CN102343418A - 一种三元流铝合金叶轮铸件的铸造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三元流铝合金叶轮铸件的铸造方法,其包括配置树脂砂、制芯、修芯等多个步骤,最终解决了三元流铝合金叶轮铸件的成型问题,获得了内部组织质量好,尺寸精度好的铸件,为其他类似铸件的生产提供了可靠的技术方案。同时,采用树脂砂芯+金属型复合铸造成型的方法极大的降低生产成本,缩短了制造周期,提高了产品质量,能产生极大的经济效益和实现节能环保的目的。

Description

一种三元流铝合金叶轮铸件的铸造方法
技术领域
本发明属铝合金铸件生产技术领域,涉及一种铝合金叶轮铸件的生产,尤其是一种三元流铝合金叶轮铸件的铸造方法。
背景技术
三元流铝合金叶轮铸件结构复杂,性能要求高,为了实现其减轻质量、提高铝合金结构件的整体结构性能和可靠性的目的,需要根据构件形状将其分解为多个部分,采用整块金属以机械加工的方法形成构件的各个部分,然后采用焊接将构件进行整体成型,这种方法使得构件的成型过程异常复杂困难,生产周期长,效率低,金属浪费严重,成本高,且可靠性较和组焊精度低。
整体铸造成型由于具有成本低廉、效率高,尤其适合批量生产,且采用铸造的方法能够实现一次成型,但采用单一的铸造方法较难得到性能和尺寸要求俱佳的铸件,为解决类似高性能复杂铸件整体铸造问题,本专利以三元流铝合金叶轮为对象,根据国内外研究,采用铝合金树脂砂-金属复合型新型铸造工艺方法。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点,提供一种三元流铝合金叶轮铸件的铸造方法,该铸造方法采用树脂砂造芯,经过修型和上涂料之后,组装砂芯,在预热和喷涂金属型上合箱,并采用反重力浇注,清砂完打磨粗抛,最后实施热处理和吹砂后获得叶轮铸件。该方法能够降低生产成本,缩短制造周期。
本发明的目的是通过以下技术方案来解决的:
这种三元流铝合金叶轮铸件的铸造方法,包括以下步骤:
1)配置树脂砂
选取石英砂及快速铸造用树脂混合搅拌制作树脂砂;
2)制芯
在10分钟内将混合的树脂砂填入金属模具和芯盒中并紧实;
3)修芯
修整去除杂物,用修补膏填补砂芯表面,并修整光滑;
4)涂涂料
用醇基锆英粉涂料涂砂芯工作表面,点燃涂层;
5)组装组合砂芯
用铁丝将组合好的砂芯上端紧箍;
6)金属型预热和喷涂
组合砂芯的同时,将放置砂芯的金属上、下型模具预热至250~350℃保温0.5~1.5小时,取出喷涂料,涂料厚度>0.5mm;然后在350~450℃保温1~3小时;
7)合箱
将组合好的砂芯组件放置到金属下型模中紧固,确保砂芯定位外圈和砂芯与下模定位准确;
8)紧固金属型
将上述紧固的模具吊装在中隔板上,浇口与升液管口正对,确保升液管和中隔板密封良好,使模具与浇注炉的中隔板紧固;
9)熔炼
除去坩埚内表面残余涂料和氧化层,经350~400℃预热后在表面均匀喷涂一层保护涂料,以400~600℃烘干至发黄备用;采用氩气旋吹机精炼,通过在线测氢来检验精炼效果,如ρ值满足要求,则停止精炼,否则再次进行精炼,继续测试ρ值,直到ρ值满足要求;
10)浇注
采用低压浇注,升液、充型速度50mm/s,升液压力差30KPa,升液压力1KPa,结晶增压压力1KPa,结晶时间至少600S;
11)对以上得到的铸件进行清砂、打磨粗抛;
12)热处理
固溶参数为:炉温低于300℃时铸件入炉,升温至540±5℃,保温12小时;铸件出炉后入60~100℃的清水中冷却,出炉至入水时间不得超过20秒;时效的参数为:炉温低于100℃时铸件入炉,升温至165±5℃保温8小时;铸件出炉空冷;
13)吹砂
利用干吹砂机吹砂;介质:80#刚玉砂,压力:0.4~0.6MPa。
