CN104259437B

CN104259437B - 一种管状铸件的制备工艺

Info

Publication number: CN104259437B
Application number: CN201410463544.1A
Authority: CN
Inventors: 曹海春; 林荣英; 李炳渠; 肖治东
Original assignee: FUJIAN RHEOMET LIGHT METAL Co Ltd
Current assignee: FUJIAN RHEOMET LIGHT METAL Co Ltd
Priority date: 2014-09-12
Filing date: 2014-09-12
Publication date: 2016-07-27
Anticipated expiration: 2034-09-12
Also published as: CN104259437A

Abstract

一种管状铸件的制备工艺，a、根据目标铸件的具体形状和尺寸，通过计算机模拟软件设计出铸件仿真模型，再根据铸件仿真模型制作压铸模具；b、将轻金属合金原料制成液态的熔融液，出炉后并将该熔融液浇铸到放置有砂芯的浇铸模具内，然后装放在步骤a中制作好的压铸模具的相应位置处，之后将该压铸模具安装在压铸机上；c、将轻金属合金原料制成半固态浆料，然后将制得的半固态浆料注入压铸模具内，采用半固态成形方法铸造出覆盖在所述浇铸管外周面上的压铸管；d、取出压铸管，将浇铸管内的砂芯进行去除便可得到管状铸件。本发明使得压铸工艺可以广泛地应用于管状铸件的制备，具有极大的应用前景。

Description

一种管状铸件的制备工艺

技术领域

本发明涉及轻金属合金制品加工领域，尤其是指一种管状铸件的制备工艺。

背景技术

压铸是一种金属铸造工艺，其特点是利用模具腔对融化的金属施加高压。模具通常是用强度更高的合金加工而成的，这个过程有些类似注塑成型。大多数压铸铸件都是不含铁的，例如锌、铜、铝、镁、铅、锡以及铅锡合金以及它们的合金。由于压铸工艺一般只会用于批量制造大量产品。制造压铸的零部件相对来说比较容易，这一般只需要四个主要步骤，单项成本增量很低。压铸特别适合制造大量的中小型铸件，因此压铸是各种铸造工艺中使用最广泛的一种。同其他铸造技术相比，压铸的表面更为平整，拥有更高的尺寸一致性,因而使用压铸工艺可以使得铸件拥有优秀的尺寸精度。由于压铸工艺具有以上的优点,因而其广泛地应用在加工壁薄的铸件。

浇铸是另一种极其常用的金属铸造工艺，其特点是在常压下将液态单体注入模具内，经聚合而固化成型，变成与模具内腔形状相同的制品。浇铸成型一般不施加压力，对设备和模具的强度要求不高，对制品尺寸限制较小，制品中内应力也低。因此，生产投资较少，可制得性能优良的大型制件，但生产周期较长，成型后须进行机械加工。在传统浇铸基础上，派生出灌注、嵌铸、压力浇铸、旋转浇铸和离心浇铸等方法。

就目前而言，要铸造管状铸件往往需要使用砂芯，而采用压铸来制造管状铸件往往要对砂芯施加极大地压力，然而由于砂芯的形态较为松散，容易受压变形，从而会导致压铸出来的铸件容置腔不固定，很难达到与目标产品一致性，从而导致废品率高，产品质量甚至不如常规浇铸获得的产品。

发明内容

本发明提供一种管状铸件的制备工艺，其主要目的在于克服采用现有压铸工艺应用在管状铸件生产中存在的很难达到与目标产品一致性、废品率高

的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种管状铸件，包括一管体以及轴向地开设于该管体中部的容置腔，所述管体包括一浇铸管以及一压铸管，所述浇铸管具有第一外周面和第一内环面；所述压铸管具有第二外周面和第二内环面，所述压铸管的第二内环面覆盖于所述浇铸管的第一外周面。

