CN104209471A - 三连体壳体铸件的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了三连体壳体铸件的制备方法，包括以下步骤：步骤一、制备合适的铸型，该铸型包括造型和制芯；其中制芯为制备三连体壳体铸件的树脂砂芯：首先对树脂砂芯喷涂涂料，涂料涂层厚度控制在0.2mm-1.0mm之间，其次，喷涂完毕的树脂砂芯进行烘烤，烘烤温度150-180℃，时间为1-2h；步骤二、浇注：将熔融的铝液通过直浇口进入树脂砂芯的型腔内，利用重力铝液充分填充型腔各处；步骤三、顺序凝固：调整浇注温度，浇注系统实现顺序凝固；步骤四、清砂，将树脂砂芯敲碎，即得三连体壳体铸件。利用该方法制备出来的三连体壳体铸件，提高了气密性一次检验合格率；具有质量易保证，合格率率高的特点。

Description

三连体壳体铸件的制备方法

技术领域

本发明涉及高压电气耐压壳体，具体涉及三连体壳体铸件的制备方法。 

背景技术

现有三连体壳体铸件采用传统的铝合金砂型重力铸造方法，通过树脂砂型(芯)重力铸造，容易造成铸件尺寸超差和铸件针孔度质量指标超标，气密性检查一次性合格率较低，密封槽、密封面及工作面有气孔、夹杂、裂纹等铸造缺陷，不能完全适应高密度、高强度、高生产率和低成本的综合要求。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供三连体壳体铸件的制备方法，利用该方法制备出来的三连体壳体铸件，提高了气密性一次检验合格率，降低密封面、槽及工作面的气孔、夹杂、裂纹等铸造缺陷；具有质量易保证，合格率率高的特点。 

为达到上述目的，本发明的技术方案如下： 

三连体壳体铸件的制备方法，包括以下步骤： 

步骤一、制备合适的铸型，该铸型包括造型和制芯；其中制芯为制备三连体壳体铸件的树脂砂芯： 

首先对树脂砂芯喷涂涂料，涂料涂层厚度控制在0.2mm-1.0mm之间， 

其次，喷涂完毕的树脂砂芯进行烘烤，烘烤温度150-180℃，时间为1-2h； 

步骤二、浇注：将熔融的铝液通过直浇口进入树脂砂芯的型腔内，利用重力铝液充分填充型腔各处； 

步骤三、顺序凝固：调整浇注温度，浇注系统实现顺序凝固； 

步骤四、清砂，将树脂砂芯敲碎，即得三连体壳体铸件。 

在本发明的一个优选实施例中，所述树脂砂芯由呋喃树脂自硬砂制成，其组成成分有原砂或再生砂，呋喃树脂以及固化剂。 

在本发明的一个优选实施例中，所述涂料按溶剂分类可分为水基涂料和醇基涂料。 

在本发明的一个优选实施例中，所述步骤二中，当树脂砂芯中的冒口内铝液上升到冒口三分之二的高度时，在各冒口内补注高温铝水。 

在本发明的一个优选实施例中，所述步骤二中，浇注参数如下：收缩率1.1％，加工余量5mm，起模斜度1°，浇注温度725-735℃，浇注速度7-10kg/s。 

在本发明的一个优选实施例中，所述步骤二中铝液采用含气和夹杂少、冶金质量高的铝锭制备而成。 

在本发明的一个优选实施例中，所述步骤二中，浇注过程中进行除氢和除渣操作，所述除氢操作采用旋转叶轮将吹出的惰性气泡分割成大量小气泡来提高净化效率； 

所述除渣操作包括精炼之前将1kg清渣剂均匀地撒在铝合金液表面上，精炼10-15min时再加入1kg清渣剂，边搅拌边扒渣，到需要浇注时扒渣，扒出的熔剂残渣为灰状，灰中基本无铝液。 

