CN104107880A - 铝合金电磁金属壳型铸造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铝合金电磁金属壳型铸造工艺，包括：配制金属覆膜砂，制作金属壳型，在磁场中浇注铸件。采用本发明工艺后，可获得高强铸造铝合金，避免金属型的缺点，消除其所引起的缺陷，有效地大幅提高成品率。　

Description

铝合金电磁金属壳型铸造工艺

技术领域　

本发明涉及一种铝合金电磁金属壳型铸造工艺，属于机械铸造技术领域。　 

背景技术　

现代机械工业中，无论汽车、航空航天、铁路运输、武器装备等众多领域还是日常生活中都离不开铝合金铸造。在选择铝合金铸造工艺方法时，金属型铸造工艺是工程师们心中理想方案。因为金属型铸铝件具有尺寸准确，表面光洁，机械性能好的优点。但由于金属型制造周期很长，制造成本较高，铸件出模时需要很大的推力才能将铸件从金属型中顶出。因为金属型没有透气性，往往造成铸件浇不足、气孔，金属型没有退让性，容易引起铸件的裂纹。这些缺点限制了金属型铝合金铸造中的应用和发展。　 

但是，随着科学技术的迅速发展，人们对铸造铝合金的质量要求越来越高。希望铝合金铸件既有优异的机械性能，精确美观的外形尺寸，还希望易于制造，费用较低，工艺相对简单，生产过程绿色环保。　 

经检索发现，申请号200810136435.3授权公告号CN101486073B的中国发明专利申请公开了一种电磁金属型及其制造方法，具有结构简单、实用、透气性较好的特点，能降低在铸造过程中由于铸造缺陷而产生的废品率。然而，该专利技术方案的不利之处在于：由于铁丸难以形成光滑内表面、且不利于保证铸件尺寸的精准度，因此仅能以铁丸形成下型，无法改善上型的透气性，仍然存在不小的改进空间。　 

发明内容　

本发明的主要目的在于：克服现有技术存在的问题，提供一种铝合金金属壳型铸造工艺，无需复杂设备和大笔投资，即可获得机械性能高、外形美观尺寸精确的铝合金铸件，且有效地大幅提高成品率。　 

本发明实现上述主要目的的技术方案如下：　 

一种铝合金电磁金属壳型铸造工艺，其特征是，包括以下步骤：　 

第一步、将95－105重量份的不锈钢砂、0.6－1.3重量份的粘结剂、0.1－0.25重量份的固化剂、以及0.25－0.45重量份的硬脂酸钙混匀制得金属覆膜砂；所述不锈钢砂的粒度为80－180目；　 

第二步、在预热好的模具外侧套设预先根据铸件制作的砂框，然后向砂框内填入金属覆膜砂、并待其结壳硬化形成金属壳型，所述金属壳型由两半壳形构成；将金属壳型取下，在金属壳型内侧涂覆铸铝用涂料，然后将两半壳形对合合型；　 

第三步、将合型的金属壳型置于电磁铁两极之间，先接通电磁铁电源产生磁场，再将铝液注入金属壳型，待铝液完成凝固成铸件后切断电磁铁电源；待铸件冷却后，打开金属壳型，取出铸件即可。　 

申请人经深入地实践研究后，终于在现有工艺基础上研发出采用金属壳型的铸铝工艺，并在电磁场力的作用下浇注结晶，获得高强铸造铝合金，避免金属型的缺点，消除其所引起的缺陷。　 

本发明进一步完善的技术方案如下：　 

优选地，第一步的具体过程如下：　 

先将不锈钢砂加热至120℃－175℃，再将不锈钢砂与粘接剂、固化剂、硬脂酸钙放入覆膜砂混砂机内混合45－65s；然后，打开出料口，把金属覆膜砂放入破碎机中进行破碎、筛分，在破碎筛分的同时对金属覆膜砂进行冷却，冷却时间不短于80s；最后，将制好的金属覆膜砂作防潮包装。更优选地，筛分时采用40－60目的筛网。　 

优选地，第二步中，所述砂框的材质为铁质材料、铝质材料、硬木材料或复合材料；当砂框材质为铝质材料时，所述砂框内壁预先涂有隔热材料并使其充分干燥；模具预热温度为200℃－270℃；采用射入方式或手工方式填入金属覆膜砂；取下金属壳型时连同砂框一起取下。　 

优选地，第三步中，接通电磁铁电源后产生的磁场强度为310－350高斯，且磁场磁力线均匀穿过金属壳型的型腔；铸件冷却时间为16－25min。　 

优选地，还包括：第四步、将金属壳型进行再生处理，获得用以配制金属覆膜砂的不锈钢砂；所述再生处理采用机械方法或焚烧法。 

优选地，第一步中，所述不锈钢砂为1Cr13不锈钢砂或ZG2Cr17不锈钢砂，所述粘结剂为酚醛树脂，所述固化剂为乌洛托品；第二步中，所述铸铝用涂料为醇基铝矾土涂料。　 

与现有技术相比，本发明工艺可获得高强铸造铝合金，避免金属型的缺点，消除其所引起的缺陷；由于金属壳型的两半壳型均由粒度适宜的金属覆膜砂制成，不仅能使壳型内壁光滑，并确保铸件尺寸精准度，还可以保证金属壳型具有更加优良的透气性，进而有效地大幅提高成品率。　 

具体实施方式　

下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。但是本发明不限于所给出的例子。　 

实施例1　 

本实施例的铝合金电磁金属壳型铸造工艺，包括以下步骤：　 

第一步、将95－105重量份的不锈钢砂、0.6－1.3重量份的粘结剂、0.1－0.25重量份的固化剂、以及0.25－0.45重量份的硬脂酸钙混匀制得金属覆膜砂；不锈钢砂的粒度为80－180目。　 

