CN101693283A - 高铝锌合金环形铸件的铸模和铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高铝锌合金环形铸件的铸模，该铸模的金属外模定位在金属底板上，金属芯模定位在金属底板中央。金属底板上侧、金属外模内缘和金属芯模外缘之间的空腔构成上口成环形敞开的铸模型腔。铸模砂芯固定在金属芯模的上侧，金属盖板覆盖在金属外模上侧，铸模型腔的底面制有滚花。本发明还公开了一种高铝锌合金环形铸件的铸造方法，1)将液态高铝锌合金注入铸模型腔，直至高温液面升到金属外模的上侧。2)将金属盖板吊装到金属外模上侧，继续浇铸，补充冷缩后的铸件上侧面直至铸件最终成形。本发明减少了枝晶偏析以及晶间针孔，提高了铸件的机械性能，并大大提高了铸件的合格率。

Description

高铝锌合金环形铸件的铸模和铸造方法

技术领域

本发明涉及一种有色金属铸件的铸造模具，还涉及使用这种模具制造高铝锌合金环形铸件的重力铸造方法，属于有色金属铸造技术领域。

背景技术

蜗杆蜗轮减速器以传动功率和传动比大、结构紧凑、体积小、噪音小、能自锁的优点在大功率的机械传动装置中得到广泛的应用。高层建筑的电梯曳引机大都使用蜗杆蜗轮减速器，蜗轮材质一般使用耐磨铸造铜合金或铸造锌基合金，为了降低蜗轮的制造成本，蜗轮的结构型式主要采用有色金属轮圈和铸铁轮芯的组合式。铸造高铝锌合金具有较高的耐磨性、较低的摩擦系数，常用作蜗轮轮圈，这种蜗轮轮圈常采用重力铸造方法制作。为了得到较高的表面粗糙度，现有的蜗轮轮圈一般采用金属铸模铸造而成。采用常规的金属铸模和铸造方法存在以下缺陷：在正常的凝固条件下，高铝锌合金铸件极易发生底面缩孔，这是由于先结晶出的富铝α相枝晶因密度小上浮而使铸件凝固顺序发生颠倒的缘故。在铸件底部，当低熔点的富锌相最后凝固时其体积收缩得不到补充，就会形成缩孔。底面缩孔缺陷的大小与过热温度和冒口体积有密切的关系，过热度越大，冒口体积越小，其缩孔缺陷越严重。此外，由于高铝锌合金液-固相线温差大，凝固过程中树枝晶生长发达，树枝晶间最后凝固处得不到充分补缩，极易产生显微枝晶偏析以及晶间针孔状缩孔。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、加工制造和装配方便的高铝锌合金环形铸件的铸模和铸造方法，采用这种铸模和铸造方法，能大幅度降低铸件底部的缩孔及显微枝晶偏析和晶间针孔状缩孔，提高铸件的机械性能。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种高铝锌合金环形铸件的铸模，包括金属底板、金属外模、金属芯模，所述金属底板设有外凸止口和内凹止口，金属外模通过外凸止口定位在金属底板上，金属芯模通过内凹止口定位在金属底板中央；金属底板上侧、金属外模内缘和金属芯模外缘之间的空腔构成铸模型腔；还包括铸模砂芯、金属盖板，所述铸模砂芯固定在金属芯模的上侧，金属盖板覆盖在金属外模上侧；所述金属盖板内孔大于与铸模砂芯外圆。

本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现。

前述的高铝锌合金环形铸件的铸模，其中所述金属盖板的内孔边缘覆盖一砂模圈，所述砂模圈内孔和铸模砂芯外圆之间的空间构成补充浇口；所述金属芯模顶面高于金属外模顶面。

前述的高铝锌合金环形铸件的铸模，其中所述铸模型腔的底面制有滚花，所述滚花的深度为0.4～0.7mm。

一种高铝锌合金环形铸件的铸造方法，包括以下步骤：

1)将浇包内盛有的550～600℃熔融的高铝锌液态金属注入铸模型腔，直至高温液面升到金属外模的上侧。

2)将金属盖板吊装到金属外模上侧，金属盖板的内孔砂模圈边缘和金属芯模外缘之间构成补充浇口，将熔融的高铝锌液态金属注入补液浇口内，补充冷缩后的铸件上侧面直至环形铸件最终成形；冷却、拆模，取出铸成的高铝锌合金环形铸件。

本发明的有益效果是：

当熔融的高铝锌液态金属进入模腔时，由于金属底板、金属外模、金属芯模的传热较快，有利于铸件按照从下到上、从周边到中间的顺序凝固；由于在浇口处的金属盖板的内孔边缘覆盖了砂模圈，金属芯模上侧放置铸模砂芯，砂模圈和铸模砂芯外圆之间的空间构成补充浇口。该补充浇口对通过补液浇口进入的熔融高铝锌液态金属传热慢，起到的保温作用，保证了熔融液态金属的流动性，有利于高铝锌合金铸件充分补缩，减少显微枝晶偏析以及晶间针孔；同时，铸造模具底部较快的冷却凝固抑制了熔融高铝锌液态金属先结晶出的富铝α相枝晶因密度小而出现的上浮现象，因而消除了低熔点的富锌相最后凝固时其体积收缩得不到补充，形成缩孔的缺陷；同时消除了高铝锌合金铸件成分不均匀和力学性能不均匀的缺陷。由于金属盖板的内孔边缘覆盖的砂模圈和金属芯模上侧放置铸模砂芯模之间构成的类似保温冒口，增大了冒口体积也起到了减少缩孔缺陷的作用。铸模型腔的底面制有深度为0.4～0.7mm的滚花，增加了铸模型腔表面积，有助于高铝锌合金铸件的排气和排渣，减少了气孔、渣孔等铸造缺陷。