在本发明的一个优选实施例中，所述步骤一中的三连体壳体铸件的树脂砂芯，包括： 

一与三连体壳体铸件匹配的树脂砂芯主体； 

一与三连体壳体铸件匹配的树脂砂芯型腔； 

一对称设置于树脂砂芯主体两侧的直浇口，所述直浇口用于将铝液注入树脂砂芯主体和树脂砂芯型腔之间缝隙； 

一与树脂砂芯主体和树脂砂芯型腔之间缝隙连通的横浇道和竖直浇道，所述直浇口，横浇道，以及竖直浇道构成铝液流通通道； 

还包括一设置于树脂砂型腔主体上的若干冒口，冒口作用是为铸件提供补缩、出气、排渣； 

以及一与横浇道连接的缝隙冒口，所述缝隙冒口通过缝隙浇道连接树脂砂芯主体和树脂砂芯型腔之间缝隙；缝隙冒口的作用是平稳导入铝液、分散热节、保证补缩。 

在本发明的一个优选实施例中，所述冒口包括一设置于树脂砂芯主体一侧面上矩形冒口，以及一设置于另一侧面的不同直径的圆形冒口。 

在本发明的一个优选实施例中，所述树脂砂芯主体上还设置有若干个冷铁，用于实现定性冷却。 

通过上述技术方案，本发明的有益效果是： 

三连体壳体铸件的制备方法,制备出来的零件轮廓尺寸较大最大尺寸为长*宽*高2170*1380*631，净重468公斤，铸件毛坯重548公斤,执行德国技术标准，除外观质量要求较高外，对内在质量不能有可见针孔缺陷，铸件需进行探伤及气密性检查)要求更高，是国际高压电气耐压壳体的最高质量等级。 

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 

图1为本发明的操作流程图。 

图2为本发明的树脂砂重力浇注结构示意图。 

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。 

参照图1，三连体壳体铸件的制备方法，包括以下步骤： 

步骤一、制备合适的铸型，该铸型包括造型和制芯；其中制芯为制备三连体壳体铸件的树脂砂芯： 

首先对树脂砂芯喷涂涂料，涂料涂层厚度控制在0.2mm-1.0mm之间， 

其次，喷涂完毕的树脂砂芯进行烘烤，烘烤温度150-180℃，时间为1-2h； 

其中树脂砂芯由呋喃树脂自硬砂制成，其组成成分有原砂或再生砂，呋喃树脂以及固化剂；涂料按溶剂分类可分为水基涂料和醇基涂料，在本发明中一般采用醇基涂料； 

步骤二、浇注：将熔融的铝液通过直浇口进入树脂砂芯的型腔内，利用重力铝液充分填充型腔各处； 

当树脂砂芯中的冒口内铝液上升到冒口三分之二的高度时，在各冒口内补注高温铝水。 

冒口补缩原理是建立一个从远离冒口的部分到冒口之间逐渐递增的温度梯度，从而实现由远离冒口处向冒口方向顺序地凝固，即远离冒口的部位先凝固，靠近冒口的部位后凝固，冒口本身最后凝固，实现顺序凝固。 

浇注时铝液达到冒口时铝液温度较低，在三分之二时补注高温铝水可提高该处温度，实现顺序凝固。 

步骤三、顺序凝固：调整浇注温度，浇注系统实现顺序凝固； 

步骤四、清砂，将树脂砂芯敲碎，即得三连体壳体铸件。 

参照图2，步骤一中的三连体壳体铸件的树脂砂重力浇注装置，包括： 

一与三连体壳体铸件匹配的树脂砂芯主体100；一与三连体壳体铸件匹配的树脂砂芯型腔200； 

一对称设置于树脂砂芯主体100两侧的直浇口110，该直浇口110用于将铝液注入树脂砂芯主体和树脂砂芯型腔之间缝隙； 

一与树脂砂芯主体和树脂砂芯型腔之间缝隙连通的横浇道300和竖直浇道400，所述直浇口110，横浇道300，以及竖直浇道400构成铝液流通通道； 

还包括一设置于树脂砂型腔主体100上的若干冒口，冒口作用是为铸件提供补缩、出气、排渣； 

以及一与横浇道300连接的缝隙冒口140，所述缝隙冒口140通过缝隙浇道141连接树脂砂芯主体100和树脂砂芯型腔200之间缝隙；缝隙冒口130的作用是平稳导入铝液、分散热节、保证补缩。 

冒口包括一设置于树脂砂型主体一侧面上矩形冒口120，以及一设置于另一侧面的不同直径的圆形冒口130。 

图2中圆形冒口130分为三种，其中A代表直径100mm的冒口，B代表直径75mm的冒口，C代表直径85mm的冒口。 

缝隙冒口130与所述横浇道300的连接处设置有陶瓷过滤网310；树脂砂重力铸造浇注装置还设置有若干个冷铁500，用于实现定性冷却；其中冷铁500采用灰口铸铁HT300。 

