寸精度和表面光洁度都较差。但在我国，当生产精度要求较低的碳素钢铸件和熔点较低的有色合金铸件时，水玻璃仍被广泛应用于生产。在加固层涂料中加入一定比例的粘土形成高强度型壳，可使不经造型过程，直接进入焙烧环节。(2)撒砂它是使浸渍涂料的蜡模组均匀地粘附一层耐火材料，以迅速增厚型壳。小批量用人工手工撒砂，大批量在专门的撒砂设备上进行。目前，涡轮叶片熔模铸造中所用的耐火材料主要为石英、刚玉以及硅酸铝耐火材料(如耐火粘土、铝钒土、焦宝石)，有时也用锆英石、镁砂(MG0)等。(3)硬化及干燥为使耐火材料层结成坚固的型壳，撒砂后进行硬化及干燥。以水玻璃为凝结剂时，在空气中干燥一段时间后，将蜡模组浸在饱和浓度(25)的NH4cL中13min，这样硅酸凝胶就将石英砂粘的很牢，而后在空气中干燥710min，形成12mm厚的薄壳。为使型壳具有一定的厚度与强度，上述的浸涂料、撒砂、硬化及干燥过程需重复46次，最后形成512mm厚的耐火型壳。此外，面层(最内层)所用的石英粉及石英砂应较以后各加固层细小，以获得高质量的型腔表面。3. 脱蜡为取出蜡模以形成涡轮叶片型腔，必须进行脱蜡。曾试验过多种方法，如水浴脱模、常压蒸汽脱模等，涡轮叶片脱蜡的最简单的方法是将附有型壳的蜡模组浸泡于85一95的热水中，使蜡料熔化，经朝上的浇口上浮而脱除，脱出的蜡料经回收处理后仍可重复使用。除上述热水法外，还可用高压蒸汽法将蜡模组倒置于高压釜内，通入O2O5MPa的高压蒸汽，使蜡料熔化。4. 焙烧 为去除型壳中的水分、残余蜡料及其它杂质，脱蜡后将涡轮叶片型壳送入800一1000的加热炉中进行焙烧，使型壳强度升高，型壳干净j由于需要采用高温烘烤和高压蒸汽熔失的方式脱壳，型壳往往会产生一定程度的微裂纹，进而在浇注过程中产生钢液渗漏，影响铸件表面质量。型壳微裂纹可以通过渗甲基兰饱和溶液进行预报，根据溶液的渗透情况和蓝色显示可以清楚地了解型壳的裂纹程度。为解决型壳微裂纹问题，可以采用型壳修补措施。对于小范围的渗漏，可以采用氧化铝+硅溶胶的混合物进行修补的方式来解决。5. 浇注浇注是将熔炼出的预定化学成分与温度的金属液趁热浇注到型壳的过程。常用的浇注方法是热型重力浇注法。这是用得最广泛的一种浇注形式，即型壳从焙烧炉中取出后，在高温下进行油浇注。此时，金属在型壳中冷却较慢，能在流动性较高的情况下充填铸型，故铸件能很好复制型腔的形状，提高了铸件的精度。但铸件在热型中的缓慢冷却会使晶粒粗大，这就降低了铸件的机械性能。在浇注碳钢铸件时，冷却较慢的铸件表面还易氧化和脱碳，从而降低了铸件的表面硬度、光洁度和尺寸精度。真空吸气浇注法是将型壳放在真空浇注箱中，通过型壳中的微小孔隙吸走型腔中的气体，使液态金属能更好地充填型腔，复制型腔的形状，提高铸件精度，防止气孔和浇不足的缺陷。该法已在国外应用。压力下结晶法是将型壳放在压力罐内进行浇注，结束后立即封闭压力罐，向罐内通人高压空气或惰性气体，使铸件在压力下凝固，以增大铸件的致密度。在国外，最大压力已达150MPa。定向结晶(定向凝固)法是针对一些熔模铸件(女日涡轮机叶片、磁钢等)而言。如果其结晶组织是按一定方向排列的柱状晶，它们的工作性能便可提高很多，所以熔模铸定向结晶技术正迅速地得到发展。6. 落砂及清理冷却后，破坏型腔，取出涡轮叶片，去掉浇口，清理毛刺。熔模铸件清理的内容主要为：从铸件上清除型壳；从浇注系统上取下铸件；去除铸件上所粘附的型壳耐火材料；铸件热处理后的清理，如除氧化皮、切边和切割浇口残余等。 在这为期五天的实习中，我学到了一些课本上没有的内容，就譬如一些铸造设备，及现在铸造在中国的一些状况，当我看到那些复杂的发动机上的铸件时，才发现自己学的还是杯水车薪，还需要学习的还有很多。当我进去看到废料库的时候，那边的工作人员说这些如果不是废品的话大概有几十个亿的价值，党是我惊呆了，发现中国的铸造还是相对的落后，那些浇注系统的质量有的是铸件的4倍多，顿时感觉这出品率太低了。后来我们去了砂型铸造的地方，看到那些师傅做的就和艺术品一样的砂型，然后再想到自己平时实习的时候做砂型的成功率，发现差距不是一般的大，这让我感觉理论固然重要，但是把理论付诸在实践中更重要！至于对这次实习的建议，首先是时间太短了，因为是国家保密单位，所以对我们透露的东西就比较少，以至于我们对一些东西还是缺乏相应的了解，我也希望学校能够让我们多参加实习，对于我们这行业，实践能力是很重要的能力，我们不能纸上谈兵，自己动手实践才能学得更快！最后非常感谢学校的这次安排，希望学校对待以后的实习安排有所改变！