进一步的,以上步骤1)中,选取70/100目的石英砂及快速铸造用树脂CP I 5140和CPII5235混合搅拌制作树脂砂。
进一步,以上步骤5)中,用游标卡尺检测组合芯和外型模具配合尺寸,使组合芯能完全放入外型模具中即可。步骤6)中,将放置砂芯的金属上、下型模具预热至300℃保温1小时,取出喷涂料,涂料厚度>0.5mm;然后在400℃保温2小时。步骤9)中,所述保护涂料层的厚度为0.5~1mm。步骤10)中,浇注温度为713℃。步骤11)中采用手工清砂,并对铸件锥体表面、内型腔面毛刺、肉瘤、粘砂完全去除,并抛光。
本发明具有以下有益效果:
本发明解决了三元流铝合金叶轮铸件的成型问题,获得了内部组织质量好,尺寸精度好的铸件,为其他类似铸件的生产提供了可靠的技术方案。同时,采用树脂砂芯+金属型复合铸造成型的方法极大的降低生产成本,缩短了制造周期,提高了产品质量,能产生极大的经济效益和实现节能环保的目的。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细描述:
实施例1
本实施例的三元流铝合金叶轮铸件的铸造具体按照以下步骤进行:
1)配置树脂砂:选取石英砂及快速铸造用树脂混合搅拌制作树脂砂;选取70/100目的石英砂及快速铸造用树脂CP I 5140和CPII5235混合搅拌制作树脂砂。
2)制芯:在10分钟内将混合的树脂砂填入金属模具和芯盒中并紧实;
3)修芯:修整去除杂物,用修补膏填补砂芯表面,并修整光滑;
4)涂涂料:用醇基锆英粉涂料涂砂芯工作表面,点燃涂层;
5)组装组合砂芯:用游标卡尺检测组合芯和外型模具配合尺寸,使组合芯能完全放入外型模具中即可;用铁丝将组合好的砂芯上端紧箍;
6)金属型预热和喷涂:组合砂芯的同时,将放置砂芯的金属上、下型模具预热至250~350℃保温0.5~1.5小时,取出喷涂料,涂料厚度>0.5mm;然后在350~450℃保温1~3小时;
将放置砂芯的金属上、下型模具预热至300℃保温1小时,取出喷涂料,涂料厚度>0.5mm;然后在400℃保温2小时。
7)合箱:将组合好的砂芯组件放置到金属下型模中紧固,确保砂芯定位外圈和砂芯与下模定位准确;
8)紧固金属型:将上述紧固的模具吊装在中隔板上,浇口与升液管口正对,确保升液管和中隔板密封良好,使模具与浇注炉的中隔板紧固;
9)熔炼:除去坩埚内表面残余涂料和氧化层,经350~400℃预热后在表面均匀喷涂一层保护涂料,涂料层的厚度为0.5~1mm,以400~600℃烘干至发黄备用;采用氩气旋吹机精炼,通过在线测氢来检验精炼效果,如ρ值满足要求,则停止精炼,否则再次进行精炼,继续测试ρ值,直到ρ值满足要求;
10)浇注:采用低压浇注,升液、充型速度50mm/s,升液压力差30KPa,升液压力1KPa,结晶增压压力1KPa,结晶时间至少600S;浇注温度为713℃;
11)对以上得到的铸件进行清砂、打磨粗抛;具体为:采用手工清砂,并对铸件锥体表面、内型腔面毛刺、肉瘤、粘砂完全去除,并抛光;
12)热处理:固溶参数为:炉温低于300℃时铸件入炉,升温至540±5℃,保温12小时;铸件出炉后入60~100℃的清水中冷却,出炉至入水时间不得超过20秒;时效的参数为:炉温低于100℃时铸件入炉,升温至165±5℃保温8小时;铸件出炉空冷;
13)吹砂:利用干吹砂机吹砂;介质:80#刚玉砂,压力:0.4~0.6MPa。
实施例2
本实施例的三元流铝合金叶轮铸件的铸造具体按照以下步骤进行:
1)配置树脂砂:选取石英砂及快速铸造用树脂混合搅拌制作树脂砂;选取70目的石英砂及快速铸造用树脂CP I 5140和CPII5235混合搅拌制作树脂砂。
2)制芯:在10分钟内将混合的树脂砂填入金属模具和芯盒中并紧实;
