CN103934433B

CN103934433B - 大型薄壁筒形壳体铝合金近净成形铸件低压铸造变形控制方法

Info

Publication number: CN103934433B
Application number: CN201410118018.1A
Authority: CN
Inventors: 吴士平; 王汝佳; 张建兵; 肖文峰; 吴光然; 蒋清; 孟庆官; 范晓宇
Original assignee: Harbin Institute of Technology
Current assignee: Harbin Institute of Technology
Priority date: 2014-03-27
Filing date: 2014-03-27
Publication date: 2015-11-18
Anticipated expiration: 2034-03-27
Also published as: CN103934433A

Abstract

本发明公开了一种大型薄壁筒形壳体铝合金近净成形铸件低压铸造变形控制方法，所述方法是在现有筒形壳体铝合金铸件的筋板基础上，沿筋板径向增加加工余量，然后按照铸造工艺铸造成型，待铸件成型之后再通过机械加工去除掉增加的加工余量。本发明在不改变外部的结构与工艺形式情况下，利用增高筋板起到增加横、纵截面的刚度的方法实现对铸件变形的控制，这样控制铸件变形的工艺形式简单，不需要复杂的拉筋或加强筋设计，施工方便，同时，还有利于铸件热处理时控制铸件的变形。

Description

大型薄壁筒形壳体铝合金近净成形铸件低压铸造变形控制方法

技术领域

本发明涉及一种预防大型薄壁筒形壳体铝合金近净成形铸件低压铸造变形控制方法。

背景技术

大型薄壁筒形壳体铝合金（ZL205A）铸件，铸造过程由于合金本身收缩较大，因此，铸件的铸造应力很大，生产中铸件的变形导致铸件产品的尺寸超差，最终报废的现象很多，特别是对于近净成形铸件，铸造的变形可供加工处理的余量更小，因此，铸件的铸造过程变形控制成为控制铸件变形的关键技术。另外，由于ZL205A合金需要热处理，因此，控制热处理过程的变形更为重要，因为热处理后的尺寸决定了铸件的最终尺寸，因此，在控制铸造过程的同时，还要考虑控制热处理过程的变形，这需要从工艺手段上加以考虑，设计出合理、可行的控制铸件变形的措施和方法。

目前，控制铸件变形的方法有很多，有采用加强筋和拉筋等不同形式，在工程上应用都取得了良好的效果。然而，对于近净成形的ZL205A铝合金薄壁筒形壳体铸件，在其铸造过程设置拉筋或加强筋都十分困难，一方面设计困难，既要考虑轴向变形，又要考虑径向变形，另一方面，施工困难，所设计的拉筋在铸造时不易施工。因此，针对这样复杂的大型薄壁筒形壳体ZL205A铝合金低压铸造的近净成形铸件，尚无很好地防止变形的方法和措施。

发明内容

本发明的目的是提供一种预防大型薄壁筒形壳体铝合金近净成形铸件低压铸造变形控制方法。采用增加内部筋板的高度，利用纵横交错筋板高度的增加可以增加铸件的刚度，从而，实现防止铸件在铸造过程及热处理过程变形的目的。这种方法可以在不增加复杂控制变形工艺条件下，实现对铸件变形的控制，具有工艺简单、施工方便、节省材料的特点。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

一种大型薄壁筒形壳体铝合金近净成形铸件低压铸造变形控制方法，在现有的筋板基础上，沿筋板径向增加高度（加工余量），然后按照铸造工艺铸造成型，成型之后的铸件再通过机械加工去除掉增加的高度（加工余量），达到增加整个筒形铸件的刚度，最终实现对铸件变形的控制，其工艺具体步骤如下：

（1）沿筋板径向增加高度（加工余量）；

（2）根据上述制定的工艺，制作铸件金属模样和砂芯芯盒；

（3）采用上述的模样与芯盒分别制造铸型和砂芯，制造完毕后，表层涂涂料并烘干，然后修型至符合要求；

（4）将上述制造的砂芯放置于铸型下型内，测量尺寸，待符合要求后，将铸型的丄型与下型扣合在一起，形成筒形铸件的腔体；

（5）将上述合箱后的铸型放入到浇注车上，送入到低压浇注设备上，在低压浇注设备上实施浇注直至铸件凝固完成；

（6）将上述浇注的铸件冷却后，把其中的铸件取出，去除浇口系统，然后进行热处理；

（7）热处理后的铸件通过机械加工去除掉增高的筋板部分，筋板的高度最终为实际高度。

大型筒形铸件的铸件外壁光滑，铸件内壁带有形状各异的筋板，这样的结构在考虑预防变形时十分复杂。本发明采用的方法是在现有的筋板高度基础上，再增加一定的高度，最终形成高筋板的内壁形式，在不改变外部的结构与工艺形式情况下，利用筋板增高（将加工余量增大），起到增加横、纵截面的刚度的方法实现对铸件变形的控制，这样控制铸件变形的工艺形式简单，不需要复杂的拉筋或加强筋设计，施工方便，同时，还有利于铸件热处理时控制铸件的变形。因为，一般情况下，铸件铸造完后需要清理掉各种工艺措施，例如，浇注系统、冒口系统、加强筋等工艺措施。本发明可以有效地回避这些问题，既可以控制铸造过程变形，同时，也可以有效地控制热处理过程的变形。

