CN107661972B - 上端面封闭铸件的铸造冒口结构及其构筑方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种上端面封闭铸件的铸造冒口结构及其构筑方法，解决了上端面封闭铸件的铝合金低差压铸造成型的冒口结构不合理导致无法满足铸件的内部组织指标和表面指标达不到要求的技术问题。包括横浇道（1）、直浇道（2）和侧壁缝隙浇道（3），在两侧壁缝隙浇道（3）之间设置有缝隙浇道式冒口（4），缝隙浇道式冒口由下方的缝隙浇道缝口（5）和上方的金属液存储区（6）组成，金属液存储区（6）通过缝隙浇道缝口与侧壁缝隙浇道（3）连通在一起。在两缝隙浇道式冒口（4）之间设置有冷铁（7）。本发明是把缝隙浇道与冒口的功能结合为一体，解决了上端面封口结构件在采用差、低压铸造过程存在的缺陷，结构件铸造合格率提高到95%以上。

Description

上端面封闭铸件的铸造冒口结构及其构筑方法
技术领域
本发明涉及一种铝合金低差压铸造，特别涉及一种上端面封闭铸件的铝合金低差压铸造成型的冒口结构及构筑方法。
背景技术
在铝合金低、差压铸造成型过程中，有一些被铸造的结构件上端面是封闭的，并且封闭的上端面的面积较大，上端面还是属于重要的承力部位，各项铸造技术指标要求较高，要求铸造成型后，内部组织不允许存在缩孔、缩松、气孔、分散疏松、针孔、晶粒粗大和偏析等铸造缺陷，其中力学性能要求：σb≥300MPa，σ0.2≥260MPa，δ5≥5%，强度离散值≤8%，延伸率离散值≤30%；表面质量要求：阳极氧化后内、外表面不允许出现黑斑（针状、线状、色差）缺陷。对于这种指标要求较高的结构铸件，通常是采用差、低压铸造成型方法进行成型的，具体铸造结构为：在铸件的侧壁排布若干数量的缝隙浇道，在上端面内部，即砂芯表面，放置冷铁，在上端面外部设置一定数量的块状冒口。但铸造成型后，通过对结构件本体力学性能检测有65%左右数值不能满足上述设计要求；铸件经“X”光探伤后，大平面局部存在分散疏松现象；铸件阳极氧化后表面存在团状黑斑、针状黑点、色差铸造缺陷。分析原因，由于被铸造的结构件的上端面是封闭形状，在铸造成型过程中，仅依靠铸件侧壁的缝隙浇道及块状冒口不能促进凝固时大平面部位的温度场达到均匀状态，会造成铸件表层产生元素富集，区域密度发生变化，严重时铸件内部会产生分散疏松影响到表面质量与力学性能。另外，大平面凝固时温度场梯度变化较大，凝固速度相差悬殊，会产生严重过热现象，铸件内部出现分散疏松，严重时会出现缩松、缩孔等铸造缺陷，影响到上端面力学性能值。分析认为缝隙浇道排布特别是冒口结构，会影响到铝合金液体的流动性，是产生疏松（含显微疏松）、冷、热裂纹、偏析等铸造缺陷的主要因素，以及容易造成结构件应力集中，严重恶化结构件的力学性能。
发明内容
本发明提供了一种上端面封闭铸件的铸造冒口结构及其构筑方法，解决了在上端面封闭铸件的铝合金低差压铸造成型过程中，冒口结构不合理容易造成结构件应力集中的技术问题。
与其它铸造成型工艺相比，采用低、差压铸造成型工艺所生产的铝合金结构件的力学性能、内部组织值较优，但采用该工艺成型端面较大，且上封口是封闭的结构铸件时，由于差压铸造工艺的特点，对铸件上端平面不能进行有效的补缩，结构件内部会出现缩松、缩孔、分散状疏松、组织粗大、元素偏析和力学性能弥撒值较大的缺陷，本发明设计一种缝隙浇道式冒口，将压力作用下经缝隙浇道升上来的铝合金液体存储起来，并均匀地补缩到铸件的上端面上，克服了上端面封口结构件在铸造过程不能进行有效的补缩的缺陷，特别是解决了其力学性能、表面硬度不均匀以及表面出现的针状、线状、团状色差不一致的缺陷。
