主减速器机匣疏松缺陷试样的制造方法及测试评估方法与流程

本发明涉及机匣冶金缺陷测试评估，特别地，涉及一种主减速器机匣疏松缺陷试样的制造方法。此外，还涉及一种对采用主减速器机匣疏松缺陷试样的制造方法制造的铸块试样进行测试评估的主减速器机匣疏松缺陷试样的测试评估方法。

背景技术：

1、直升机主减速器机匣通常为镁合金铸件，镁合金铸件在铸造过程中会出现不同等级的疏松缺陷，这是由于镁合金的结晶温度区间较宽，凝固收缩大，凝固时糊状凝固的倾向很大。这种凝固特性导致液态收缩和凝固收缩所形成的微孔分散，并且这些微孔往往得不到外部合金液体的有效补充，从而形成疏松，此外，虽然镁合金的热传导性相对较好，但在热节处，由于热量集中，冷却速度较慢，容易形成疏松。而不同等级的疏松缺陷对镁合金铸件的强度和寿命的影响也疏通，若将所有存在疏松缺陷的主减速器机匣均当成废品，可能会造成不必要的浪费，目前，镁合金机匣的i类铸件，由于其关键区域应力水平高，因此，对疏松缺陷的等级要求比较高，一旦出现超过标准规定范围的缺陷，往往将导致机匣缺陷部位裂纹失效，从而无法满足性能要求，由于等级越高，疏松缺陷越大，因此，在现有的镁合金机匣铸件验收标准规定中，关键区域只允许出现等级为1级的疏松缺陷，非关键区域允许出现等级为2-4级的疏松缺陷。

2、然而，现有的存在疏松缺陷的镁合金铸件在进行缺陷等级划分时，往往只是简单沿用相关转化标准，其缺乏可靠数据来判定不同等级的疏松缺陷对机匣强度和寿命的影响，可能出现部分镁合金机匣铸件上的疏松缺陷不满足验收标准，但其强度和寿命却满足验收要求，从而造成不必要的浪费。若为了获得可靠数据，而选择直接从主减速器镁合金机匣铸件中切取足够数量的包含不同等级疏松缺陷的机匣铸块来进行测试评估，则会由于疏松缺陷在主减速器镁合金机匣铸造过程中存在随机性，在同一件主减速器镁合金机匣铸件中无法切取包含不同等级疏松缺陷的机匣铸块，且包含不同等级疏松缺陷的机匣铸块无法精加工成典型试验件，导致测试周期长，成本高，测试效率低，且存在较大的失败风险。

技术实现思路

1、本发明提供了一种主减速器机匣疏松缺陷试样的制造方法及测试评估方法，以解决现有的对不同等级疏松缺陷的主减速器机匣进行测试评估时，测试周期长，成本高，测试效率低，且存在较大的失败风险的技术问题。

2、根据本发明的一个方面，提供一种主减速器机匣疏松缺陷试样的制造方法，包括以下步骤：a1，将芯砂制备成砂芯，再将型砂制备成砂型，然后将砂芯和砂型组合成砂型模具，其中，砂型模具中不设置冷铁，砂型模具内开设有直浇道、与直浇道连通的呈t字形布设的横浇道和呈十字形布设的多个铸块型腔，多个铸块型腔呈阵列排布于砂型模具内并与横浇道连通；a2，将镁合金块熔化成镁合金溶液，再通过直浇道将镁合金溶液浇注至砂型模具的横浇道和铸块型腔内，以浇注形成镁合金铸件；a3，从砂型模具中取出镁合金铸件，并去除镁合金铸件上的型砂和芯砂，再切割镁合金铸件上的浇冒口，以获得呈十字形或者呈t字形布设的多个铸块，然后依次对铸块进行标印、表面处理和热处理；a4，对铸块进行疏松缺陷检验，以去除不存在疏松缺陷的铸块，再将剩余铸块作为铸块试样，并标记铸块试样上疏松缺陷的所占区域，其中，每一铸块试样上仅存在同一等级的疏松缺陷。

3、作为上述技术方案的进一步改进：

4、进一步地，步骤a3中，热处理的具体步骤如下：将铸块升温至390℃-410℃下保温1.5h-2.5h，再继续升温至515℃-525℃下保温6h-8h，然后使用60℃-80℃的淬火介质进行淬火，且淬火转移时间不超过20s，最后使铸块在195℃-205℃下保温18h-24h。

5、进一步地，步骤a3中，表面处理的具体步骤如下：清理铸块表面上的飞边和毛刺，再使用气体介质清除铸块表面和夹缝处的砂粒，然后去除铸块表面的多余物，并对铸块进行铬酸盐处理。

6、进一步地，步骤a3中，标印的具体步骤如下：使用振动笔在铸块上标印毛坯号、溶批号和顺序号。

7、进一步地，步骤a2中，再将镁合金溶液浇注至砂型模具内具体包括以下步骤：将镁合金溶液的出埚温度控制在800℃-830℃，以在镁合金溶液降至765℃-775℃时，将镁合金溶液浇注至砂型模具内，并将浇注时间控制在5s-15s内。

