本发明属于铸造领域，具体地说就是一种大型发动机零部件的铸造方法，尤其是一种半封闭大型腔体结构、外廓“细长”、内铸油路的发动机机匣零件的铸造方法，该机匣零件由铝合金铸造而成。
背景技术
铝合金大型发动机机匣（以下简称机匣）主要承受齿轮轴支反力、发动机的振动及机动载荷，最高工作温度为175℃，采用铸铝铝合金铸件机加成形。其基本轮廓尺寸1400㎜x460㎜x195㎜,主体壁厚5～7㎜.整个机匣为半封闭大型腔体结构，外廓“细长”，内铸油路，这些特点给机匣铸件的铸造带来极大的技术难度。主要技术难度体现为：一是机匣内有复杂的油路系统，油路空间走向曲折，壁厚很薄，要求油路具有精确的形状尺寸、精确可靠的固定和定位手段，以及良好的表面质量和退让性等，才能确保油路可以完整成形，达到功能要求，又不影响整体机匣的性能；二是半封闭大型内腔体的铸造成型是铸件获得成功的关键，且铸件内腔有复杂的油路、铸件内腔型芯产生极大的热收缩应力，是铸件产生变形和裂纹的主要原因。
现有机匣铸件存在铸件成型壁厚不均，内部冶金质量较差、尺寸精度低、易变形和产生裂纹，表面粗糙等技术问题。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种用于铸造航空发动机机匣部件的铸型的制造方法，以减少或避免前面所提到的技术问题。
为解决上述至少一个技术问题，本发明的提出了一种铝合金大型发动机机匣零件的铸造工艺，所述机匣部件基本轮廓尺寸1400㎜x460㎜x195㎜,主体壁厚5～7㎜，整个机匣为半封闭大型腔体结构，外廓“细长”，内铸油路，所述铸造工艺路线包括以下步骤：
s1、采取反重力法熔模精密铸造工艺初步设计铸件毛坯结构，在不影响零件使用的前提下，调整工艺筋、壁厚、凸台位置等结构参数，使得铸件毛坯结构更适合铸造生产；
s2、机匣铸件的铸造，其采用铜管和plm-聚碳石膏型芯制成复合型芯，即先采用锌合金外支撑制成一个“半圆”的芯骨，该芯骨的形状结构与细长三维空间结构型芯外形一致，通过熔模精密铸造工艺将铜管和锌合金牢固地铸造在一起，压制plm-聚碳石膏型芯，使锌合金外支撑与plm-聚碳石膏型芯成为一体，保证机匣铸件在铸造过程中不错位；在型壳焙烧时将锌合金熔化脱出，通过化学反应将铜管腐蚀掉，即可获得尺寸准确、内壁光滑和铝铸件组织致密的复杂油路；
设计制造一套蜡型，将plm-聚碳石膏型芯复合型芯固定在蜡型里，压制蜡模，实现蜡模的制造，通过涂料-脱蜡-焙烧获得机匣型壳；
s3、采用差压铸造工艺进行机匣铸造，首先用magma铸造模拟软件对铸造施工图进行模拟，分析铸件的流场、温度场、应力场，对铸件的结构、浇注系统和铸造工艺参数设计进行优化，将焙烧好的机匣型壳放在砂箱里，四周填充水玻璃砂进行铸件的差压铸造；
s4、铝液熔炼和浇注控制，在浇注过程中，确定合理的充型速度以及差压罐保压压力，确定合理的浇注温度，在铸件最高点设置信号灯，保证每个铸件的充型时间±2s之内；
s5、铸件热处理，先应用热处理软件进行模拟，确定铸件最佳热处理工艺方案，如铸件摆放位置、入水方向、入水时间和水的温度等，并设计合理的铸件热处理卡具，确保铸件热处理不变形；铸件划线，按线加工辅助卡台，并与热处理夹具锁紧固定，垂直淬火介子面放置，尽可能减少铸件热处理产生的变形；采取热等静压，提高铸件尺寸稳定性，提高铸件机械性能。
进一步地，s2中所述的锌合金为-27锌基合金，其力学性能：σb为350～400mpa,δ5为2.0～3.0%，hb=100～120,熔点约为380℃；将型壳焙烧至温度900℃左右，锌合金可完全熔化，甚至沸腾。
进一步地，s4中所述铝液的原材料铝锭或合金锭fe含量必须<0.1%以下，铸铝铝合金的化学成分为si6.8～7.2%,mg0.5～0.6%,ti0.15～0.20%,be0.1～0.2%,fe<0.1%。
进一步地，s4中所述铝液采用长效变质剂金属锶（0.04～0.06%）和稀土（0.2～0.3%）变质铝液，该变质工艺，试样二次枝晶间距最小，气孔少，硅颗粒成点状或蠕虫状、共晶团小且分散；采取观察断口（ф15）法和加工试块高倍金相观察法相结合，确定铝液变质效果。
进一步地，s4中所述的充型速度0.0014～0.004mpa/s,差压罐保压差不小于0.5mpa。浇注温度浇注温度690～710℃。
本发明的有益效果如下：
1、机匣铸件采取铜管和“plm-聚碳石膏型芯”的复合型芯，实现一个整芯，大大提高了组芯精度，具有良好的退让性，极大地减少铸件应力和变形，大大地减小铸件尺寸变形和裂纹等铸造冶金缺陷；