进一步的，所述第一外周面和所述第二内环面一体成型。

一种管状铸件的制备工艺，包括以下步骤：a、根据目标铸件的具体形状和尺寸，通过计算机模拟软件设计出铸件仿真模型，再根据铸件仿真模型制作压铸模具；b、将轻金属合金原料制成液态的熔融液，出炉后并将该熔融液浇铸到放置有砂芯的浇铸模具内，将所得的铸件脱模，该铸件冷却后便形成一浇铸管，然后将该浇铸管装放在步骤a中制作好的压铸模具的相应位置处，之后将该压铸模具安装在压铸机上；c、将轻金属合金原料制成半固态浆料，然后将制得的半固态浆料注入压铸模具内，采用半固态成形方法铸造出覆盖在所述浇铸管外周面上的压铸管，其中压铸温度控制在580～630℃，模具温度为200～350℃，压射比压为60～100MPa，压射速度为3～9m/s；d、取出压铸管，将浇铸管内的砂芯进行去除便可得到管状铸件。

其中本发明的轻金属合金原料有以下四种组合方式：

1、步骤b中所述轻金属合金原料的组分和各组分的质量百分含量为：铝3%～12%，锌0.3%～2%，钛0.1%～0.5%，锰0.1%～0.9%，余量为镁。步骤c中所述轻金属合金原料的组分和各组分的质量百分含量为：硅5%～10.5%，锌1%～3%，镁0.3%～3%，铜0.1%～2%，铁0.1%～7%，锰0.2%～1%，钛0.1%～0.5%，余量为铝。

2、步骤b中所述轻金属合金原料的组分和各组分的质量百分含量为：铝3%～12%，锌0.3%～2%，钛0.1%～0.5%，锰0.1%～0.9%，余量为镁。步骤c中所述轻金属合金原料的组分和各组分的质量百分含量为：铝3%～12%，锌0.3%～2%，钛0.1%～0.5%，锰0.1%～0.9%，余量为镁。

3、步骤b中所述轻金属合金原料的组分和各组分的质量百分含量为：铝3%～12%，锌0.3%～2%，钛0.1%～0.5%，锰0.1%～0.9%，余量为镁。步骤c中所述轻金属合金原料的组分和各组分的质量百分含量为：铝3%～12%，锌0.3%～2%，钛0.1%～0.5%，锰0.1%～0.9%，余量为镁。

4、步骤b中所述轻金属合金原料的组分和各组分的质量百分含量为：铝3%～12%，锌0.3%～2%，钛0.1%～0.5%，锰0.1%～0.9%，余量为镁。步骤c中所述轻金属合金原料的组分和各组分的质量百分含量为：铝3%～12%，锌0.3%～2%，钛0.1%～0.5%，锰0.1%～0.9%，余量为镁。

和现有技术相比，本发明产生的有益效果在于:

1、在本发明中，通过先使用砂芯进行一次浇铸成型制得浇铸管，然后再将浇铸管作为压铸工艺的内芯，由于浇铸管是由表面密集的轻金属合金结构生成的，因而相对于结构较为松散的砂芯，浇铸管作为内芯能够承受因压铸工艺而产生的大量的压力，并且保证不变形，降低压铸工艺制备的管状铸件产品废品率，使得压铸工艺可以广泛地应用于管状铸件的制备，具有极大的应用前景。

2、在本发明中，可以通过先浇铸形成浇铸管然后再压铸形成外部覆盖有压铸管的管状铸件，因此使用者可以选择将铝合金材料作为浇铸管结合镁合金作为压铸管制成具有两种不同合金结合的管状铸件，以便于进一步扩宽管状铸件的用途，同时也可优化管状铸件加工性能和使用特性，当然以上两种不同合金结合的管状铸件还可以是采用镁合金材料作为浇铸管结合铝合金作为压铸管制成，这个可以根据实际的使用需求进行选择。

3、本发明所制得的管状铸件具有质量轻、密度低、散热性好、硬度及抗冲击力度强等特点。

附图说明

图1为本发明中管状铸件的结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的具体实施方式。

本发明公开了一种管状铸件及其制备工艺，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。

参照图1。一种管状铸件，包括一管体1以及轴向地开设于该管体1中部的容置腔2，所述管体1包括一浇铸管10以及一压铸管11，所述浇铸管10具有第一外周面10a和第一内环面10b；所述压铸管11具有第二外周面11a和第二内环面11b，所述压铸管11的第二内环面11b覆盖于所述浇铸管10的第一外周面10a。作为一个更为优选的方案，所述第一外周面10a和所述第二内环面11b一体成型。

