CN101439396A - 一种舱门盖铸件的差压铸造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于采用差压铸造工艺制备零件技术领域，尤其涉及一种舱门盖铸件的差压铸造工艺。该工艺步骤如下：①按质量百分数配制ZL114A合金化学成分；②熔化合金，进行细化、精炼处理，并将合金液注入坩埚；③差压铸造机调试准备；④预热模具，对模具型腔喷刷涂料，合模；⑤差压铸造工艺参数设定，向模具型腔和坩埚同时通入压缩空气，调节模具型腔和坩埚中的压力差，合金液平稳注入模具，并在上下压力差的作用下凝固结晶形成铸件，卸压取出铸件，这就完成了差压铸造升液、充型、保压、卸压一个循环过程；⑥得到差压铸造舱门盖毛坯；⑦对舱门盖毛坯进行热处理。本发明的优点：通过差压铸造工艺制造的舱门盖毛坯，材料内部组织致密，无铸造缺陷，力学性能、耐压能力显著提高，且工艺效率高，制造成本低。

Description

一种舱门盖铸件的差压铸造工艺

技术领域

本发明涉及差压铸造工艺制备零件技术领域，尤其涉及一种舱门盖铸件的差压铸造工艺。

背景技术

差压铸造是一种压力下充型和凝固结晶的铸造工艺方法，该工艺将“可控速充型”和“压力结晶”相结合，使产品赋予了有别于金属型铸造、低压铸造产品的组织和性能。差压铸造又称反压铸造、压差铸造，它是在低压铸造的基础上，铸型外加密封罩，同时向坩埚和罩内通入可控制压力的压缩空气，控制坩埚内的压力高于罩内压力，使坩埚内的金属液在压力差的作用下经升液管充填铸型，并在压力下凝固结晶的一种铸造工艺方法。差压铸造工艺将“可控速充型”和“可控压力下结晶”相结合，可获得最佳的充型速度和最优质的充型金属液，可避免外来夹杂物进入型内，使差压铸造产品赋予了有别于金属型铸造、低压铸造产品的组织和性能，因此差压铸造可得到组织致密、无铸造缺陷、性能优良的铸件。故差压铸造具有以下优势：

①可获得最佳的充型速度。重力铸造浇注时很难避免液流的冲击和紊流，低压铸造时虽能调节充型速度，但充型过程中型腔内气体给金属液造成的反压力不能调节，难以精确控制充型速度。差压铸造时既可控制压力差，又能控制铸型内的反压力，故能获得最佳充型速度，使金属液充型良好；

②可获得最优质的充型金属液。由于靠升液管输送金属液，因此可避免外来夹杂物进入铸型内；

③可获得致密的铸件。因铸型内合金液始终在一个较大压力作用下结晶和凝固，极强的补缩能力可及时充填出现的缩孔，减小裂纹倾向，一定程度上消除了铸件的热裂隐患；

④可获得无针孔或少针孔铸件。由于压力作用下能阻止已溶解到金属液中的气体析出，故减少了铸件中针孔产生的可能性；

⑤铸件尺寸精度与表面质量得到改善；

⑥可提高铸件力学性能。与低压铸造相比，差压铸造铸件的抗拉强度(Rm)、伸长率(A)可分别提高10％～50％、25％～50％。

舱门盖铸件是大型舰船和舰艇医用高压氧舱重要零部件之一，其性能质量直接影响医用氧舱的可靠性和安全性。舱门盖铸件的尺寸较大，壁厚相差悬殊，上部和底部的壁厚大，中间壁厚小，采用普通的金属型重力铸造或低压铸造工艺存在较多缺点，主要表现在：铸件成形困难，存在疏松缩孔等铸造缺陷，热裂倾向严重，由于铸件的致密度不够导致铸件耐压试验不合格，严重影响铸件的成品率，铸件的成本居高不下，力学性能低，严重影响舰艇医用氧舱的使用寿命、安全性和可靠性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服上述舱门盖制造方法的缺点，提供一种差压铸造舱门盖铸件，满足舰艇医用氧舱对舱门盖铸件的力学性能、耐压性能要求。