8、进一步地，在步骤a2中，将镁合金块熔化成镁合金溶液具体包括以下步骤：预热坩埚至680℃-720℃，将镁合金块加入坩埚内，并盖上气体保护盖，以向坩埚内通入保护气体，其中，通气速率为15l/min-25l/min，加热温度为760℃-780℃；在镁合金块全部熔化后，加入预设重量的mg-zr中间合金，并搅拌8min-12min；将加热温度设置为765℃-775℃，保护气体的通气速率增加至25l/min-35l/min，然后向坩埚内放置精炼器并通入氩气进行精炼，氩气的通气速率为10l/min-20l/min，通气时间为12min-15min，精炼完成后，去除坩埚液面夹渣，以获得镁合金溶液。

9、进一步地，mg-zr中间合金使用前需在100℃-200℃下预热至少30min。

10、根据本发明的另一方面，还提供了一种主减速器机匣疏松缺陷试样的测试评估方法，对采用上述的主减速器机匣疏松缺陷试样的制造方法制造的铸块试样进行测试评估，包括以下步骤：b1，采用砂型铸造和机加工获取不含冶金缺陷的多个标准件，并制造多批次的铸块试样，再根据铸块试样上疏松缺陷的所占区域将铸块试样精加工成光滑圆棒状的试验件，然后对试验件进行疏松缺陷检验，以去除其中疏松缺陷位置不满足要求的试验件，并标记剩余试验件中疏松缺陷的等级，其中，试验件包括拉伸试验件和疲劳试验件；b2，开展标准件和拉伸试验件的拉伸性能试验，以获得包含不同等级疏松缺陷的屈服强度、极限强度、屈服强度衰减系数和极限强度衰减系数的拉伸试验数据，同时开展标准件和疲劳试验件的成组法疲劳性能试验，以获得用于拟合疲劳性能曲线的试验数据，并开展标准件和试验件的升降法疲劳性能试验，以获得包含不同等级疏松缺陷的疲劳极限和疲劳极限衰减系数的疲劳试验数据；b3，通过拉伸试验数据和疲劳性能数据评估主减速器机匣上不同等级疏松缺陷部位的静强度和疲劳强度。

11、作为上述技术方案的进一步改进：

12、进一步地，拉伸试验件的表面粗糙度为ra0.8。

13、进一步地，疲劳试验件的表面粗糙度为ra0.2。

14、本发明具有以下有益效果：

15、本发明的主减速器机匣疏松缺陷试样的制造方法，将芯砂制备成砂芯，再将型砂制备成砂型，然后将砂芯和砂型组合成砂型模具，以可通过砂型模具浇注形成铸件；将镁合金块熔化成镁合金溶液，再将镁合金溶液浇注至砂型模具内，以浇注形成镁合金铸件，由于砂型模具中不设置冷铁，且砂型模具内设有呈t字形布设的横浇道和呈十字形布设的铸块型腔，因此，镁合金铸件浇注完成后冷却速度慢，易在t字形的横浇道和十字形的铸块型腔内产生不同等级的疏松缺陷；从砂型模具中取出镁合金铸件，并去除镁合金铸件上的型砂和芯砂，再切割镁合金铸件上的浇冒口，再切割镁合金铸件上的浇冒口，以获得呈十字形或者呈t字形布设的多个铸块，然后依次对铸块进行标印、表面处理和热处理，以保证铸块质量；对铸块进行疏松缺陷检验，以去除不存在疏松缺陷的铸块，再将剩余铸块作为铸块试样，并标记铸块试样上疏松缺陷的所占区域，其中，每一铸块试样上仅存在同一等级的疏松缺陷，因此，批量制备出了不同等级疏松缺陷的铸块试样，便于后续的测试评估；本方案可批量制备出不同等级疏松缺陷的铸块试样，便于后续精加工成典型试验件并进行试验，以可对不同等级疏松缺陷的机匣进行评估，相对于现有技术，大大缩短了测试周期，降低了测试成本，且降低了失败风险，实用性强，适于广泛推广和应用。

16、本发明的主减速器机匣疏松缺陷试样的测试评估方法，通过制造标准件和铸块试样，再根据铸块试样上疏松缺陷的所占区域将铸块试样精加工成光滑圆棒状的试验件，以真实模拟主减速器机匣内部存在的真实内孔缺陷，且根据拉伸性能试验和疲劳性能试验的要求，精加工时分别获得拉伸试验件和疲劳试验件，然后对试验件进行疏松缺陷检验，以去除其中疏松缺陷位置不满足要求的试验件，并标记剩余试验件中疏松缺陷的等级，以提高试验结果的可靠性，通过开展标准件和拉伸试验件的拉伸性能试验，通过比对标准件和拉伸试验件的试验数据，以获得包含不同等级疏松缺陷的屈服强度、极限强度、屈服强度衰减系数和极限强度衰减系数的拉伸试验数据，同时开展标准件和疲劳试验件的成组法疲劳性能试验，以获得用于拟合疲劳性能曲线的试验数据，并开展标准件和试验件的升降法疲劳性能试验，通过比对标准件和疲劳试验件的试验数据，以获得包含不同等级疏松缺陷的疲劳极限和疲劳极限衰减系数的疲劳试验数据，通过拉伸试验数据和疲劳性能数据可以评估主减速器机匣上不同等级疏松缺陷部位的静强度和疲劳强度，以可定量判定主减速器机匣出厂验收时的不同等级疏松缺陷的容许度，提高了机匣的合格率，节省了机匣的制造费用，缩短了机匣的制造周期。

17、除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。