附图说明

图1为筒形壳体铸件的浇注系统的立体结构图；

图2为筒形壳体铸件的铸造系统的结构示意图；

图3为筒形壳体铸件的浇注系统的B-B向剖视图；

图4为筒形壳体铸件的浇注系统A-A向剖视图；

图5为筒形壳体铸件的立体结构图；

图中：1-砂箱，2-横浇道连接，3-横浇道，4-直浇道，5-砂芯，6-增高筋板，7-原筋板，8-铸件，9-缝隙式浇道，10-立筒浇道，11-铸型。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

本发明提供了一种大型薄壁筒形壳体铝合金近净成形铸件低压铸造变形控制方法，其步骤如下：

（1）在筋板高度方向（沿筋板径向）增加高度（加工余量），根据筒形铸件的直径不同，相应增加不同的加工余量，一般取铸件直径的0.015%。

（2）根据上述制定的工艺，制作铸件金属模样和砂芯芯盒。

（3）采用上述的模样与芯盒分别制造铸型和砂芯，铸型采用树脂砂制造，砂芯也采用树脂砂制造，铸型和砂芯制造完毕后，表层涂涂料并烘干，然后修型至符合要求。

（4）将上述制造的砂芯放置于铸型下型内，测量尺寸，待符合要求后，将铸型的丄型与下型，利用铸型上的定位装置，精确的扣合在一起，形成筒形铸件的腔体，即型腔。

（5）将上述合箱后的铸型放入到浇注车上，送入到低压浇注设备上，在低压浇注设备上实施浇注直至铸件凝固完成。

（6）将上述浇注的铸件冷却一段时间后，把其中的铸件取出，去除浇口系统，然后进行热处理。

如图1-5所示，上述加工方法中各结构之间的关系如下：

一、筋板的形状、位置关系

筋板首先在径向具有一定的高度，并且，增高后的筋板应大于原筋板7的高度，增高筋板6需在原筋板7基础上等厚度增高，增高后的筋板等高（即最高点到中心点的距离相等）。另一重要特征是筋板需要交叉，既有横向筋板（周向），也要有纵筋（轴向），其交叉方式与原筋板7相同。增高筋板6与原筋板7具有相同的材质。

二、筋板与铸件的关系

增高后的筋板在铸件8内侧，是在原筋板7所处位置基础上，沿径向从铸件8开始向轴心方向增加一定的高度，增高后的筋板与原筋板7（横筋、纵筋）等宽度，增高方向沿径向、向轴心方向增高。

三、筋板、铸件与立筒的关系

在铸件4的外侧分布有缝隙式浇道9和立筒浇道10，缝隙式浇道9在铸件4的外侧与铸件4接触，立筒浇道10在缝隙式浇道9外侧与缝隙式浇道9接触，由筋板和铸件4构成的加强铸件位于由缝隙式浇道9与立筒浇道10构成的缝隙式浇注系统内侧，二者又构成整体的加强系统-预防铸件变形的特征体，共同防止铸件在铸造过程变形。

四、筋板、铸件、立筒与横浇道的关系

上述所构成的预防铸件变形的特征体与横浇道3相连，横浇道3位于预防铸件变形的特征体下方并与立筒浇道10相连，形成铸件防变形结构。

五、筋板、铸件、立筒、横浇道与砂箱的关系

上述铸件防变形结构置于圆筒形砂箱1内，即铸件防变形结构外面与圆筒形砂箱1内的铸型11紧密接触，内部与砂芯5紧密接触，共同组成筒形壳体铸件的铸造系统。

Claims

1.大型薄壁筒形壳体铝合金近净成形铸件低压铸造变形控制方法，其特征在于所述方法是在现有的筋板基础上，沿筋板径向增加高度，然后按照铸造工艺铸造成型，铸件经热处理后再通过机械加工去除掉增加的高度，所述方法具体步骤如下：

（1）沿筋板径向增加高度；

（2）根据所述铸造工艺，制作铸件金属模样和砂芯芯盒；

（4）将上述制造的砂芯放置于铸型下型内，测量尺寸，待符合要求后，将铸型的上型与下型扣合在一起，形成筒形铸件的腔体；

（7）热处理后的铸件通过机械加工去除掉增高的筋板部分，使筋板的高度最终为实际高度。

2.根据权利要求1所述的大型薄壁筒形壳体铝合金近净成形铸件低压铸造变形控制方法，其特征在于所述筋板的增高为铸件直径的0.015%。

3.根据权利要求1所述的大型薄壁筒形壳体铝合金近净成形铸件低压铸造变形控制方法，其特征在于所述筋板的增高大于原筋板的高度。