一种铸造成型的桨叶导向架及铸造成型方法技术

本发明专利技术涉及一种铸造成型的桨叶导向架的铸造成型方法，化学成分（质量分数）控制范围如下：Ｃ：０．１７～０．２３％，Ｓｉ：０．２０～０．３５％，Ｍｎ：０．６５～０．９５％，Ｓ：≤０．０３０％，Ｐ：≤０．０３０％，Ｃｒ：０．３５～０．６５％，Ｍｏ：０．２０～０．２５％，Ｎｉ：０．５５～０．７０％，Ｖ：０．０４～０．０８％，Ｔｉ：０．００２～０．０１％。优点：一是由锻造成型改铸造成型简化了生产工序，节省了原材料，降低了生产成本；二是通过外部加强冷却，内部对材料组分进行优化和添加微合金元素，达到了加强细化晶粒，提高材料的致密度，从而达到提高材料综合机械性能的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属铸造产品及铸造方法 制造领域。
技术介绍
现有的TSCPP-20NCD2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. 17 0. 23%， Si:彡 0. 40%，Mn:0. 65 0.95%, S:彡 0. 035%, P:彡 0. 035%, Cr:0. 35 0.70%, Mo: 0. 15 0. 25% ；Ni:0. 40 0. 70%;机械性能Rp0 2 彡 480N/ 腿 2，Rm: 700 850 N/ 腿 2，A5%彡16%, AKv彡35J(-20°C )。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。
技术实现思路
设计目的避免
技术介绍
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 于型腔内气体的排出，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。技术方案1 铸造成型的桨叶导向架，化学成分(质量分数)控制范围如下C: 0. 17 0. 23%, Si:≤ 0. 40%, Μη:0· 65 0. 95%, S:≤ 0. 030%, P:≤ 0. 030%, Cr:0. 35 0. 65%, Mo: 0. 20 0. 25%, Ni :0· 55 0. 70%, V 0. 04 0. 08%, Ti 0. 002 0. 01%。技术方案2 桨叶导向架的铸造成型方法，⑴在工艺设计上一方面通过增设补贴， 使热节中心偏离铸件本体；⑵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， 为了进一步加强散热，增加激冷效果，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%，同时在型腔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；a. V 是钢的优良脱氧剂，钢中加V可细化组织晶粒，含量控制在0. 05 0. 08% ；b. Ti是钢中 强脱氧剂，它能使钢的内部组织致密，细化晶粒力，降低时效敏感性和冷脆性，含量控制在 0. 005 0. 01% ；⑷铸件浇注成型保温结束，在铸件清砂整理完毕，铸件毛坯连同冒口一起 进行去应力正火处理，正火要求为910士 10°C保温8小时出炉空冷；(5)铸件热处理结束，冷 却到400 500°C时进行热割冒口，热割冒口后，铸件立刻进热处理炉利用余热进行去除切 割应力回火；(6)待铸件冷却到常温进行粗加工，按图纸精加工尺寸的要求单边预留3 5mm 调质余量，这样既能保证铸件在调质淬火时保证淬透，又能保证精加工余量。本专利技术与
技术介绍
相比，一是由锻造成型改为铸造成型，简化了生产工序，按照设 计的铸造工艺方案生产的桨叶导向架铸件，产品毛坯重量仅为锻件毛坯重量的一半，且各 种辅助材料的成本也仅为锻件的材料成本的40%。同时铸件毛坯由于加工余量小，大大缩短 了加工周期，节省了原材料，降低了生产成本，由于该产品每年的需求量大，品种数量多，因 此具有极其可观的经济效益和发展前景；。二是通过外部加强冷却，内部对材料组分进行 优化和添加微合金元素，达到加强细化晶粒，提高材料致密的，从而达到提高铸件综合机械 性能的目的。三是铸造成型的桨叶导向架产品，经检测，其主要技术指标如化学成分、机械 性能、金相组织等，均符合TSCPP-20NCD2材料有关标准要求。附图说明图1-1是桨叶导向架零件剖视示意图。图1-2是桨叶导向架零件侧视示意图。图2-1是桨叶导向架锻造成型毛坯主视示意图。图2-2是图2-1侧视示意图。图3是铸件热节中心示意图。图4是铸件铸造工艺热中节心示意图。图5是铸件调质热处理的曲线示意图。具体实施例方式实施例1 一种铸造成型的桨叶导向架，化学成分(质量分数)C:0. 17 0.23%， Si: ^0. 40%, Mn 0. 65 0. 95%, S: ^ 0. 030%, P: ^ 0. 030%, Cr 0. 35 0. 65%, Mo 0. 20 — 0. 25%, Ni :0· 55 0. 70%, V 0. 04 0. 08%, Ti 0. 002 0. 01%。实施例2 —种桨叶导向架的铸造成型方法，⑴在工艺设计上通过增设补贴，使热 节中心偏离铸件本体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铸造成型的桨叶导向架，其特征是化学成分（质量分数）：Ｃ：０．１７～０．２３％，Ｓｉ：≤０．４０％，Ｍｎ：０．６５～０．９５％，Ｓ：≤０．０３０％，　Ｐ：≤０．０３０％，Ｃｒ：０．３５～０．６５％，Ｍｏ：　０．２０～０．２５％，Ｎｉ：０．５５～０．７０％，Ｖ：０．０４～０．０８％，Ｔｉ：　０．００２～０．０１％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈江忠，钱少伦，
申请(专利权)人：宝鼎重工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]