CN101269414A - 一种大型耐压铝壳体的铸造方法 - Google Patents

一种大型耐压铝壳体的铸造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大型耐压铝壳体的铸造方法，首先在砂芯模具盒内打置砂芯分芯，在各砂芯分芯对应铸件热节部位处放置冷铁，同时在分芯面上成型阶梯式浇道体系的半圆柱凹槽，然后将各砂芯分芯粘合后制成内置式阶梯浇注砂芯；装配带有铸液导入口金属外模，将内置式阶梯浇注砂芯安装于金属外模中，使砂芯与金属外模之间形成密闭的铸件型腔，并使砂芯内的主浇道联通铸液导入口；将低压铝铸液从保温炉通过升液管由金属外模的铸液导入口引入，经砂芯内置的阶梯式浇道体系，分两部分引入铸件型腔：最后对进入铸件型腔的铝铸液加压充型、并保压使铸液结晶凝固形成铸件。

Description

一种大型耐压铝壳体的铸造方法
技术领域
本发明涉及一种铝壳体的的铸造方法，特别涉及一种高压电气SF6气室用大型耐压铝壳体的铸造方法。
背景技术
高压电气产品耐压铝壳体铸件低压铸造工艺是一种生产效率高、加工余量少、铝水利用高、气密性高的精确成型方法。目前多采用单升液管全金属铸模生产内腔结构简单的铸件，全金属铸模很难生产50Kg以上的大型零件；而采用全砂型低压铸造方法，虽可以生产大型内腔结构复杂的耐压壳体铸件，但是铸件表面质量差，气室密封面针孔较多，气密性差，铸件组织致密度差，力学性能低，生产效率低下，生产成本高。以上两种方法对于重量大于80Kg的内腔结构复杂、质量要求高的高压开关SF6气室用大型耐压铝壳体，难以满足高于5倍工作压力的铸件水压破裂性试验，铸件表面粗糙度Ra小于等于12.5μm，壳体漏率小于2×10-8Pa.m3/s，漏气率小于SF6气体年泄漏率0.5％等技术指标要求，很难实现优质大批量机械化生产。
发明内容
针对上述大型铸造耐压铝壳体低压铸造所存在的问题，本发明提供了一种基于内置阶梯式浇道的砂芯、结合金属型外模的复合铸模在常规低压铸造机上机械化生产大型耐压铝壳体的铸造方法。使生产的铸件组织致密，几何形状完整精确，铸件表面均匀度好，可满足生产大型耐压铝壳体的质量和批量要求。
为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：
一种大型耐压铝壳体的铸造方法，其特征在于，包括下述步骤：
a.首先用树脂砂在砂芯模具盒内打置砂芯分芯，在各砂芯分芯对应铸件热节部位处放置冷铁，同时在各砂芯分芯的分芯面上成型阶梯式浇道体系的半圆柱凹槽，然后将各砂芯分芯沿分芯面粘合后制成可形成铸件内表面的内置式阶梯浇注砂芯，阶梯式浇道体系包括主浇道、阶梯浇道、内横浇道和内直浇道；
b.组装可形成铸件外表面的金属外模，该金属外模下部带有铸液导入口，将步骤a的内置式阶梯浇注砂芯安装于金属外模中，使砂芯与金属外模之间形成密闭的铸件型腔，并使砂芯内的主浇道联通铸液导入口，其中，主浇道通过砂芯上、下部对称的内横浇道联通铸件型腔；主浇道通过砂芯中部的阶梯浇道联通砂芯前、后两侧对称的内直浇道与铸件型腔联通；
c.将低压铝铸液从保温炉通过升液管由金属外模的铸液导入口引入，经砂芯内置的阶梯式浇道体系，一部分通过主浇道经内横浇道引入铸件型腔的上、下内侧；另一部分通过主浇道、经阶梯浇道到内直浇道引入铸件型腔前、后内侧：
d.对步骤c进入铸件型腔的铝铸液加压充型、并保压使铸液结晶凝固形成铸件，最后打开金属外模，取出铸件。
上述方法步骤a中，在砂芯模具盒内打置的砂芯分芯为左、右半芯，在左、右半芯分芯面处分别成型阶梯式组合浇道体系的半圆柱凹槽，将浇道成型后的左、右半芯相对粘合成整体砂芯，从而在砂芯内形成主浇道、阶梯浇道、内横浇道和内直浇道的阶梯式组合浇道体系，完成内置式阶梯浇注砂芯的制作。
上述方法步骤b中，金属外模包括上、下模和铸模壳，上模和铸模壳分为左、右半模，铸液导入口设置在下模中间；将内置式阶梯浇注砂芯安装于下模上，用液压机构推动左、右半模合模到位，使砂芯与金属外模之间形成密闭的铸件型腔。
本发明的铸造方法由于采用了内置阶梯式浇道的砂芯复合浇铸模，大大缩小了模具外形尺寸，使尺寸更大的大型耐压铝壳体在低压铸造机上的机械化生产得以实现，生产出来的产品表面质量提高，成品率上升，耐蚀耐压性能好，可操作性强，方便参数控制，满足封闭式组合电器对壳体力学性能和气密性等的质量要求，而且砂芯用砂量是全砂型低压铸造方法的1/3，生产效率提高至少30％，具有绿色环保铸造的特点。
本发明尤其对壁厚不均匀大型耐压铝壳体的铸造，通过砂芯内置阶梯式组合浇道系统，一部分通过主浇道和内横浇道引入型腔铸件的上、下法兰内侧；另一部分通过主浇道、阶梯浇道和内直浇道引入型腔铸件的前、后法兰内侧：浇铸过程具有平稳充型、减少补缩铝水热量损失、提高热节部位补缩有效性和改善温度场分布的优点，可实现灵活、有效、长时的压力传递，减少缩孔和缩松缺陷的产生。解决了复杂程度高、壁厚变化大的大型耐压铝壳体浇注系统无法对多热节、长距离对补缩不足而产生的浇不足、冷隔、缩孔和缩松等缺陷的问题。
附图说明
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明铸造工艺流程图。
图2是本发明方法采用的内置式阶梯浇注砂芯铸模的主视剖面结构图。
图3是图2的A-A向视图。
图2、图3中：1、上模；2、铸件型腔；3、冷铁；4、内直浇道；5、阶梯浇道；6、左半芯；7、右半芯；8、下模；9、铸液导入口；10、铸模壳；11、主浇道；12、内横浇道。
具体实施方式
如图1至图3所示，一种大型耐压铝壳体的铸造方法，首先用树脂砂在玻璃钢制成的砂芯模具盒内打置左右半芯6、7，在左右半芯对应铸件热节部位处放置冷铁3，同时分别在左右半芯分芯面处(图2的A-A剖面)用玻璃钢棒成型主浇道11、阶梯浇道5、内横浇道12和内直浇道4的半圆柱凹槽，然后将左右半芯沿分芯面处粘合，组成可形成铸件内表面的整体砂芯，从而在砂芯内形成主浇道11、阶梯浇道5、内横浇道12和内直浇道4的阶梯式浇道体系，完成内置式阶梯浇注砂芯的制作。
接着在低压铸造机架上组装可形成铸件外表面的金属外模，其包括上、下模1、8和铸模壳10；上模1和铸模壳10可分为左、右半模，铸液导入口9设置在下模8中间。将上述金属外模预热，并在磨具内表面(相当于铸件外表面)均匀喷上一层涂料；然后将内置式阶梯浇注砂芯精确安装于下模8上，用液压机构推动左右半模合模到位，形成密闭的铸件型腔2；其中，要使铸液导入口9联通砂芯内的主浇道11，主浇道11通过砂芯上下部对称的内横浇道12联通铸件型腔2；主浇道11中部通过阶梯浇道5联通砂芯前、后两侧对称的内直浇道4与铸件型腔2联通。
然后低压铸造加压系统将带压(0.06-0.09MPa)的铝铸液从保温炉通过升液管由下模8的铸液导入口9引入，经砂芯内置的阶梯式组合浇道体系，一部分通过主浇道11和内横浇道12引入铸件型腔2的铸件上、下法兰内侧；另一部分通过主浇道11、阶梯浇道5和内直浇道4引入铸件型腔2的铸件前、后(从图3看是左、右)法兰内侧：铝铸液分上述两部分进入金属外模与砂芯组成的复合铸型中经加压充型、保压结晶凝固形成铸件；最后用液压机构打开左右半模，起吊铸件，利用铸件转出轨道取出。