3)修芯:修整去除杂物,用修补膏填补砂芯表面,并修整光滑;
4)涂涂料:用醇基锆英粉涂料涂砂芯工作表面,点燃涂层;
5)组装组合砂芯:用游标卡尺检测组合芯和外型模具配合尺寸,使组合芯能完全放入外型模具中即可;用铁丝将组合好的砂芯上端紧箍;
6)金属型预热和喷涂:组合砂芯的同时,将放置砂芯的金属上、下型模具预热至250℃保温1.5小时,取出喷涂料,涂料厚度>0.5mm;然后在450℃保温1小时;
7)合箱:将组合好的砂芯组件放置到金属下型模中紧固,确保砂芯定位外圈和砂芯与下模定位准确;
8)紧固金属型:将上述紧固的模具吊装在中隔板上,浇口与升液管口正对,确保升液管和中隔板密封良好,使模具与浇注炉的中隔板紧固;
9)熔炼:除去坩埚内表面残余涂料和氧化层,经350℃预热后在表面均匀喷涂一层保护涂料,涂料层的厚度为0.5mm,以400℃烘干至发黄备用;采用氩气旋吹机精炼,通过在线测氢来检验精炼效果,如ρ值满足要求,则停止精炼,否则再次进行精炼,继续测试ρ值,直到ρ值满足要求;
10)浇注:采用低压浇注,升液、充型速度50mm/s,升液压力差30KPa,升液压力1KPa,结晶增压压力1KPa,结晶时间至少600S;浇注温度为713℃;
11)对以上得到的铸件进行清砂、打磨粗抛;具体为:采用手工清砂,并对铸件锥体表面、内型腔面毛刺、肉瘤、粘砂完全去除,并抛光;
12)热处理:固溶参数为:炉温低于300℃时铸件入炉,升温至540±5℃,保温12小时;铸件出炉后入60~100℃的清水中冷却,出炉至入水时间不得超过20秒;时效的参数为:炉温低于100℃时铸件入炉,升温至165±5℃保温8小时;铸件出炉空冷;
13)吹砂:利用干吹砂机吹砂;介质:80#刚玉砂,压力:0.4~0.6MPa。
实施例3
本实施例的三元流铝合金叶轮铸件的铸造具体按照以下步骤进行:
1)配置树脂砂:选取石英砂及快速铸造用树脂混合搅拌制作树脂砂;选取100目的石英砂及快速铸造用树脂CP I 5140和CPII5235混合搅拌制作树脂砂。
2)制芯:在10分钟内将混合的树脂砂填入金属模具和芯盒中并紧实;
3)修芯:修整去除杂物,用修补膏填补砂芯表面,并修整光滑;
4)涂涂料:用醇基锆英粉涂料涂砂芯工作表面,点燃涂层;
5)组装组合砂芯:用游标卡尺检测组合芯和外型模具配合尺寸,使组合芯能完全放入外型模具中即可;用铁丝将组合好的砂芯上端紧箍;
6)金属型预热和喷涂:组合砂芯的同时,将放置砂芯的金属上、下型模具预热至350℃保温0.5小时,取出喷涂料,涂料厚度>0.5mm;然后在350℃保温3小时;
7)合箱:将组合好的砂芯组件放置到金属下型模中紧固,确保砂芯定位外圈和砂芯与下模定位准确;
8)紧固金属型:将上述紧固的模具吊装在中隔板上,浇口与升液管口正对,确保升液管和中隔板密封良好,使模具与浇注炉的中隔板紧固;
9)熔炼:除去坩埚内表面残余涂料和氧化层,经400℃预热后在表面均匀喷涂一层保护涂料,涂料层的厚度为1mm,以600℃烘干至发黄备用;采用氩气旋吹机精炼,通过在线测氢来检验精炼效果,如ρ值满足要求,则停止精炼,否则再次进行精炼,继续测试ρ值,直到ρ值满足要求;
10)浇注:采用低压浇注,升液、充型速度50mm/s,升液压力差30KPa,升液压力1KPa,结晶增压压力1KPa,结晶时间至少600S;浇注温度为713℃;
11)对以上得到的铸件进行清砂、打磨粗抛;具体为:采用手工清砂,并对铸件锥体表面、内型腔面毛刺、肉瘤、粘砂完全去除,并抛光;
12)热处理:固溶参数为:炉温低于300℃时铸件入炉,升温至540±5℃,保温12小时;铸件出炉后入60~100℃的清水中冷却,出炉至入水时间不得超过20秒;时效的参数为:炉温低于100℃时铸件入炉,升温至165±5℃保温8小时;铸件出炉空冷;
