CN102161089A - 一种铝合金长壳体一模两腔倾转浇铸铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝合金长壳体一模两腔倾转浇铸铸造方法，该方法采用铝合金为材料，进行铝合金的熔炼，然后采用一模两腔模具进行浇铸。本发明采用一模两腔倾转浇铸铸造方法生产铝合金长壳体，可以使得两个铸件一次成型，提高了生产效率，节省了能源以及模具的开发费用；左右几近对称的模具型腔使得模具温度平衡性优于一模一腔，产品变形量小，尺寸精度高；本发明克服了采用一模两腔倾转浇铸铸造方法生产长壳体的各种缺陷，是一模两腔生产工艺的重大突破。

Description

一种铝合金长壳体一模两腔倾转浇铸铸造方法

技术领域

本发明涉及铝合金汽车配件的倾转式重力铸造方法，具体涉及一种铝合金长壳体一模两腔倾转浇铸铸造方法。属于汽车行业的铝合金制造技术领域。

背景技术

目前，长壳体中大部分为薄壁件，壁厚最薄处仅5mm，并且零件最大长度达到1200mm，此类产品在浇铸过程中容易产生变形、欠铸、凸台处缩孔等缺陷，所以目前生产此类长壳体的厂家为一模一腔；而一模一腔的生产工艺存在着很大的弊端：（1）模具制造费用高，制备同等数量的产品，如果是一模一腔就需要制造两副模具，成本自然上升，相对的，一模两腔模具为一套共计两件，形状上相似但是存在局部的差异，直接制造一模两腔的模具成本更低；（2）两套模具切换时间长导致生产节奏慢，生产效率低。虽然从理论上认为采用一模两腔的铸造方法生产铝合金长壳体将会提高生产效率，但是实际生产操作过程中采用一模两腔的生产工艺需要解决以下技术问题：（1）充型不足；（2）铸件飞边；（3）铸件变形；（4）铸件疏松和缩孔；（5）铸件夹砂；（6）铸件拉铝；（7）铸件方槽部分的窝气缺陷。

现有技术中还未见有采用一模两腔倾转浇铸的铸造方法生产铝合金长壳体，所以如若能一并解决上述技术问题，成功采用一模两腔的生产工艺生产铝合金长壳体，不仅能提高生产效率，且是一模两腔生产工艺的重大突破。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种铝合金长壳体一模两腔倾转浇铸铸造方法，该方法不仅能提高生产效率，节省能源及模具的开发费用，且生产的产品符合高质量、高性能的要求。

技术方案：为实现这一目的，本发明采用一模两腔倾转浇铸铸造方法生产铝合金长壳体，先进行模具的反变形设计；再进行铝合金的熔炼，包括铝合金成分的选择、熔炼过程中含氢量的控制；然后进行浇铸，包括模具涂型、加热方式方法的选择及浇铸工艺条件的控制。

本发明的方法具体包括如下步骤：

1、铝合金材料组分的重量百分比为：9.0～11.0 %Si，0.2～0.45%Mg，Fe≤0.55%，Cu≤0.05%，Mn≤0.45%，Ni≤0.05%，Zn≤0.10%，Pb≤0.05%，Sn≤0.05%；Ti≤0.15，其余为Al。

2、将熔炼炉加热升温至600℃以上，向炉膛内加入铝合金材料，继续加热，待铝液升温至720℃±10℃时，加入用量为铝液量0.1%～0.8%的三合一精炼剂进行精炼，用钟罩将精炼剂压入铝液中间进行圆周搅拌2～10分钟，采用99.99%的氩气进行除气操作3～15分钟，取样，使用光谱分析设备对样品进行成分检测，成分若不合格需要重新熔炼，合格后静止8～12分钟准备浇铸。

3、将一模两腔的模具固定在倾转浇注机的动定模板上，采用电加热管加热，将模具预热至160-300℃，在模具型腔内均匀喷上一层水基涂料，涂型厚度为0.15-0.35mm，再采用电加热管和燃气局部加热方式，保持模具温度为320～400℃。

4、将合金液进行倾转浇注，倾转浇铸铸造工艺参数为：液压站压力为10-12MPa，设备倾转时间为6～10s，倾转时浇注时间为4～8s，浇铸温度为710±20℃，铸件留模时间设定为240～300s；动定模开模取出铸件，即得铝合金长壳体。

本发明中所述的采用氩气除气后的铝液使用时间不超过3小时，防止高温铝水吸气量高造成铸件针孔和方槽壁的漏气，生产过程中超过3小时后需要重新对铝液进行二次除气，以保证铝液质量。

本发明中所述的电加热管为220V，3Kw，该型号电加热管可以很好控制模具预热的温度，同时针对长壳体产品本身的结构，只使用一种型号电加热管可以保证模具整体温度的一致性，实现铸件的同时凝固。