本发明的技术问题通过以下技术方案解决：

一种舱门盖铸件的差压铸造工艺，其特征在于该铸造工艺包括下列步骤：

a、铸件材料采用高强度铸造铝合金，代号为ZL114A，其合金成份按质量百分数处理为：

Si 6.5～7.5，Mg 0.45～0.6，Ti 0.1～0.2，

Be 0.04～0.07，Fe≤0.2，Mn≤0.1，Cr≤0.05，

Pb≤0.03，Sn≤0.01，AI余量；

b、按上述质量百分数比例配制ZL114A合金；

c、将ZL114A合金放入熔化炉中进行熔化，熔化后对合金液进行细化、精炼处理，细化处理的温度为740℃～760℃，并按合金液总量加入质量百分数为0.3～0.5％的铝钛硼细化剂；精炼处理的温度为730℃～740℃，并按合金液总量加入质量百分数为0.3～0.5％的精炼剂，最后将处理好的合金液注入差压铸造保温坩埚；

d、同时对差压铸造机进行调试准备，将预热至150℃～200℃的升液管安装到保温炉上；

e、同时进行预热模具，将模具预热到200℃～250℃后对模具型腔喷刷涂料，然后合模；

f、将坩埚内的合金液注入模具进行差压铸造的升液、充型、保压、卸压：

(1)先设定差压铸造工艺参数：设定气源压力0.8～1.0Mpa，同步压力0.6～0.7Mpa，升液速度65～70mm/s，充型速度55～65mm/s，结晶增压压力0.01～0.015Mpa；

(2)向模具型腔和坩埚同时通入压缩空气，调节升液压力0.02Mpa～0.03Mpa，充型压力0.035Mpa～0.04Mpa，控制模具型腔和坩埚中的压力差；

(3)合金液平稳地注入模具，并在压力差作用下凝固结晶形成铸件，结晶时间控制在10s～20s，保压时间控制在60s～100s，卸压后取出铸件，即完成差压铸造的升液、充型、保压、卸压全过程，即得舱门盖铸件；

g、舱门盖毛坯铸件清理后进行热处理：

(1)固溶处理温度为535±5℃，保温10h；

(2)在60℃～100℃水中进行淬火处理，要求毛坯从淬火炉至水槽的转移时间小于30s；

(3)在室温条件下停留8h后进入时效处理，时效处理温度为160±5℃，保温8h，出炉后空冷。

所述的差压铸造机设备调试、升液管安装到保温炉上后进行密封试验。

与现有技术相比，本发明采用差压铸造工艺制造的舱门盖与普通的金属型重力铸造和常规低压铸造制造的舱门盖相比，具有以下优点：采用差压铸造工艺制造的舱门盖，由于该铸造工艺具有很强的热补缩能力，金属液在上下压力差作用下凝固结晶，铸件微观组织疏松显著降低，组织更加致密，同时铸件力学性能显著提高，提高了舱门盖铸件的承压能力，使舱门盖的使用寿命和可靠性提高。

附图说明

图1为本发明采用差压铸造的工艺流程图。

图2为应用本发明铸造工艺制得的舱门盖铸件结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例再进行具体说明。

实施例1

图1中，差压铸造图2舱门盖铸件的工艺步骤如下：

1、配制ZL114A合金成分，化学成分按质量百分数为：Si 6.5，Mg 0.45，Ti 0.1，Be 0.04，Fe≤0.2，Mn≤0.1，Cr≤0.05，Pb≤0.03，Sn≤0.01，其余为Al；

2、将ZL114A合金放入熔化炉中进行熔化，熔化后需要对合金液进行细化、精炼处理，细化处理：温度740℃，按合金液总量加入质量百分数为0.3％的铝钛硼细化剂；精炼处理：温度730℃，按合金液总量加入质量百分数为0.3％的精炼剂，最后将处理好的合金液注入差压铸造保温坩埚；