以下提供几个本发明的实施例：

实施例一：所述浇铸管10为铝合金浇铸管10，所述压铸管11为镁合金压铸管11。这种构造的管状铸件的制备工艺，包括以下步骤：

第一步，根据目标铸件的具体形状和尺寸，通过计算机模拟软件设计出铸件仿真模型，再根据铸件仿真模型制作压铸模具。

第二步，将以下原料制成液态的熔融液：按质量百分含量计，硅5%，锌3%，镁0.3%，铜2%，铁0.1%，锰1%，钛0.1%，铝88.5%；出炉后并将该熔融液浇铸到放置有砂芯的浇铸模具内，将所得的铸件脱模，该铸件冷却后便形成一浇铸管10，然后将该浇铸管10装放在第一步中制作好的压铸模具的相应位置处，之后将该压铸模具安装在压铸机上。

第三步，将以下原料制成半固态浆料：按质量百分含量计，铝3%，锌2%，钛0.1%，锰0.9%，镁94%，然后将制得的半固态浆料注入压铸模具内，采用半固态成形方法铸造出覆盖在所述浇铸管10外周面上的压铸管11，其中压铸温度控制在580～630℃，模具温度为250℃，压射比压为70MPa，压射速度为8m/s。

第四步，取出压铸管11，将浇铸管10内的砂芯进行去除便可得到管状铸件。

本实施例通过先使用砂芯进行一次浇铸成型制得浇铸管10，然后再将浇铸管10作为压铸工艺的内芯，由于浇铸管10是由表面密集的轻金属合金结构生成的，因而相对于结构较为松散的砂芯，浇铸管10作为内芯能够承受因压铸工艺而产生的大量的压力，并且保证不变形，降低压铸工艺制备的管状铸件产品废品率，使得压铸工艺可以广泛地应用于管状铸件的制备，具有极大的应用前景。

本实施例选择将铝合金材料作为浇铸管10结合镁合金作为压铸管11制成具有两种不同合金结合的管状铸件，以便于进一步扩宽管状铸件的用途，同时也可优化管状铸件加工性能和使用特性。使得本实施例所制得的管状铸件具有质量轻、密度低、散热性好、硬度及抗冲击力度强等特点。

实施例二：所述浇铸管10为铝合金浇铸管10，所述压铸管11为铝合金压铸管11。这种构造的管状铸件的制备工艺，包括以下步骤：

第三步，将以下原料制成半固态浆料：按质量百分含量计，硅10.5%，锌1%，镁3%，铜0.1%，铁7%，锰0.2%，钛0.5%，铝77.7%，然后将制得的半固态浆料注入压铸模具内，采用半固态成形方法铸造出覆盖在所述浇铸管10外周面上的压铸管11，其中压铸温度控制在580～630℃，模具温度为250℃，压射比压为70MPa，压射速度为8m/s。

实施例三：所述浇铸管10为镁合金浇铸管10，所述压铸管11为铝合金压铸管11。这种构造的管状铸件的制备工艺，包括以下步骤：

第二步，将以下原料制成液态的熔融液：按质量百分含量计，铝3%，锌2%，钛0.1%，锰0.9%，镁94%；出炉后并将该熔融液浇铸到放置有砂芯的浇铸模具内，将所得的铸件脱模，该铸件冷却后便形成一浇铸管10，然后将该浇铸管10装放在第一步中制作好的压铸模具的相应位置处，之后将该压铸模具安装在压铸机上。

第三步，将以下原料制成半固态浆料：按质量百分含量计，硅5%，锌3%，镁0.3%，铜2%，铁0.1%，锰1%，钛0.1%，铝88.5%，然后将制得的半固态浆料注入压铸模具内，采用半固态成形方法铸造出覆盖在所述浇铸管10外周面上的压铸管11，其中压铸温度控制在580～630℃，模具温度为250℃，压射比压为70MPa，压射速度为8m/s。

实施例四

实施例一：所述浇铸管10为镁合金浇铸管10，所述压铸管11为镁合金压铸管11。这种构造的管状铸件的制备工艺，包括以下步骤：

第二步，将以下原料制成液态的熔融液：按质量百分含量计，铝12%，锌0.3%，钛0.5%，锰0.1%，镁87.1%；出炉后并将该熔融液浇铸到放置有砂芯的浇铸模具内，将所得的铸件脱模，该铸件冷却后便形成一浇铸管10，然后将该浇铸管10装放在第一步中制作好的压铸模具的相应位置处，之后将该压铸模具安装在压铸机上。