13)吹砂:利用干吹砂机吹砂;介质:80#刚玉砂,压力:0.4~0.6MPa。
实施例4
本实施例的三元流铝合金叶轮铸件的铸造具体按照以下步骤进行:
1)配置树脂砂:选取石英砂及快速铸造用树脂混合搅拌制作树脂砂;选取80目的石英砂及快速铸造用树脂CP I 5140和CPII5235混合搅拌制作树脂砂。
2)制芯:在10分钟内将混合的树脂砂填入金属模具和芯盒中并紧实;
3)修芯:修整去除杂物,用修补膏填补砂芯表面,并修整光滑;
4)涂涂料:用醇基锆英粉涂料涂砂芯工作表面,点燃涂层;
5)组装组合砂芯:用游标卡尺检测组合芯和外型模具配合尺寸,使组合芯能完全放入外型模具中即可;用铁丝将组合好的砂芯上端紧箍;
6)金属型预热和喷涂:组合砂芯的同时,将放置砂芯的金属上、下型模具预热至300℃保温1小时,取出喷涂料,涂料厚度>0.5mm;然后在400℃保温2小时;
7)合箱:将组合好的砂芯组件放置到金属下型模中紧固,确保砂芯定位外圈和砂芯与下模定位准确;
8)紧固金属型:将上述紧固的模具吊装在中隔板上,浇口与升液管口正对,确保升液管和中隔板密封良好,使模具与浇注炉的中隔板紧固;
9)熔炼:除去坩埚内表面残余涂料和氧化层,经380℃预热后在表面均匀喷涂一层保护涂料,涂料层的厚度为0.8mm,以500℃烘干至发黄备用;采用氩气旋吹机精炼,通过在线测氢来检验精炼效果,如ρ值满足要求,则停止精炼,否则再次进行精炼,继续测试ρ值,直到ρ值满足要求;
10)浇注:采用低压浇注,升液、充型速度50mm/s,升液压力差30KPa,升液压力1KPa,结晶增压压力1KPa,结晶时间至少600S;浇注温度为713℃;
11)对以上得到的铸件进行清砂、打磨粗抛;具体为:采用手工清砂,并对铸件锥体表面、内型腔面毛刺、肉瘤、粘砂完全去除,并抛光;
12)热处理:固溶参数为:炉温低于300℃时铸件入炉,升温至540±5℃,保温12小时;铸件出炉后入60~100℃的清水中冷却,出炉至入水时间不得超过20秒;时效的参数为:炉温低于100℃时铸件入炉,升温至165±5℃保温8小时;铸件出炉空冷;
13)吹砂:利用干吹砂机吹砂;介质:80#刚玉砂,压力:0.4~0.6MPa。
实施例5
本实施例的三元流铝合金叶轮铸件的铸造具体按照以下步骤进行:
1)配置树脂砂:选取石英砂及快速铸造用树脂混合搅拌制作树脂砂;选取90目的石英砂及快速铸造用树脂CP I 5140和CPII5235混合搅拌制作树脂砂。
2)制芯:在10分钟内将混合的树脂砂填入金属模具和芯盒中并紧实;
3)修芯:修整去除杂物,用修补膏填补砂芯表面,并修整光滑;
4)涂涂料:用醇基锆英粉涂料涂砂芯工作表面,点燃涂层;
5)组装组合砂芯:用游标卡尺检测组合芯和外型模具配合尺寸,使组合芯能完全放入外型模具中即可;用铁丝将组合好的砂芯上端紧箍;
6)金属型预热和喷涂:组合砂芯的同时,将放置砂芯的金属上、下型模具预热至320℃保温1小时,取出喷涂料,涂料厚度>0.5mm;然后在400℃保温2小时;
7)合箱:将组合好的砂芯组件放置到金属下型模中紧固,确保砂芯定位外圈和砂芯与下模定位准确;
8)紧固金属型:将上述紧固的模具吊装在中隔板上,浇口与升液管口正对,确保升液管和中隔板密封良好,使模具与浇注炉的中隔板紧固;
9)熔炼:除去坩埚内表面残余涂料和氧化层,经360℃预热后在表面均匀喷涂一层保护涂料,涂料层的厚度为0.6mm,以530℃烘干至发黄备用;采用氩气旋吹机精炼,通过在线测氢来检验精炼效果,如ρ值满足要求,则停止精炼,否则再次进行精炼,继续测试ρ值,直到ρ值满足要求;
10)浇注:采用低压浇注,升液、充型速度50mm/s,升液压力差30KPa,升液压力1KPa,结晶增压压力1KPa,结晶时间至少600S;浇注温度为713℃;