3、差压铸造机调试准备，将预热到150℃的升液管安装到保温炉上，并进行密封试验，密封试验以气压表指数为零即视为不漏气，以下同；

4、预热模具，将模具预热到200℃，对型腔模具喷刷涂料，合模，涂料为市售普通涂料，以下同；

5、设定气源压力：0.8MPa，同步压力0.6MPa，升液速度：65mm/s，充型速度：55mm/s，结晶增压压力：0.01MPa等差压铸造工艺参数，向模具型腔和坩埚同时通入压缩空气，调节升液压力：0.02MPa，充型压力：0.035MPa，控制模具型腔和坩埚中的压力差，使合金液平稳的注入模具，并在压力差的作用下凝固结晶形成铸件，结晶时间控制在：10s，保压时间控制在60s，卸压后取出铸件，这就完成了差压铸造升液、充型、保压、卸压一个循环过程；

6、得到差压铸造舱门盖毛坯；

7、对舱门盖毛坯清理后进行热处理，固溶处理温度为530℃，保温10h，在60℃水中进行淬火处理，毛坯从铝合金淬火炉至水槽的转移时间小于30s，舱门盖毛坯固溶处理完后再在室温条件下停留8h，再进行时效处理，时效处理温度为155℃，保温8h，出炉后空冷；

与其它铸造工艺相比，差压铸造成型舱门盖零件的力学性能显著提高，本体取样抗拉强度达到320MPa以上，断后伸长率大于3％，内部组织致密，具有很高的耐压能力，具备高使用寿命、高可靠性，成品率得到显著提高，降低了制造成本。

实施例2

1、配制ZL114A合金成分，化学成分按质量百分数为：Si7，Mg 0.52，Ti 0.15，Be0.055，Fe≤0.2，Mn≤0.1，Cr≤0.05，Pb≤0.03，Sn≤0.01，其余为Al；

2、将ZL114A合金放入熔化炉中进行熔化，熔化后需要对合金液进行细化、精炼处理，细化处理：温度750℃，按合金液总量加入质量百分数为0.4％的铝钛硼细化剂；精炼处理：温度730℃，按合金液总量加入质量百分数为0.4％的精炼剂，最后将处理好的合金液注入差压铸造保温坩埚；

3、差压铸造机调试准备，将预热到180℃的升液管安装到保温炉上，并进行密封试验；

4、预热模具，将模具预热到230℃，对型腔模具喷刷涂料，合模；

5、设定气源压力：0.9MPa，同步压力0.65MPa，升液速度：68mm/s，充型速度：60mm/s，结晶增压压力：0.012MPa等差压铸造工艺参数，向模具型腔和坩埚同时通入压缩空气，调节升液压力：0.03MPa，充型压力：0.038MPa，控制模具型腔和坩埚中的压力差，使合金液平稳的注入模具，并在压力差的作用下凝固结晶形成铸件，结晶时间控制在：15s，保压时间控制在80s，卸压后取出铸件，这就完成了差压铸造升液、充型、保压、卸压一个循环过程；

6、得到差压铸造舱门盖毛坯；

7、对舱门盖毛坯清理后进行热处理，固溶处理温度为535℃，保温10h，在70℃水中进行淬火处理，毛坯从铝合金淬火炉至水槽的转移时间小于30s，舱门盖毛坯固溶处理完后再在室温条件下停留8h，再进行时效处理，时效处理温度为160℃，保温8h，出炉后空冷；

与其它铸造工艺相比，差压铸造成型舱门盖零件的力学性能显著提高，本体取样抗拉强度达到320MPa以上，断后伸长率大于3％，内部组织致密，具有很高的耐压能力，具备高使用寿命、高可靠性，成品率得到显著提高，降低了制造成本。

实施例3

1、配制ZL114A合金成分，化学成分按质量百分数为：Si7.5，Mg 0.6，Ti 0.2，Be0.07，Fe≤0.2，Mn≤0.1，Cr≤0.05，Pb≤0.03，Sn≤0.01，其余为Al；

2、将ZL114A合金放入熔化炉中进行熔化，熔化后需要对合金液进行细化、精炼处理，细化处理：温度760℃，按合金液总量加入质量百分数为0.5％的铝钛硼细化剂；精炼处理：温度740℃，按合金液总量加入质量百分数为0.5％的精炼剂，最后将处理好的合金液注入差压铸造保温坩埚；