本发明中铝合金材料和镁合金材料具有如下的区别

1、抗拉强度区别：同等体积的镁合金材料做成的车架强度不如铝合金，要达到车架强度就要增加材料厚度和管经，所以从重量角度与铝合金来比较镁合金没有任何优势。

2、抗疲劳强度区别：同等体积的镁合金材料做成车架的耐久性能比铝合金车架差。也是镁合金致命的缺点。随着骑行的次数愈多，应力发生的次数也愈高，强度会显著降低，甚至车架寿命不超过2-3年，所以专业骑手很少使用镁合金车架，如果在比赛时使用，也是计算着里程采用抛弃形式更换的。

3、金属氧化性区别：元素周期表上就明确显示,镁合金比铝合金更容易被氧化腐蚀。

4、制造成本区别：因镁合金是活泼金属,所以制造设备和环境有更高的要求,导致制造成本高涨,生产出来的自行车车架性价比远不及铝合金车架。

5、比重密度区别：同等体积的条件下镁合金比铝合金质量轻，这是镁合金的优势。

6、弹性模量区别：镁合金材料做成的车架刚性比铝合金车架差，同等厚度和管径作成的车架在实际骑乘时会吸收较多的踩踏力度影响骑乘效率。

本领域的技术人员可以根据铝合金材料和镁合金材料的性状特点，结合目标管状铸件的用途，选择上述其中一个实施例，以便达到目标用途与产品性能的完美结合。

上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims

1.一种管状铸件的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：a、根据目标铸件的具体形状和尺寸，通过计算机模拟软件设计出铸件仿真模型，再根据铸件仿真模型制作压铸模具；b、将轻金属合金原料制成液态的熔融液，出炉后并将该熔融液浇铸到放置有砂芯的浇铸模具内，将所得的铸件脱模，该铸件冷却后便形成一浇铸管，然后将该浇铸管装放在步骤a中制作好的压铸模具的相应位置处，之后将该压铸模具安装在压铸机上；c、将轻金属合金原料制成半固态浆料，然后将制得的半固态浆料注入压铸模具内，采用半固态成形方法铸造出覆盖在所述浇铸管外周面上的压铸管，其中压铸温度控制在580～630℃，模具温度为200～350℃，压射比压为60～100MPa，压射速度为3～9m/s；d、取出压铸管，将浇铸管内的砂芯进行去除便可得到管状铸件。

2.如权利要求1所述一种管状铸件的制备工艺，其特征在于：步骤b中所述轻金属合金原料的组分和各组分的质量百分含量为：硅5%～10.5%，锌1%～3%，镁0.3%～3%，铜0.1%～2%，铁0.1%～7%，锰0.2%～1%，钛0.1%～0.5%，余量为铝。

3.如权利要求2所述一种管状铸件的制备工艺，其特征在于：步骤c中所述轻金属合金原料的组分和各组分的质量百分含量为：铝3%～12%，锌0.3%～2%，钛0.1%～0.5%，锰0.1%～0.9%，余量为镁。

4.如权利要求2所述一种管状铸件的制备工艺，其特征在于：步骤c中所述轻金属合金原料的组分和各组分的质量百分含量为：硅5%～10.5%，锌1%～3%，镁0.3%～3%，铜0.1%～2%，铁0.1%～7%，锰0.2%～1%，钛0.1%～0.5%，余量为铝。

5.如权利要求1所述一种管状铸件的制备工艺，其特征在于：步骤b中所述轻金属合金原料的组分和各组分的质量百分含量为：铝3%～12%，锌0.3%～2%，钛0.1%～0.5%，锰0.1%～0.9%，余量为镁。

6.如权利要求5所述一种管状铸件的制备工艺，其特征在于：步骤c中所述轻金属合金原料的组分和各组分的质量百分含量为：铝3%～12%，锌0.3%～2%，钛0.1%～0.5%，锰0.1%～0.9%，余量为镁。

7.如权利要求5所述一种管状铸件的制备工艺，其特征在于：步骤c中所述轻金属合金原料的组分和各组分的质量百分含量为：硅5%～10.5%，锌1%～3%，镁0.3%～3%，铜0.1%～2%，铁0.1%～7%，锰0.2%～1%，钛0.1%～0.5%，余量为铝。