以下工艺是关键，具体包括： 

1、三连体壳体铸件型腔内部壁厚不均处产生对流冷隔和细小裂纹缺陷；树脂砂型(芯)用来形成铸件内部型腔或局部外形。 

由于树脂砂型(芯)的表面被高温金属液包围，长时间受到浮力作用和高温金属液的烘烤作用，因树脂砂型(芯)发气量大，气体浸入型腔内的铝液，或因局部涂料过厚未干透，浇注过程发气而形成型腔内部壁厚不均处产生对流冷隔和细小裂纹。 

因此造芯用的芯砂要比型砂具有更高的强度、透气性、耐高温性、退让性和溃散性，所以树脂砂型(芯)在浇注都需要进行烘烤，烘烤温度150-180℃，烘烤时间1-2h。 

2、铸造工艺设计的一个重要环节，它与铸件质量有密切关系。铸件密封槽、密封面、镀银面不能有肉眼可见针孔缺陷，常常引起铸件批量废品合格率低。如何提高这类合金综合性能和铸造工艺参数，铸件在凝固过程中能从冒口不断地得到液态金属的补充，力求实现定向凝固。减少铝液二次氧化带来的夹渣，使铝液充型过程平稳，不易发生紊流，￠365*28上端法兰密封槽与侧面法兰为铸件加工面针孔重点控制区，同时铸件结构尺寸和浇注重量较大，铸件内浇道应尽量避开加工面并采取多个内浇道以防止局部过热和针孔的产生。 

6-￠365*28±2上端法兰面采用冷铁激冷和加侧2个冒口的方法,冷铁材质选用灰口铸铁HT300,冷铁工作面刻间距10mm，深1.5mm的60°“V”字形排气槽。 

在保证充型良好的情况下，尽可能增大合金液的冷却速度，在易产生针孔的部分尽可能采用铸铁冷铁，在冷铁的工作面刷桐油挂砂烘干后使用。 

3、确定工艺参数为：收缩率1.1％，加工余量5mm，起模斜度1°，浇注温度725-735℃，浇注速度7-10kg/s。 

调整浇注温度浇注系统实现顺序凝固，为了保证自上而下的顺序凝固，实现有效传递和良好的补缩。由于影响铸造过程的因素很多，特别是它涉及到高温、合金相变等复杂的物理化学过程难以直接观测和控制。因此，铸造是一个质量不易保证，废品率较高的产业。 

4、铸造铝硅合金在变质后针孔倾向很大，针孔的存在既减小了铸件的有效面积，又提供了裂纹源，导致合金的力学性能，尤其是韧性的显著下降。由 于氢是形成针孔的主要因素，因而净化主要是除氢和除渣。有效地控制铝合金杂质元素、对铝合金进行有效的快速熔炼和净化处理、晶粒细化、变质处理。 

净化效果取决于所采用的净化剂和净化方法。净化剂分除气剂和除渣剂。常用的除气剂包括惰性气体净化效果最佳。旋转叶轮法通过旋转叶轮将吹出的惰性气泡分割成大量小气泡来提高净化效率。 

炉前试样弯曲度检查可辅助判断合金的变质效果及其力学性能，检查时可借助变质效果检查的试样，将断裂两半的试样断口处合严，用样板检查其断裂弯曲度应大于20°，否则应补充变质或调整合金成分。 