本发明中模具采用电加热和燃气局部加热相配合的加热方式，燃气加热主要是将电加热管不能加热到的铸件部位进行补充加热，由于模具本身结构因素在某些部位，如模具的前半段不能按照一定的密度设定加热管的数量，导致这些区域的温度上升困难，而在这些区域增加燃气加热后可以消除由于电加热管加热不到温度较低而造成产品局部浇不足现象，解决了充型不足的问题；同时该加热方式能使模具边缘部分达到所需温度，保证了模具温度的均衡性，使得生产过程中模具温度达到320℃以上，减少了用高温铝水热模的时间，进而使得模具寿命得到延长；另外通过此种加热方式还可以将模具温度在正常生产时控制在320～400℃，保证即使铝液温度降低也能将产品浇足，而铝液温度降低是有必要的，其有利于产品凸台部位疏松缺陷的改善和降低铝合金内各元素的烧损。

本发明中所述的一腔两模模具在生产之前进行热态修磨处理，以解决铸件飞边问题，因为飞边是由于模具的变形而导致上下模具不能契合严密而产生的，又因为模具在不同温度下的变形不同，所以在生产温度下进行模具修磨，目的是为了找到热态条件下的变形量，修磨后使模具在生产过程中能契合严密。

步骤（4）中在浇铸过程中采用气枪进行行腔清理，以解决铸件夹砂问题。

步骤（4）中在浇铸过程中使用润滑涂料对铸件上的拉铝部位进行喷涂，涂料可采用富士科铸造材料有限公司生产的36#涂料，且只要生产过程中出现拉铝就可以进行补喷，从而解决铸件拉铝问题。

有益效果：与现有技术相比，本发明采用一模两腔倾转浇铸铸造方法生产铝合金长壳体，可以使得两个铸件一次成型，提高了生产效率，节省了能源以及模具的开发费用；左右几近对称的模具型腔使得模具温度平衡性优于一模一腔，产品变形量小，尺寸精度高；本发明克服了采用一模两腔倾转浇铸铸造方法生产长壳体的各种缺陷，是一模两腔生产工艺的重大突破，如特定浇铸温度的设置及加热方法的采用解决了充型不足的问题；在热态条件下对模具进行修磨，使得模具的上下两面能够紧密的契合在一起，解决了铸件飞边的问题；浇注过程中使用长嘴的气枪进行行腔清理，解决了铸件夹砂问题；通过使用专用的润滑涂料来解决拉铝问题，对铸件上存在的拉铝部位进行喷涂，且只要生产过程中出现拉铝就可以进行补喷；通过模具上设置的排气槽，解决铸件方槽部分的窝气缺陷。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

实施例1

所用铝合金材料重量百分比和合金成分如下：9.0～11.0 %Si，0.2～0.45%Mg，Fe≤0.55%，Cu≤0.05%，Mn≤0.45%，Ni≤0.05%，Zn≤0.10%，Pb≤0.05%，Sn≤0.05%；Ti≤0.15，其余为Al。

将熔炼炉加热升温至600℃，向炉膛内加入铝合金材料，继续加热，待铝液升温至710℃时，加入用量为铝液量0.1%的三合一精炼剂进行精炼，用钟罩将精炼剂压入铝液中间，深度可以是距离炉底200mm进行圆周搅拌6分钟，然后采用99.99%的氩气进行除气操作15分钟，结束后送样块采用光谱分析仪器对其进行成分检测，成分合格，静止8～12分钟准备浇铸。

将经过热态修磨处理的一模两腔模具固定在倾转浇注机的动定模板上，采用电加热管加热，将模具预热至230℃，在模具型腔内均匀喷上一层水基涂料，涂型厚度为0.15-0.35mm，再采用电加热管和燃气局部加热方式，保持模具温度为320～400℃。

将合金液进行倾转浇注，倾转浇铸铸造工艺参数为：液压站压力为10-12MPa，设备倾转时间为10s，倾转时浇注时间为8s，浇铸温度为710℃，铸件留模时间设定为240s；浇注过程中使用长嘴的气枪进行行腔清理，使用富士科铸造材料有限公司生产的36#涂料，对铸件上存在的拉铝部位进行喷涂，开模取出铸件，即得铝合金长壳体。

实施例2

所用铝合金材料重量百分比和合金成分如下：9.0～11.0 %Si，0.2～0.45%Mg，Fe≤0.55%，Cu≤0.05%，Mn≤0.45%，Ni≤0.05%，Zn≤0.10%，Pb≤0.05%，Sn≤0.05%；Ti≤0.15，其余为Al。

将熔炼炉加热升温至620℃，向炉膛内加入铝合金材料，继续加热，待铝液升温至720℃时，加入用量为铝液量0.4%的三合一精炼剂进行精炼，用钟罩将精炼剂压入铝液中间，深度可以是距离炉底200mm进行圆周搅拌10分钟，然后采用99.99%的氩气进行除气操作3分钟，结束后送样块采用光谱分析仪器对其进行成分检测，成分合格，静止8～12分钟准备浇铸。

