CN105921705A - 一种防止合金锭产生铸造缩孔的复合模具 - Google Patents

Abstract

一种防止合金锭产生铸造缩孔的复合模具，属于铸造技术领域。包括不锈钢管、上部保温材料、中部保温材料；上部保温材料通过粘结剂与不锈钢管上部连接，中部保温材料通过粘结剂与不锈钢管中部连接。优点在于：复合模具能显著消除大长径比合金铸件轴心部位的宏观缩孔疏松，提高铸件致密度和成材率；同时，由于模具外形结构简单，可以多支模具组成模组使用，易于规模化生产，极大提高生产效率。

Description

一种防止合金锭产生铸造缩孔的复合模具

技术领域

本发明属于铸造技术领域，特别涉及一种防止合金锭产生铸造缩孔的复合模具。能有效消除大长径(高厚)比合金铸件缩孔缺陷，保证合金锭质量。

背景技术

在铸造生产中，液态合金浇满铸型后，合金液向侧向和纵向两个方向散热，产生侧向和纵向两个温度梯度方向，导致柱状晶向两个方向生长。在凝固初期，两个生长方向互不干扰，合金液的补缩通道畅通，不会产生缩孔疏松；由于侧向固液界面是以平直方式向前推进，随着凝固过程的进行，有些侧向位置的柱状晶接触闭合，此时纵向合金液的补缩通道被堵塞，导致下方合金液在凝固过程中得不到上方合金液的及时补充，下方没有完全凝固的位置就会因固液两相密度差而产生缩孔疏松。

在现有金属型铸造过程中，多采用在不锈钢管或铸铁管上端使用保温冒口的方法来减小缩孔疏松的产生。如专利CN201120329874.3公开了一种金属型铸造用保温冒口，用于提高冒口补缩效果；CN201010527041.8中公开了一种提高明冒口保温效果的方法，用于消除缩孔。以上方法对上方补缩效果明显，能够消除铸锭顶部缩孔疏松，但对于铸锭中下部位缩孔的减小效果却不显著。CN200910086665.8中公开了一种外加小温度梯度消除铸件缩孔疏松的凝固过程控制方法，这种方法虽然能够提高单个铸件合格率，但对于有几十个不锈钢管的模组来说，对每个模组中的不锈钢管都分段式加热，操作困难，不易于实现，同时会大大增加生产成本。CN201510364562.9中公开了一种防止合金锭产生铸造缩孔的复合铸型，虽然能够减少铸型中上部位的热量散失，但仍不能够实现合金液完全意义上的自下而上顺序凝固，因此非常有必要寻找一种简单、易操作、成本低并且能够有效实现铸锭完全自下而上顺序凝固，消除铸锭心部缩孔的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防止合金锭产生铸造缩孔的复合模具，解决了高温合金锭铸造过程中产生缩孔大的问题。在原有复合铸型的基础上，通过设计不锈钢管中上部位保温层厚度，使合金液散热量自下而上梯度减少，实现合金液从下部到上部的顺序凝固，提高合金液补缩效果，有效消除缩孔，保证合金锭铸造质量。

本发明的原理是通过采用一种自下而上具有不同厚度保温层的复合模具，不须外加热量，依靠减小铸型自身侧向热量流失，使铸型形成自上而下的正温度梯度，实现金属液自下而上的顺序凝固。

一种防止合金锭产生铸造缩孔的复合模具，包括不锈钢管1、上部保温材料2、中部保温材料3；上部保温材料2通过粘结剂与不锈钢管1上部连接，中部保温材料3通过粘结剂与不锈钢管1中部连接；原有模具为上下端直径和壁厚均一致长400～1000mm，内径30～90mm，壁厚5～20mm的不锈钢管；在原有模具基础上，将复合模具上部设计为：内径尺寸不变，复合模具不锈钢管1上部壁厚在原有模具壁厚基础上减薄20％～30％，减薄部分外壁涂上粘结剂，然后紧贴一层厚度为原有模具壁厚20％～30％的上部保温材料2，使用紧固件将上部保温材料2紧固在减薄部分外壁形成复合模具的上部；复合模具中部设计为：内径尺寸不变，复合模具不锈钢管1中部壁厚在原有模具壁厚基础上减薄10％～15％，减薄部分外壁涂上粘结剂，然后紧贴一层厚度为原有模具壁厚10％～15％的中部保温材料3，使用紧固件将中部保温材料3紧固在减薄部分外壁形成复合模具的中部；复合模具不锈钢管1下部壁厚在原有模具壁厚基础上不变，仍为5～20mm；上部保温材料2和中部保温材料3长度分别占复合模具总长度的20％～30％。

上部保温材料2、中部保温材料3的50℃导热率小于等于0.08w/m·k，上部保温材料2、中部保温材料3能够承受2000℃及以上高温。

一种防止合金锭产生铸造缩孔的复合模具的使用方法，具体步骤及参数如下：

1)将4～6支复合模具排列成一排，形成一组，将3～8组复合模具固定在一个底盘上，形成一个模组；

2)将模组放入600℃保温箱中预热，达到温度后浇入合金液实施铸造。

本发明的优点在于：复合模具结构简单、成本低、易于规模化生产。复合模具中上端能够依次减少85％和90％以上侧向热量散失，能够显著减少铸件中的缩孔疏松，提高铸件质量。

