薄壁腔体ZTC4合金支架熔模铸造工艺设计

程亚珍，杨光，孙宏喆，梁彩艳

洛阳双瑞精铸钛业有限公司 河南洛阳 471023

1 序言

ZTC4钛合金是α＋β两相合金，具有优良的耐蚀性、较低的密度、高的比强度及良好的韧性等一系列优点，适用于航空航天、船舶等领域。随着航空航天结构件的轻量化、整体化的发展，铸件结构向薄壁化、复杂化发展，这类铸件外廓尺寸壁薄、结构复杂，实现近净成形铸造的难度很大。本文介绍了采用熔模铸造成形技术生产薄壁腔体结构ZTC4合金支架的铸造工艺。

2 铸件概况

支架主要由主腔体、方形框架、凸台组成，腔体壁厚为3mm，凸台处壁厚为40mm，凸台与腔体连接处的壁厚比为1∶13，属大壁厚比薄壁腔体类结构。

支架的材质为ZTC4，内部质量符合GJB 2896—1997要求，铸件尺寸精度按GB/T 6414—2017中CT7级设计，铸件化学成分及力学性能见表1、表2。

表1 铸件化学成分要求（质量分数） （%）

表2 力学性能要求

3 试验内容及方法

3.1 工艺分析

铸件由一个大壁厚比腔体结构和一个方形框架构成，整体长度为428m，宽度为86mm。腔体结构的壁厚比为1∶13，铸造过程中在薄壁与厚壁的连接处以及厚壁热节处易产生缩孔和裂纹等铸造缺陷，影响铸件质量，严重的甚至报废，且方形框架201mm×198mm，易产生扭曲变形。

铸件薄壁腔体比较狭长，方形框架呈角度与腔体连接，整体铸件易变形，采用模具制作蜡模时，蜡模的尺寸精度难以保证，需采用光敏树脂模，但由于光敏树脂模脱蜡时灰分比较高，易产生夹杂类铸造缺陷，铸件的内部质量难以保证。铸件主体形状差异大、不规则，铸件偏心严重，因此需采用静浇工艺。……