本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：
一种上端面封闭铸件的铸造冒口结构，包括横浇道、直浇道和侧壁缝隙浇道，在两侧壁缝隙浇道之间设置有缝隙浇道式冒口，缝隙浇道式冒口由下方的缝隙浇道缝口和上方的金属液存储区组成，金属液存储区与侧壁缝隙浇道连通在一起。
在两缝隙浇道式冒口之间设置有冷铁；缝隙浇道式冒口在铸件上端面上的排布的间距是160-190毫米，金属液存储区厚度是铸件上端面厚度的4-5倍，缝隙浇道式冒口舌的宽度是铸件上端面厚度的0.8-1.2倍，两缝隙浇道式冒口之间放置的冷铁的侧面与侧壁缝隙浇道的距离是30-40毫米。
上端面封闭铸件的铸造冒口结构的构筑方法，其特征在于以下步骤：
第一步、在铸造结构件的侧面，排布缝隙浇道，缝隙浇道的排布间距为190-210毫米；
第二步、在铸件上端面的内侧面的砂芯表面上放置冷铁；
第三步、在铸件上端面上制作间距是160-190毫米的缝隙浇道式冒口，并在两缝隙浇道式冒口之间放置冷铁；缝隙浇道式冒口由下方的缝隙浇道缝口和上方的金属液存储区组成，金属液存储区厚度是铸件上端面厚度的4-5倍，缝隙浇道式冒口舌的宽度是铸件上端面厚度的0.8-1.2倍，两缝隙浇道式冒口之间放置的冷铁的侧面与侧壁缝隙浇道的距离是30-40毫米；
第四步、把缝隙浇道式冒口与侧壁缝隙浇道连通。
缝隙浇道式冒口由金属液储存区（类似冒口上部）和冒口舌两部分组成，金属液存储区直接与侧壁缝隙浇道连通，在每两冒口之间配置冷铁进行温度顺序过渡，可促进大平面上熔体温度场达到均匀、顺序化并且具有较强的补缩能力。
本发明是把缝隙浇道与冒口的功能结合为一体，解决了上端面封口结构件在采用差、低压铸造过程存在的分散疏松、力学性能和均匀性以及表面质量较差的技术难点，结构件铸造合格率提高到95%以上。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明在仰视方向上的结构示意图；
图3是本发明的缝隙浇道式冒口4的结构示意图；
图4是本发明的上端面外部冷铁的排列图；
图5是本发明的上端面内部冷铁的排列图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明：
一种上端面封闭铸件的铸造冒口结构，包括横浇道1、直浇道2和侧壁缝隙浇道3，在两侧壁缝隙浇道3之间设置有缝隙浇道式冒口4，缝隙浇道式冒口4由下方的缝隙浇道缝口5和上方的金属液存储区6组成，金属液存储区6与侧壁缝隙浇道3连通在一起。
在两缝隙浇道式冒口4之间设置有冷铁7；缝隙浇道式冒口在铸件上端面上的排布的间距是160-190毫米，金属液存储区6厚度是铸件上端面厚度的4-5倍，缝隙浇道式冒口舌的宽度是铸件上端面厚度的0.8-1.2倍，两缝隙浇道式冒口之间放置的冷铁的侧面与侧壁缝隙浇道3的距离是30-40毫米。
上端面封闭铸件的铸造冒口结构的构筑方法，其特征在于以下步骤：
第一步、在铸造结构件的侧面，排布缝隙浇道，缝隙浇道的排布间距为190-210毫米；
第二步、在铸件上端面的内侧面的砂芯表面上放置冷铁；