附图说明

图1为原有模具结构示意图。

图2为本发明的结构示意图。其中，不锈钢管1、上部保温材料2、中部保温材料3。

图3为模组示意图。其中，不锈钢管1、上部保温材料2。

具体实施方式

实施例1

参照附图2和附图3，现有模具为长400mm，内径90mm，壁厚20mm的不锈钢管；在现有上下端直径和壁厚均一致的不锈钢管模具基础上，将复合模具上部设计为：内径尺寸90mm不变，复合模具不锈钢管1上部壁厚在原来模具壁厚基础上减薄30％，减薄部分外壁涂上粘结剂，然后紧贴一层厚度为原来模具壁厚30％的上部保温材料2，使用紧固件将上部保温材料2紧固在减薄部分外壁形成复合模具的上部；复合模具中部设计为：内径尺寸90mm不变，复合模具不锈钢管1中部壁厚在原来模具壁厚基础上减薄15％，减薄部分外壁涂上粘结剂，然后紧贴一层厚度为原来模具壁厚15％的中部保温材料3，使用紧固件将中部保温材料3紧固在减薄部分外壁形成复合模具的中部；复合模具不锈钢管1下部壁厚不变，仍为20mm；复合模具的上部和中部长度分别占复合模具总长度的20％。

上部保温材料2、中部保温材料3的50℃导热率小于等于0.08w/m·k，上部保温材料2、中部保温材料3能够承受2000℃及以上高温。

将6支复合模具排列成一排，形成一组，将3组复合模具固定在一个底盘上，形成一个模组；具体使用过程为将模组放入600℃保温箱中预热，达到温度后浇入合金液实施铸造。

实施例2

参照附图2和附图3，现有模具为长1000mm，内径30mm，壁厚5mm的不锈钢管；在现有上下端直径和壁厚均一致的不锈钢管模具基础上，将复合模具上部设计为：内径尺寸30mm不变，复合模具不锈钢管1上部壁厚在原来模具壁厚基础上减薄20％，减薄部分外壁涂上粘结剂，然后紧贴一层厚度为原来模具壁厚20％的上部保温材料2，使用紧固件将上部保温材料2紧固在减薄部分外壁形成复合模具的上部；复合模具中部设计为：内径尺寸30mm不变，复合模具不锈钢管1中部壁厚在原来模具壁厚基础上减薄10％，减薄部分外壁涂上粘结剂，然后紧贴一层厚度为原来模具壁厚10％的中部保温材料3，使用紧固件将中部保温材料3紧固在减薄部分外壁形成复合模具的中部；复合模具不锈钢管1下部壁厚不变，仍为5mm；复合模具的上部和中部长度分别占复合模具总长度的30％。

上部保温材料2、中部保温材料3的50℃导热率小于等于0.05w/m·k，上部保温材料2、中部保温材料3能够承受2000℃及以上高温。

将4支复合模具排列成一排，形成一组，将8组复合模具固定在一个底盘上，形成一个模组；具体使用过程为将模组放入600℃保温箱中预热，达到温度后浇入合金液实施铸造。

Claims (3)

1.一种防止合金锭产生铸造缩孔的复合模具，其特征在于，包括不锈钢管(1)、上部保温材料(2)、中部保温材料(3)；上部保温材料(2)通过粘结剂与不锈钢管(1)上部连接，中部保温材料(3)通过粘结剂与不锈钢管(1)中部连接；原有模具为上下端直径和壁厚均一致长400～1000mm，内径30～90mm，壁厚5～20mm的不锈钢管；在原有模具基础上，将复合模具上部设计为：内径尺寸不变，复合模具不锈钢管(1)上部壁厚在原有模具壁厚基础上减薄20％～30％，减薄部分外壁涂上粘结剂，然后紧贴一层厚度为原有模具壁厚20％～30％的上部保温材料(2)，使用紧固件将上部保温材料(2)紧固在减薄部分外壁形成复合模具的上部；复合模具中部设计为：内径尺寸不变，复合模具不锈钢管(1)中部壁厚在原有模具壁厚基础上减薄10％～15％，减薄部分外壁涂上粘结剂，然后紧贴一层厚度为原有模具壁厚10％～15％的中部保温材料(3)，使用紧固件将中部保温材料(3)紧固在减薄部分外壁形成复合模具的中部；复合模具不锈钢管(1)下部壁厚在原有模具壁厚基础上不变，仍为5～20mm；上部保温材料(2)和中部保温材料(3)长度分别占复合模具总长度的20％～30％。

2.根据权利要求1所述的复合模具，其特征在于，上部保温材料(2)、中部保温材料(3)的50℃导热率小于等于0.08w/m·k，上部保温材料(2)、中部保温材料(3)能够承受2000℃及以上高温。

3.根据权利要求1所述的复合模具，其特征在于，使用时具体步骤及参数如下：

1)将4～6支复合模具排列成一排，形成一组，将3～8组复合模具固定在一个底盘上，形成一个模组；

2)将模组放入600℃保温箱中预热，达到温度后浇入合金液实施铸造。