飞机挂架是飞机上的重要部件，尺寸较大，结构复杂，承受静载荷和冲击载荷都较大，要求自身材料具有高强度，高刚度，毛坯铸造质量高，尺寸精确，内部组织和性能均匀可靠，无疏松气孔、夹渣等铸造缺陷，铸件整体力学性能高。目前大多采用我国自行研制的高强度铸造铝合金ZL205A砂型整体铸造成形。
不同厂家的工艺各不相同，而不同的工艺会造成铸件组织分配、力学性能等的差异。本文从实践出发，找出工艺难点，详细分析和讨论了挂架铸造工艺，力求新颖实用。
1 铸造工艺
1.1 合金铸造工艺特性
ZL205A合金是AL—Cu系高强度铸造铝合金，其化学成分见表，该合金强化元素多，晶粒得到细化，在不同的热处理制度下可获得不同的性能，其特点是强度高，塑性好，硬度高，机械加工性优良，表面处理性好。但Al—Cu系合金是宽结晶温度范围的合金，铸造性能不好，不易实现顺序凝固，壁厚敏感性大，易产生疏松、热裂、氧化夹渣等铸造缺陷，对铸造工艺要求高，要强化激冷、加强补缩并在浇注系统上采取必要的工艺措施，创造较大温度梯度，形成较好的顺序凝固条件，才能获得致密的组织和优质铸件，充分发挥ZL205A合金的高强度特性。
1.2 挂架的结构特点
不同机种和用途的挂架，其尺寸和结构都有差异，但其形状和总体结构又很相似，这里以某飞机挂架为例，其结构和工艺简图如图1，特点为：
(1)整体呈扁平状，结构复杂，外形尺寸大，内腔中隔板和筋条多，不易观察和测量。
(2)壁厚较均匀，热节集中。
(3)内腔及上下两面窗口多、位置精度要求严格。
(4)挂点位于上下两面，尺寸厚大，性能要求高。
1.3 铸造工艺要点分析
由图1所示，该铸件装配状态为立式。在飞机拉升和降落时。挂架会受到较大的冲击载荷，因此要求挂架各部位受力均匀，两侧面组织一致。为达到此项要求，采用立式浇注位置，可保证铸件两侧面在结晶时成分、组织、性能一致，从而使挂架整体性能、成分均匀合理，充分满足使用要求。ZL205A合金呈粥状凝固方式.必须加强激冷，才能保证组织细小致密和强化顺序凝固，从而使各部位都得到良好的补缩。该铸件高度较高，厚度相对较厚，采用贴面冷铁半金属型式激冷。使整个铸件外表面除顶部以外部包围在冷铁之中，在结晶凝固时充分得到激冷，从而起到细化组织、提高性能的作用。同时，将冷铁设计成顶部薄底部厚的形式，这样可强化顺序凝固趋势，有助于凝固时自下而上的顺序补缩，保证铸件组织致密，减少疏松的产生。
冷铁采用铝制冷铁，冷铁的平均厚度取被激冷处壁厚的 l～1.2倍，有集中热节处的冷铁厚度适当加厚，可增加到热节圆直径的1.5倍左右，以保证被激冷处的组织。激冷要与补缩相配合。才能达到最理想的效果，在铸件顶部设计冒口，冒口的尺寸适当加大加高，取150～160mm、以增加补缩压头，充分转移热节。以保证铸件组织致密，性能优良。铸件结构复杂，尺寸大，内腔隔板和筋条多，窗口多位于上下两面，铸件内腔设计成整体砂芯，利用上下面的窗口设计过渡芯头，将砂芯引出腔外，再设计大芯头将各过渡芯头联结在一起，以保证定位和排气，利用两侧面的窗口设计辅助芯头，以辅助定位和排气。设计整体砂芯，即有利于保证型腔的结构尺寸稳定，又有利于增加砂芯的排气效果，同时使砂芯安放平稳，操作简单，并易于测量和调整。
1.4 浇注系统的设计要点
1.4.1 浇注系统分析
该铸件的浇注系统由直浇道、缓冲槽、横浇道、内浇道、立筒和带缓冲结构的缝隙组成(图1)。其中，缓冲槽可有效起到缓冲的作用，防止第一股冷金属在流向改变时产生飞溅和紊流，减少二次氧化夹杂的生成。直浇道设计成一组片状浇道，可有效起到阻流和挡渣作用，横浇道设计成平行于两侧面的梯形截面形式，使金属液通过内浇道和缝隙浇道均匀的引入整个型腔。挂架铸件高度较高，侧壁为大平面，可设计合理的缝隙式内浇口引入金属，以减少金属液进入型腔时的垂直下落高度，使流动平稳，减少二次氧化夹渣在型腔中生成、从而减少铸造缺陷的产生。同时有利于自下而上的顺序凝固，随金属液在缝隙和型腔中的逐渐上升，合理的分配了热量，创造良好的顺序凝固条件。此外，在侧壁上设计的缝隙浇道引入冒口、可使立筒中的金属液通过缝隙有效的对引入部位进行补缩，并可增加冒口的补缩效果。合理分配缝隙浇口，保证各缝隙间距，可使型腔中的金属液流动平稳，热量分布均匀合理，减少分散性疏松的产生。
1.1.2 浇注系统参数设计
浇注系统最小裁面比取5，铸件毛重(G)200kg，浇注系统最小截面积为其中取0.1，则。直浇道采用每片截面为0.8cnl×此n!的一组片状组成，对称的分布左右两侧。过滤采用孔洞率大于70％的陶瓷过滤网，安放过滤网处截面相对扩大，保证通过面积。缝隙浇道典型结构见图2，采用缝隙和立简相切形式，立筒0和缝隙的最小／b为D＝4b,b为引入处壁厚尺寸，立筒中心线距铸件外壁a取a＝1.3D。缝隙底部采用图2的缓冲设计，可减少金属液对型芯的冲击和避免产生紊流、窝气及二次氧化夹渣。缝隙起始于铸件底面以上30mm左右处和立简底部40mm以上，并以圆角过渡，可有效防止铸件底部过热，创造良好的顺序凝固条件。
2 结论
立式浇注位置设计，可保证挂架整体性能、成分均匀合理；帖面冷铁式半金属型激冷，配以合理冒口补缩，保证铸件组织致，性能优良；直浇道、横浇道和内浇道截面比为1：3：5，并配合带缓冲结构的合理缝隙，可保证型腔内液面上升平稳，减少铸件内部二次氧化夹杂和混入性气体；砂芯整体设计，可保证挂架尺寸的稳定。经过多件的试制和生产，合格率可达85%以上，说明该铸造工艺合理、可靠。