第三步、在铸件上端面上制作间距是160-190毫米的缝隙浇道式冒口4，并在两缝隙浇道式冒口4之间放置冷铁7；缝隙浇道式冒口4由下方的缝隙浇道缝口5和上方的金属液存储区6组成，金属液存储区6厚度是铸件上端面厚度的4-5倍，缝隙浇道式冒口舌的宽度是铸件上端面厚度的0.8-1.2倍，两缝隙浇道式冒口之间放置的冷铁的侧面与侧壁缝隙浇道3的距离是30-40毫米；
第四步、把缝隙浇道式冒口4与侧壁缝隙浇道3连通。
浇注系统与冒口结构及其构筑方法是影响上端面封口结构件力学性能、内部组织及表面质量缺陷的主要因素，因为它会影响到铝合金液体的流动性，降低铝合金的铸造性能，是产生疏松（含显微疏松）、冷、热裂纹、偏析等铸造缺陷的主要原因，容易造成结构件应力集中，严重恶化结构件的力学性能。通过对结构件铸造工艺长期跟踪分析，发现在结构件缝隙浇道处的力学性能值:抗拉强度、屈服强度值要比其它部位高出15%～20%，伸长率高出30%～40%，内部组织细化值比其它部位明显加强（细化程度较高）。因此铝合金结构件在差压铸造成型过程，通过合理的配置缝隙浇道、冒口以及冷铁的数量、结构尺寸、间距，结构件力学性能以及内部组织质量值会得到较大提高。上端面封口结构件在应用缝隙浇道、单块冒口铸造成型时，凝固过程温度场不易达到顺序或同时凝固的趋势，温度场会出现紊乱、不均匀，大平面类结构件内部及凝固层表面会产生元素富集（表面富集层深度一般在3-5毫米），区域密度会发生较大变化（密度偏析），以及在结构件内部会产生分散状疏松（基本上贯穿整个壁厚），严重的会产生缩松、缩孔、气孔、冷热裂纹铸造缺陷，影响到大平面类结构件表面质量（表面出现硬度不均匀，针状、线状、团状色差不一致缺陷）及力学性能和内部组织，采用缝隙浇道式冒口与缝隙浇道连通以及冷铁过渡的构筑方法，可以保证低差压铸造成型后上端面封闭铸件的各项技术指标的。

Claims (2)

1.一种上端面封闭铸件的铸造冒口结构，包括横浇道（1）、直浇道（2）和侧壁缝隙浇道（3），其特征在于，在两侧壁缝隙浇道（3）之间设置有缝隙浇道式冒口（4），缝隙浇道式冒口（4）由下方的缝隙浇道缝口（5）和上方的金属液存储区（6）组成，金属液存储区（6）通过缝隙浇道缝口（5）与侧壁缝隙浇道（3）连通在一起；在两缝隙浇道式冒口（4）之间设置有冷铁（7）；缝隙浇道式冒口（4）在铸件上端面上的排布的间距是160-190毫米，金属液存储区（6）厚度是铸件上端面厚度的4-5倍，缝隙浇道式冒口舌的宽度是铸件上端面厚度的0.8-1.2倍，两缝隙浇道式冒口之间放置的冷铁的侧面与侧壁缝隙浇道（3）的距离是30-40毫米。
2.一种上端面封闭铸件的铸造冒口结构的构筑方法，其特征在于以下步骤：
第一步、在铸造结构件的侧面，排布缝隙浇道，缝隙浇道的排布间距为190-210毫米；
第二步、在铸件上端面的内侧面的砂芯表面上放置冷铁；
第三步、在铸件上端面上制作间距是160-190毫米的缝隙浇道式冒口（4），并在两缝隙浇道式冒口（4）之间放置冷铁（7）；缝隙浇道式冒口（4）由下方的缝隙浇道缝口（5）和上方的金属液存储区（6）组成，金属液存储区（6）厚度是铸件上端面厚度的4-5倍，缝隙浇道式冒口舌的宽度是铸件上端面厚度的0.8-1.2倍，两缝隙浇道式冒口之间放置的冷铁的侧面与侧壁缝隙浇道（3）的距离是30-40毫米；
第四步、把缝隙浇道式冒口（4）与侧壁缝隙浇道（3）连通在一起。
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