11)对以上得到的铸件进行清砂、打磨粗抛;具体为:采用手工清砂,并对铸件锥体表面、内型腔面毛刺、肉瘤、粘砂完全去除,并抛光;
12)热处理:固溶参数为:炉温低于300℃时铸件入炉,升温至540±5℃,保温12小时;铸件出炉后入60~100℃的清水中冷却,出炉至入水时间不得超过20秒;时效的参数为:炉温低于100℃时铸件入炉,升温至165±5℃保温8小时;铸件出炉空冷;
13)吹砂:利用干吹砂机吹砂;介质:80#刚玉砂,压力:0.4~0.6MPa。

Claims (7)

1.一种三元流铝合金叶轮铸件的铸造方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)配置树脂砂
选取石英砂及快速铸造用树脂混合搅拌制作树脂砂;
2)制芯
在10分钟内将混合的树脂砂填入金属模具和芯盒中并紧实;
3)修芯
修整去除杂物,用修补膏填补砂芯表面,并修整光滑;
4)涂涂料
用醇基锆英粉涂料涂砂芯工作表面,点燃涂层;
5)组装组合砂芯
用铁丝将组合好的砂芯上端紧箍;
6)金属型预热和喷涂
组合砂芯的同时,将放置砂芯的金属上、下型模具预热至250~350℃保温0.5~1.5小时,取出喷涂料,涂料厚度>0.5mm;然后在350~450℃保温1~3小时;
7)合箱
将组合好的砂芯组件放置到金属下型模中紧固,确保砂芯定位外圈和砂芯与下模定位准确;
8)紧固金属型
将上述紧固的模具吊装在中隔板上,浇口与升液管口正对,确保升液管和中隔板密封良好,使模具与浇注炉的中隔板紧固;
9)熔炼
除去坩埚内表面残余涂料和氧化层,经350~400℃预热后在表面均匀喷涂一层保护涂料,以400~600℃烘干至发黄备用;采用氩气旋吹机精炼,通过在线测氢来检验精炼效果,如ρ值满足要求,则停止精炼,否则再次进行精炼,继续测试ρ值,直到ρ值满足要求;
10)浇注
采用低压浇注,升液、充型速度50mm/s,升液压力差30KPa,升液压力1KPa,结晶增压压力1KPa,结晶时间至少600S;
11)对以上得到的铸件进行清砂、打磨粗抛;
12)热处理
固溶参数为:炉温低于300℃时铸件入炉,升温至540±5℃,保温12小时;铸件出炉后入60~100℃的清水中冷却,出炉至入水时间不得超过20秒;时效的参数为:炉温低于100℃时铸件入炉,升温至165±5℃保温8小时;铸件出炉空冷;
13)吹砂
利用干吹砂机吹砂;介质:80#刚玉砂,压力:0.4~0.6MPa。
2.根据权利要求1所述的三元流铝合金叶轮铸件的铸造方法,其特征在于,步骤1)中,选取70/100目的石英砂及快速铸造用树脂CP I 5140和CPII5235混合搅拌制作树脂砂。
3.根据权利要求1所述的三元流铝合金叶轮铸件的铸造方法,其特征在于,步骤5)中,用游标卡尺检测组合芯和外型模具配合尺寸,使组合芯能完全放入外型模具中即可。
4.根据权利要求1所述的三元流铝合金叶轮铸件的铸造方法,其特征在于,步骤6)中,将放置砂芯的金属上、下型模具预热至300℃保温1小时,取出喷涂料,涂料厚度>0.5mm;然后在400℃保温2小时。
5.根据权利要求1所述的三元流铝合金叶轮铸件的铸造方法,其特征在于,步骤9)中,所述保护涂料层的厚度为0.5~1mm。
6.根据权利要求1所述的三元流铝合金叶轮铸件的铸造方法,其特征在于,步骤10)中,浇注温度为713℃。
7.根据权利要求1所述的三元流铝合金叶轮铸件的铸造方法,其特征在于,步骤11)中采用手工清砂,并对铸件锥体表面、内型腔面毛刺、肉瘤、粘砂完全去除,并抛光。
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