将经过热态修磨处理的一模两腔模具固定在倾转浇注机的动定模板上，采用电加热管加热，将模具预热至160℃，在模具型腔内均匀喷上一层水基涂料，涂型厚度为0.15-0.35mm，再采用电加热管和燃气局部加热方式，保持模具温度为320～400℃。

将合金液进行倾转浇注，倾转浇铸铸造工艺参数为：液压站压力为10-12MPa，设备倾转时间为6s，倾转时浇注时间为4s，浇铸温度为720℃，铸件留模时间设定为240～300s；浇注过程中使用长嘴的气枪进行行腔清理，使用富士科铸造材料有限公司生产的36#涂料，对铸件上存在的拉铝部位进行喷涂，开模取出铸件，即得铝合金长壳体。

实施例3

所用铝合金材料重量百分比和合金成分如下：9.0～11.0 %Si，0.2～0.45%Mg，Fe≤0.55%，Cu≤0.05%，Mn≤0.45%，Ni≤0.05%，Zn≤0.10%，Pb≤0.05%，Sn≤0.05%；Ti≤0.15，其余为Al。

将熔炼炉加热升温至650℃，向炉膛内加入铝合金材料，继续加热，待铝液升温至730℃时，加入用量为铝液量0.8%的三合一精炼剂进行精炼，用钟罩将精炼剂压入铝液中间，深度可以是距离炉底200mm进行圆周搅拌2分钟，然后采用99.99%的氩气进行除气操作9分钟，结束后送样块采用光谱分析仪器对其进行成分检测，成分合格，静止8～12分钟准备浇铸。

将经过热态修磨处理的一模两腔模具固定在倾转浇注机的动定模板上，采用电加热管加热，将模具预热至300℃，在模具型腔内均匀喷上一层水基涂料，涂型厚度为0.15-0.35mm，再采用电加热管和燃气局部加热方式，保持模具温度为320～400℃。

将合金液进行倾转浇注，倾转浇铸铸造工艺参数为：液压站压力为10-12MPa，设备倾转时间为8s，倾转时浇注时间为6s，浇铸温度为730℃，铸件留模时间设定为240～300s；浇注过程中使用长嘴的气枪进行行腔清理，使用富士科铸造材料有限公司生产的36#涂料，对铸件上存在的拉铝部位进行喷涂，开模取出铸件，即得铝合金长壳体。

Claims (6)

1.一种铝合金长壳体一模两腔倾转浇铸铸造方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）铝合金材料组分的重量百分比为：9.0～11.0 %Si，0.2～0.45%Mg，Fe≤0.55%，Cu≤0.05%，Mn≤0.45%，Ni≤0.05%，Zn≤0.10%，Pb≤0.05%，Sn≤0.05%；Ti≤0.15，其余为Al；

（2）将熔炼炉加热升温至600℃以上，向炉膛内加入铝合金材料，继续加热，待铝液升温至720℃±10℃时，加入用量为铝液量0.1%～0.8%的三合一精炼剂进行精炼，用钟罩将精炼剂压入铝液中间进行圆周搅拌2～10分钟，采用99.99%的氩气进行除气操作3～15分钟，静止8～12分钟准备浇铸；

（3）将一模两腔的模具固定在倾转浇注机的动定模板上，采用电加热管加热，将模具预热至160～300℃，在模具型腔内均匀喷上一层水基涂料，涂型厚度为0.15～0.35mm，再采用电加热管和燃气局部加热方式，保持模具温度为320～400℃；

（4）将合金液进行倾转浇注，倾转浇铸铸造工艺参数为：液压站压力为10-12MPa，设备倾转时间为6～10s，倾转时浇注时间为4～8s，浇铸温度为710±20℃，铸件留模时间设定为240～300s；动定模开模取出铸件，即得铝合金长壳体。

2.根据权利要求1所述的一种铝合金长壳体一模两腔倾转浇铸铸造方法，其特征在于：步骤（2）中所述的采用氩气除气后的铝液使用时间不超过3小时。

3.根据权利要求1所述的一种铝合金长壳体一模两腔倾转浇铸铸造方法，其特征在于：步骤（3）中所述的电加热管为220V，3Kw。

4.根据权利要求1至3任一项所述的一种铝合金长壳体一模两腔倾转浇铸铸造方法，其特征在于：所述的一腔两模的模具在生产之前进行热态修磨处理。

5.根据权利要求1至3任一项所述的一种铝合金长壳体一模两腔倾转浇铸铸造方法，其特征在于：步骤（4）中在浇铸过程中采用气枪进行行腔清理。

6.根据权利要求1至3任一项所述的一种铝合金长壳体一模两腔倾转浇铸铸造方法，其特征在于：步骤（4）中在浇铸过程中使用润滑涂料对铸件上的拉铝部位进行喷涂。