2、由于铸件为半圆弧形，铸件结构细长。采取统一的铸造收缩率，半圆弧形与理论尺寸会出现较大的偏差，需要采取反变形工艺设计，故采用用magma5铸造模拟软件对铸造施工图进行模拟，分析铸件的流场、温度场、应力场，对铸件结构进行优化；
3、机匣铸造采用差压铸造工艺，差压铸造是铸型在较大压差下凝固，即由于铸件在较高的压力下凝固（补缩能力是低压铸造的4～5倍，重力铸造的7～8倍），能获得致密的组织；且由于差压铸造的压力较高，氢在铝液中溶解度增大，再加上在高压下金属凝固速度提高，合金凝固时氢来不及析出而以原态存在于铸件内，从而使析出性气孔（针孔）大为减少；同时，外加压力还能参与补缩，铸件在高压下凝固时，可及时充填出现的缩孔及微裂纹，在一定程度上“焊合”消除了一些裂纹的隐患，铸件的力学性能也相应提高，其具有以下突出优点：（1）消除了铸件气孔缩孔缩松等铸造缺陷；（2）改善铸件表面粗糙度；（3）明显减少了大型复杂铸件凝固时的热裂倾向；（4）差压铸造具有很强的补缩压力；（5）差压铸造可以减少凝固时间20～25%，相应地也减少凝固期内的变质衰退现象，其晶粒也有所细化，是目前获得优质铝合金铸件最好的方法。
4、plm-聚碳石膏型芯是由新一代耐火材料聚碳石膏制造而成，此型芯耐高温、可溶、可做成各种复杂形状，极易清理，最高耐火度可达2800℃，比传统型芯具有显著的优越性；而且，铸后型芯变得松散，可轻易去除，靠震动及简单工具就能清理干净超复杂的内腔，在常温下浸泡，用水冲洗即可清理干净；退让性极好，与硅溶胶型壳相接处不需要做任何处理，相接处不会变形开裂，尺寸精度和表面光度都超过硅溶胶型壳。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
本实施例制备的机匣部件基本轮廓尺寸1400㎜x460㎜x195㎜,主体壁厚5～7㎜，整个机匣为半封闭大型腔体结构，外廓“细长”，内铸油路，所述铸造工艺路线包括以下步骤：
第一，采取反重力法熔模精密铸造工艺初步设计铸件毛坯结构，在不影响零件使用的前提下，调整工艺筋、壁厚、凸台位置等结构参数，使得铸件毛坯结构更适合铸造生产；在不影响零件使用的前提下，调整诸如工艺筋、壁厚、凸台位置等结构参数，使得铸件毛坯结构更适合铸造生产。
第二，机匣铸件的铸造，其采用铜管和plm-聚碳石膏型芯制成复合型芯，即先采用锌合金外支撑制成一个“半圆”的芯骨，该芯骨的形状结构与细长三维空间结构型芯外形一致，通过熔模精密铸造工艺将铜管和锌合金牢固地铸造在一起，压制plm-聚碳石膏型芯，使锌合金外支撑与plm-聚碳石膏型芯成为一体，保证机匣铸件在铸造过程中不错位；在型壳焙烧时将锌合金熔化脱出，所述的锌合金，如za-27锌基合金，其力学性能：σb为350～400mpa,δ5为2.0～3.0%，hb=100～120,熔点约为380℃；将型壳焙烧至温度900℃左右，锌合金可完全熔化，甚至沸腾；通过化学反应将铜管腐蚀掉，即可获得尺寸准确、内壁光滑和铝铸件组织致密的复杂油路；
设计制造一套蜡型，将plm-聚碳石膏型芯复合型芯固定在蜡型里，压制蜡模，实现蜡模的制造，通过涂料-脱蜡-焙烧获得机匣型壳。
第三，采用差压铸造工艺进行机匣铸造，首先用magma铸造模拟软件对铸造施工图进行模拟，分析铸件的流场、温度场、应力场，对铸件的结构、浇注系统和铸造工艺参数设计进行优化，将焙烧好的机匣型壳放在砂箱里，四周填充水玻璃砂进行铸件的差压铸造；
第四，铝液熔炼和浇注控制，铝液的原材料铝锭或合金锭fe含量必须<0.1%以下，铸铝铝合金的化学成分为si6.8～7.2%,mg0.5～0.6%,ti0.15～0.20%,be0.1～0.2%,fe<0.1%，在浇注过程中，确定充型速度0.0014～0.004mpa/s、差压罐保压差不小于0.5mpa、浇注温度浇注温度690～710℃，在铸件最高点设置信号灯，保证每个铸件的充型时间±2s之内。所述铝液采用长效变质剂金属锶（0.04～0.06%）和稀土（0.2～0.3%）变质铝液，该变质工艺，试样二次枝晶间距最小，气孔少，硅颗粒成点状或蠕虫状、共晶团小且分散；采取观察断口（ф15）法和加工试块高倍金相观察法相结合，确定铝液变质效果。
第五，铸件热处理，先应用热处理软件进行模拟，确定铸件最佳热处理工艺方案，如铸件摆放位置、入水方向、入水时间和水的温度等，并设计合理的铸件热处理卡具，确保铸件热处理不变形；铸件划线，按线加工辅助卡台，并与热处理夹具锁紧固定，垂直淬火介子面放置，尽可能减少铸件热处理产生的变形；采取热等静压，提高铸件尺寸稳定性，提高铸件机械性能。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。