采用本发明铸造的高铝锌合金环形铸件，其硬度从现有铸件的HB90～120提高至HB130～160，抗拉强度从现有铸件的400～430MPa提高至490～520MPa，延伸率从现有铸件的1～3％提高至10～15％，针孔度从现有铸件的3级提高至1级，铸件合格率从70～80％提高至98％以上。

本发明的优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释，这些实施例，是参照附图仅作为例子给出的。

附图说明

图1是本发明铸模的结构示意图；

图2是图1移走金属盖板后的局部俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明的一种高铝锌合金环形铸件的铸模，包括金属底板1、金属外模2、金属芯模3、铸模砂芯4、金属盖板5。本实施例金属底板1为圆形法兰，该圆形法兰径向外缘处设有外凸止口11，中心处设有内凹止口12，金属外模1的内孔通过金属外模2的外凸止口11定位在金属底板1上，金属芯模3的外圆通过金属底板1的内凹止口12定位在金属底板1中央。为了减轻金属底板1和金属芯模3的重量，在金属底板1和金属芯模3的中心都开有通孔。本发明的铸模型腔6由金属底板1上侧、金属外模2内缘和金属芯模3外缘之间的空腔构成，铸模型腔6的上口敞开的环形作为铸件浇口。铸模砂芯4固定放置在金属芯模3的上侧。金属盖板5覆盖在金属外模2上侧。金属盖板5内孔大于与铸模砂芯4外圆，金属盖板5的内孔边缘覆盖砂模圈51，由于补液浇口由内、外两圈砂模面构成，浇铸时通过补液浇口进入的熔融高铝锌液态金属传热慢，起到的保温作用，保证了熔融的液态金属的流动性，有利于高铝锌合金铸件充分补缩，减少显微枝晶偏析以及晶间针孔。金属芯模3顶面高于金属外模2顶面，有利于高铝锌合金环形铸件补缩。如图2所示，铸模型腔4的底面制有深度为0.4～0.7mm的滚花13，可为直纹滚花，也可为网纹或其他形式的滚花，本实施例为网纹滚花，用于增加铸模型腔4的表面积，有助于高铝锌合金铸件的排气和排渣。

本发明的高铝锌合金环形铸件的铸造方法包括以下步骤：

1)将浇包内盛有的550～600℃熔融的液态高铝锌合金注入铸模型腔4，直至高温液面升到金属外模1的上侧。

2)通过固定在金属盖板1上的吊环7，将金属盖板1吊装到金属外模2上侧，金属盖板2的砂模圈51边缘和金属芯模3外缘之间构成补液浇口7，将熔融的高铝锌液态金属注入补液浇口7内，用来补充冷缩后的铸件上侧面直至环形铸件最终成形；冷却、拆模，取出铸成的高铝锌合金环形铸件。

采用本发明铸造的高铝锌合金环形铸件，硬度为HB130～160，抗拉强度为490520MPa，延伸率为10～15％。针孔度提高至1级，铸件合格率从70～80％提高至98％以上。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种高铝锌合金环形铸件的铸模，包括金属底板、金属外模、金属芯模，所述金属底板设有外凸止口和内凹止口，金属外模通过外凸止口定位在金属底板上，金属芯模通过内凹止口定位在金属底板中央；金属底板上侧、金属外模内缘和金属芯模外缘之间的空腔构成铸模型腔；其特征在于：还包括铸模砂芯、金属盖板，所述铸模砂芯固定在金属芯模的上侧，金属盖板覆盖在金属外模上侧；所述金属盖板内孔大于铸模砂芯外圆。

2.如权利要求1所述的高铝锌合金环形铸件的铸模，其特征在于：所述金属盖板的内孔边缘覆盖一砂模圈，所述砂模圈内孔和铸模砂芯外圆之间的空间构成补充浇口。

3.如权利要求1所述的高铝锌合金环形铸件的铸模，其特征在于：所述金属芯模顶面高于金属外模顶面。

4.如权利要求1、2或3所述的高铝锌合金环形铸件的铸模，其特征在于：所述铸模型腔的底面制有滚花。

5.如权利要求4所述的高铝锌合金环形铸件的铸模，其特征在于：所述滚花的深度为0.4～0.7mm。

6.如权利要求1所述的一种高铝锌合金环形铸件的铸造方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)将浇包内盛有的550～600℃熔融的液态高铝锌合金注入铸模型腔，直至高温液面升到金属外模的上侧；

2)将金属盖板吊装到金属外模上侧，金属盖板的砂模圈边缘和金属芯模外缘之间构成补液浇口，将熔融的高铝锌液态金属注入补液浇口内，补充冷缩后的铸件上侧面直至环形铸件最终成形；冷却、拆模，取出铸成的高铝锌合金环形铸件。

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