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          大型銅合金螺旋槳的鑄造工藝介紹

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          大型銅合金螺旋槳的鑄造工藝介紹

          發布日期:2019-06-28 作者: 點擊:

            近年來,隨著世界造船行業的蓬勃發展,船舶制造的噸位明顯增大,導致船用推進螺旋槳的重量也越來越大。由于螺旋槳在海水中運轉時承受巨大的負荷,對鑄件力學性能及質量要求很嚴,而且螺旋槳槳葉形狀均為復雜的曲面構成,使得大型螺旋槳的鑄造工藝相當繁雜。

            鑄造工藝設計

            造型方法

            由于螺旋槳槳葉形狀復雜,加之超大型螺旋槳輪廓尺寸偏大,因此整體造型技術尤為關鍵,造型質量不過關,有可能造成鑄件尺寸不合格,嚴重導致鑄件報廢。因此,螺旋槳的造型工序顯得尤為重要。

            目前,螺旋槳的造型一般采用數顯螺距規、截面樣板、角度線樣板和手工造型,砂型數據采用CAD計算機進行放樣,這些數據必須考慮鑄件的變形規律,合金的收縮特性,及適當的加工余量。砂型制作完畢后,采用截面樣板和角度線樣板等檢測樣板,對葉形尺寸進行復查,確保數據滿足要求。

            收縮率確定

            該槳槳葉既寬且葉厚分布不均勻,葉跟Z大厚度在336mm,葉梢部位僅22mm,差距如此之大,導致鑄件各處的澆注溫度和冷卻速度不同,鑄造收縮變形嚴重且變形各異,其影響變形的因素和規律尚未完全清楚,導邊向下凹,隨邊向上撓,槳葉成扭轉變形,螺距變小。因此,工藝上規定在(0.2~0.4)R螺距線收縮率取1.0%,(0.5~0.7)R螺距線收縮率取2.0%,(0.8~1.0)R螺距線收縮率取3.0%;整體線收縮率取1.5%。

            加工量確定

            為了減少鑄件的表面缺陷,得到尺寸合格、表面質量良好的鑄件,僅靠補縮和變形量的考慮還不能達到要求,還必須適當加放加工余量。槳葉的加工余量確定如下:槳葉葉面不放加工余量;槳葉葉面不放加工余量;槳葉葉背加工余量見圖1;導邊及隨邊邊緣加工余量取20mm;槳轂外圓單邊10mm,槳轂內孔單邊加工余量15mm,槳轂大端加長15mm,小端加長10mm。

            圖1 槳葉葉背加工余量

            澆冒口確定

            由于螺旋槳的材料ZCuAl9Fe4Ni4Mn2含有較多的Al,在澆注的過程中極易形成二次氧化渣,所以在澆注系統設計時,應考慮澆注系統是否能夠保證金屬液平穩的充型,應具有合理的澆注速度、擋渣除渣能力,防止出現紊流現象。通常采用底注式,一般澆注系統截面比例為直:橫:內=1:(2~2.5):(10~30),由于該鑄件毛重較大,采用2個φ60mm直澆道,26個φ60mm內澆道。

            銅合金螺旋槳的整體收縮在1.5%左右,所以冒口設計也很重要,通常冒口高度取槳轂高度的0.6~0.8倍。

            烘型及冷卻

            鑄型采用熱風機進行烘型,主要是使型砂中的水分減少,降低因型砂水分含量過高,在澆注過程中產生氣孔、氧化夾渣等缺陷。為了烘型均勻,葉梢處的出氣口開在槳葉隨邊Z低點,鑄型在150℃保溫約24h,保證出風口溫度不低于40℃。

            由于該槳槳葉具有較大的厚度梯度,必將引起各部位冷卻時間的不同。為了保證鑄件具有足夠強度,此鑄件澆注后保溫不低于120h,當溫度降到300℃時,進行打箱。通過延長冷卻時間,使鑄件得以充分釋放鑄造應力,以防止因溫度梯度較大產生槳葉變形。


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