其中，不锈钢砂为1Cr13不锈钢砂或ZG2Cr17不锈钢砂，粘结剂为酚醛树脂，固化剂为乌洛托品。　 

具体过程如下：先将不锈钢砂加热至120℃－175℃，再将不锈钢砂与粘接剂、固化剂、硬脂酸钙放入覆膜砂混砂机内混合45－65s；然后，打开出料口，把金属覆膜砂放入破碎机中进行破碎、筛分(采用40－60目的筛网)，在破碎筛分的同时对金属覆膜砂进行冷却，冷却时间不短于80s；最后，将制好的金属覆膜砂作防潮包装。　 

第二步、在预热好的模具外侧套设预先根据铸件制作的砂框，然后向砂框内填入金属覆膜砂、并待其结壳硬化形成金属壳型，金属壳型由两半壳形 构成；将金属壳型取下，在金属壳型内侧涂覆铸铝用涂料，然后将两半壳形对合合型；　 

砂框的材质为铁质材料、铝质材料、硬木材料或复合材料；当砂框材质为铝质材料时，砂框内壁预先涂有隔热材料并使其充分干燥；模具预热温度为200℃－270℃；采用射入方式或手工方式填入金属覆膜砂；取下金属壳型时连同砂框一起取下。　 

铸铝用涂料为醇基铝矾土涂料(如商品型号SY－004A的涂料)。　 

第三步、将合型的金属壳型置于电磁铁两极之间，先接通电磁铁电源产生磁场，再将铝液注入金属壳型，待铝液完成凝固成铸件后切断电磁铁电源；待铸件冷却后，打开金属壳型，取出铸件即可；　 

接通电磁铁电源后产生的磁场强度为310－350高斯，且磁场磁力线均匀穿过金属壳型的型腔；铸件冷却时间为16－25min。　 

第四步、将金属壳型进行再生处理，获得用以配制金属覆膜砂的不锈钢砂；再生处理采用机械方法或焚烧法去除砂子表面的残留树脂膜。 

具体应用案例的参数如下表所示：　 

表1 　各案例的第一步参数　 

表2 各案例的第二、三步参数　 

实施例2　 

以实施例1的四个应用案例、砂型铸造方法、传统金属型铸造方法分别制造100件相同的ZL104铸铝件，所得铸铝件的平均性能参数，以及各方法制造铸铝件的报废数如下表所示：　 

表3 　各方法制铸铝件的结果　 

由此可知，本发明方法制得铸铝件的性能显著优于其它方法制得产品，且成品率也显著优于其它方法。　 

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。 

Claims (7)

1.　一种铝合金电磁金属壳型铸造工艺，其特征是，包括以下步骤：

第一步、将95－105重量份的不锈钢砂、0.6－1.3重量份的粘结剂、0.1－0.25重量份的固化剂、以及0.25－0.45重量份的硬脂酸钙混匀制得金属覆膜砂；所述不锈钢砂的粒度为80－180目；

第二步、在预热好的模具外侧套设预先根据铸件制作的砂框，然后向砂框内填入金属覆膜砂、并待其结壳硬化形成金属壳型，所述金属壳型由两半壳形构成；将金属壳型取下，在金属壳型内侧涂覆铸铝用涂料，然后将两半壳形对合合型；

第三步、将合型的金属壳型置于电磁铁两极之间，先接通电磁铁电源产生磁场，再将铝液注入金属壳型，待铝液完成凝固成铸件后切断电磁铁电源；待铸件冷却后，打开金属壳型，取出铸件即可。

2.　根据权利要求1所述的铝合金电磁金属壳型铸造工艺，其特征是，第一步的具体过程如下：

先将不锈钢砂加热至120℃－175℃，再将不锈钢砂与粘接剂、固化剂、硬脂酸钙放入覆膜砂混砂机内混合45－65s；然后，打开出料口，把金属覆膜砂放入破碎机中进行破碎、筛分，在破碎筛分的同时对金属覆膜砂进行冷却，冷却时间不短于80s；最后，将制好的金属覆膜砂作防潮包装。

3.　根据权利要求2所述的铝合金电磁金属壳型铸造工艺，其特征是，筛分时采用40－60目的筛网。

4.　根据权利要求1所述的铝合金电磁金属壳型铸造工艺，其特征是，第二步中，所述砂框的材质为铁质材料、铝质材料、硬木材料或复合材料；当砂框材质为铝质材料时，所述砂框内壁预先涂有隔热材料并使其充分干燥；模具预热温度为200℃－270℃；采用射入方式或手工方式填入金属覆膜砂；取下金属壳型时连同砂框一起取下。

5.　根据权利要求1所述的铝合金电磁金属壳型铸造工艺，其特征是，第三步中，接通电磁铁电源后产生的磁场强度为310－350高斯，且磁场磁力线均匀穿过金属壳型的型腔；铸件冷却时间为16－25min。

6.　根据权利要求1所述的铝合金电磁金属壳型铸造工艺，其特征是，还包括：第四步、将金属壳型进行再生处理，获得用以配制金属覆膜砂的不锈钢砂；所述再生处理采用机械方法或焚烧法。

7.　根据权利要求1至6任一项所述的铝合金电磁金属壳型铸造工艺，其特征是，第一步中，所述不锈钢砂为1Cr13不锈钢砂或ZG2Cr17不锈钢砂，所述粘结剂为酚醛树脂，所述固化剂为乌洛托品；第二步中，所述铸铝用涂料为醇基铝矾土涂料。