3、差压铸造机调试准备，将预热190℃的升液管安装到保温炉上，并进行密封试验；

4、预热模具，将模具预热到250℃，对型腔模具喷刷涂料，合模；

5、设定气源压力：1.0MPa，同步压力0.7MPa，升液速度：70mm/s，充型速度：65mm/s，结晶增压压力：0.015MPa等差压铸造工艺参数，向模具型腔和坩埚同时通入压缩空气，调节升液压力：0.025MPa，充型压力：0.04MPa，控制模具型腔和坩埚中的压力差，使合金液平稳的注入模具，并在压力差的作用下凝固结晶形成铸件，结晶时间控制在：20s，保压时间控制在100s，卸压后取出铸件，这就完成了差压铸造升液、充型、保压、卸压一个循环过程；

6、得到差压铸造舱门盖毛坯；

7、对舱门盖毛坯清理和进行热处理，固溶处理温度为540℃，保温10h，在80℃水中进行淬火处理，毛坯从铝合金淬火炉至水槽的转移时间小于30s，舱门盖毛坯固溶处理完后再在室温条件下停留8h，再进行时效处理，时效处理温度为165℃，保温8h，出炉后空冷；

与其它铸造工艺相比，差压铸造成型舱门盖零件的力学性能显著提高，本体取样抗拉强度达到320MPa以上，断后伸长率大于3％，内部组织致密，具有很高的耐压能力，具备高使用寿命、高可靠性，成品率得到显著提高，降低了制造成本。

Claims (2)

1、一种舱门盖铸件的差压铸造工艺，其特征在于该铸造工艺包括下列步骤：

a、铸件材料采用高强度铸造铝合金，代号为ZL114A，其合金成份按质量百分数处理为：

Si 6.5～7.5，Mg 0.45～0.6，Ti 0.1～0.2，

Be 0.04～0.07，Fe≤0.2，Mn≤0.1，Cr≤0.05，

Pb≤0.03，Sn≤0.01，AI余量；

b、按上述质量百分数比例配制ZL114A合金；

c、将ZL114A合金放入熔化炉中进行熔化，熔化后对合金液进行细化、精炼处理，细化处理的温度为740℃～760℃，并按合金液总量加入质量百分数为0.3～0.5％的铝钛硼细化剂；精炼处理的温度为730℃～740℃，并按合金液总量加入质量百分数为0.3～0.5％的精炼剂，最后将处理好的合金液注入差压铸造保温坩埚；

d、同时对差压铸造机进行调试准备，将预热至150℃～200℃的升液管安装到保温炉上；

e、同时进行预热模具，将模具预热到200℃～250℃后对模具型腔喷刷涂料，然后合模；

f、将坩埚内的合金液注入模具进行差压铸造的升液、充型、保压、卸压：

(1)先设定差压铸造工艺参数：设定气源压力0.8～1.0Mpa，同步压力0.6～0.7Mpa，升液速度65～70mm/s，充型速度55～65mm/s，结晶增压压力0.01～0.015Mpa；

(2)向模具型腔和坩埚同时通入压缩空气，调节升液压力0.02Mpa～0.03Mpa，充型压力0.035Mpa～0.04Mpa，控制模具型腔和坩埚中的压力差；

(3)合金液平稳地注入模具，并在压力差作用下凝固结晶形成铸件，结晶时间控制在10s～20s，保压时间控制在60s～100s，卸压后取出铸件，即完成差压铸造的升液、充型、保压、卸压全过程，即得舱门盖铸件；

g、舱门盖毛坯铸件清理后进行热处理：

(1)固溶处理温度为535±5℃，保温10h；

(2)在60℃～100℃水中进行淬火处理，要求毛坯从淬火炉至水槽的转移时间小于30s；

(3)在室温条件下停留8h后进入时效处理，时效处理温度为160±5℃，保温8h，出炉后空冷。

2、根据权利要求1所述的一种舱门盖铸件的差压铸造工艺，其特征在于所述的差压铸造机设备调试、升液管安装到保温炉上后进行密封试验。

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