高強不銹鋼離心輪澆冒口的設計與計算

紀艷卿，陳鵬榮

（西安航天發動機廠，陜西 西安710100）

0 引言

為確保我國在未來載人登月工程中的主導地位及國際競爭環境下的主動地位，需要對重型運載發動機進行研制。在發動機各零部件產品中，離心輪是渦輪泵中的關鍵零件，工作時高速旋轉，葉片型面與燃料直接接觸，承受載荷大，因此，對其尺寸精度和內部質量要求非常高。重載發動機三維大扭曲葉片離心輪鑄件尺寸大，葉片在內腔大曲率變化，切削加工難以實現，必須采用鑄造成形。與傳統鑄造方法相比，采用熔模鑄造獲得的鑄件具有高的尺寸精度和低的表面粗糙度[1-3]，故采用熔模精密鑄造工藝進行離心輪鑄件生產。

由于液態金屬澆入鑄型后，在凝固冷卻過程中，將產生液態收縮和凝固收縮。如果這些收縮得不到液態金屬的補充，將導致鑄件在最后凝固的部分產生縮孔和縮松，從而降低鑄件的力學性能，甚至造成廢品。因此，在進行鑄造工藝設計時，常采用冒口來消除縮孔，以獲得健全優質的鑄件[4]。

鑄鋼件體積收縮率比較大，所以設計工藝時需在熱節部位安放冒口。影響冒口補縮效果的因素很多，例如：澆注溫度、熱節形狀、鑄件結構及澆注位置等，所以計算冒口尺寸是一個復雜的問題。比例法簡單適用，但精確度不高；模數法雖計算復雜，但比較科學[5]。本文采用模數法成功實現了重載高強不銹鋼 (S-04)離心輪澆冒口的工藝設計。經過實際生產驗證，鑄件的熱節部位得到了有效補縮，工藝方案合理，成功澆注出了高質量的離心輪鑄件。……