表1 

5、在保证充型良好的情况下，尽可能增大合金液的冷却速度，如在易产生针孔的部分尽可能采用铸铁冷铁，在冷铁的工作面留排气槽并刷桐油挂砂烘干后使用。 

6、通过控制熔炼温度降低铝液中的氢含量及氧化铝夹杂，如提高液态铝的熔化质量，设置陶瓷过滤网和纤维过滤网，倾转吊包与坩埚直接吊出浇注等。 

7.将熔化温度控制在735℃以下，并采用尽可能低的浇注温度。 

8.原材料选择含气和夹杂少、冶金质量高的铝锭；回炉料的加入量也应严格控制在30％以下；炉料入炉前均应预热。 

9.浇注前，浇注工具应仔细喷涂涂料，并充分预热；浇注时，当看到冒口内铝液上升到其三分之二的高度时，还应在各冒口内补注高温铝水。 

10.降低树脂砂芯和涂料的发气量，树脂的加入量控制在0.8-1.2％，涂 料中严格控制有机物的加入量。 

11.严格控制型芯上醇基涂料的烘烤温度，将烘烤温度120～180℃，烘烤时间不短于1h。 

12.采用开放式浇注系统等各种铸造工艺措施，确保金属液平稳充型。 

13.保证铸型和砂芯排气畅通，如设置出气冒口，尽量将暗冒口改成明冒口。 

通过对三连体工艺的优化和创新使我国的大型铸铝的工艺水平有了一个很大的提高。 

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。 

Claims (10)

1.三连体壳体铸件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、制备合适的铸型，该铸型包括造型和制芯；其中制芯为制备三连体壳体铸件的树脂砂芯：

首先对树脂砂芯喷涂涂料，涂料涂层厚度控制在0.2mm-1.0mm之间，

其次，喷涂完毕的树脂砂芯进行烘烤，烘烤温度150-180℃，时间为1-2h；

步骤二、浇注：将熔融的铝液通过直浇口进入树脂砂芯的型腔内，利用重力铝液充分填充型腔各处；

步骤三、顺序凝固：调整浇注温度，浇注系统实现顺序凝固；

步骤四、清砂，将树脂砂芯敲碎，即得三连体壳体铸件。

2.根据权利要求1所述的三连体壳体铸件的制备方法，其特征在于，所述树脂砂芯由呋喃树脂自硬砂制成，其组成成分有原砂或再生砂，呋喃树脂以及固化剂。

3.根据权利要求1所述的三连体壳体铸件的制备方法，其特征在于，所述涂料按溶剂分类可分为水基涂料和醇基涂料。

4.根据权利要求1所述的三连体壳体铸件的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，当树脂砂芯中的冒口内铝液上升到冒口三分之二的高度时，在各冒口内补注高温铝水。

5.根据权利要求1所述的三连体壳体铸件的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，浇注参数如下：收缩率1.1％，加工余量5mm，起模斜度1°，浇注温度725-735℃，浇注速度7-10kg/s。

6.根据权利要求1所述的三连体壳体铸件的制备方法，其特征在于，所述步骤二中铝液采用含气和夹杂少、冶金质量高的铝锭制备而成。

7.根据权利要求1所述的三连体壳体铸件的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，浇注过程中进行除氢和除渣操作，所述除氢操作采用旋转叶轮将吹出的惰性气泡分割成大量小气泡来提高净化效率；

所述除渣操作包括精炼之前将1kg清渣剂均匀地撒在铝合金液表面上，精炼10-15min时再加入1kg清渣剂，边搅拌边扒渣，到需要浇注时扒渣，扒出的熔剂残渣为灰状，灰中基本无铝液。

8.根据权利要求1所述的三连体壳体铸件的制备方法，其特征在于，所述步骤一中的三连体壳体树脂砂浇注装置，包括：

一与三连体壳体铸件匹配的树脂砂芯主体；

一与三连体壳体铸件匹配的树脂砂芯型腔；

一对称设置于树脂砂芯主体两侧的直浇口，所述直浇口用于将铝液注入树脂砂芯主体和树脂砂芯型腔之间缝隙；

一与树脂砂芯型腔连通的横浇道和竖直浇道，所述直浇口，横浇道，以及竖直浇道构成铝液流通通道；

还包括一设置于树脂砂型腔主体上的若干冒口，冒口作用是为铸件提供补缩、出气、排渣；

以及一与横浇道连接的缝隙冒口，所述缝隙冒口通过缝隙浇道连接树脂砂芯主体和树脂砂芯型腔之间缝隙；缝隙冒口的作用是平稳导入铝液、分散热节、保证补缩。

9.根据权利要求1所述的三连体壳体铸件的制备方法，其特征在于，所述冒口包括一设置于树脂砂芯主体一侧面上矩形冒口，以及一设置于另一侧面的不同直径的圆形冒口。

10.根据权利要求1所述的三连体壳体铸件的制备方法，其特征在于，所述树脂砂芯主体上还设置有若干个冷铁，用于实现定性冷却。