Claims (3)

1.一种大型耐压铝壳体的铸造方法，其特征在于，包括下述步骤：
a.首先用树脂砂在砂芯模具盒内打置砂芯分芯，在各砂芯分芯对应铸件热节部位处放置冷铁，同时在各砂芯分芯的分芯面上成型阶梯式浇道体系的半圆柱凹槽，然后将各砂芯分芯沿分芯面粘合后制成可形成铸件内表面的内置式阶梯浇注砂芯，阶梯式浇道体系包括主浇道、阶梯浇道、内横浇道和内直浇道；
b.组装可形成铸件外表面的金属外模，该金属外模下部带有铸液导入口，将步骤a的内置式阶梯浇注砂芯安装于金属外模中，使砂芯与金属外模之间形成密闭的铸件型腔，并使砂芯内的主浇道联通铸液导入口，其中，主浇道通过砂芯上、下部对称的内横浇道联通铸件型腔；主浇道通过砂芯中部的阶梯浇道联通砂芯前、后两侧对称的内直浇道与铸件型腔联通；
c.将低压铝铸液从保温炉通过升液管由金属外模的铸液导入口引入，经砂芯内置的阶梯式浇道体系，一部分通过主浇道经内横浇道引入铸件型腔的上、下内侧；另一部分通过主浇道、经阶梯浇道到内直浇道引入铸件型腔前、后内侧：
d.对步骤c进入铸件型腔的铝铸液加压充型、并保压使铸液结晶凝固形成铸件，最后打开金属外模，取出铸件。
2.按照权利要求1所述的大型耐压铝壳体的铸造方法，其特征在于，所述步骤a中，在砂芯模具盒内打置的砂芯分芯为左、右半芯，在左、右半芯分芯面处分别成型阶梯式组合浇道体系的半圆柱凹槽，将浇道成型后的左、右半芯相对粘合成整体砂芯，从而在砂芯内形成主浇道、阶梯浇道、内横浇道和内直浇道的阶梯式组合浇道体系，完成内置式阶梯浇注砂芯的制作。
3.按照权利要求1或2所述的大型耐压铝壳体的铸造方法，其特征在于，所述步骤b中，金属外模包括上、下模和铸模壳，上模和铸模壳分为左、右半模，铸液导入口设置在下模中间；将内置式阶梯浇注砂芯安装于下模上，用液压机构推动左、右两半模合模到位，使砂芯与金属外模之间形成密闭的铸件型腔。
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