CN107737878A - 一种薄壁锥体结构铝合金铸件的精密铸造浇注系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于铸造工艺技术领域，涉及一种薄壁锥体结构铝合金铸件的精密铸造浇注系统。其特征在于：所述的横浇道是十字形横浇道(5)；在十字形横浇道(5)的每个辐射浇道上有一个连通铸件型腔(13)和辐射浇道的辐射浇道内浇口(6)。本发明提出了一种薄壁锥体结构铝合金铸件的精密铸造浇注系统，避免了较高的充型落差压力冲刷铸型表面而产生夹渣缺陷；消除了因较高的充型速度导致的疏松、针孔缺陷；避免了凝固末期因补缩不足而产生的疏松或偏析缺陷。

Description

一种薄壁锥体结构铝合金铸件的精密铸造浇注系统
技术领域
本发明属于铸造工艺技术领域，涉及一种薄壁锥体结构铝合金铸件的精密铸造浇注系统。
背景技术
铝合金材料由于密度低、比强度高、比刚度高且机械加工性能优异，近年来在国防军工领域得到了广泛的应用与推广，与机械加工材料制备工艺相比，铝合金铸造由于适应范围广、使用材料范围广、整体一体化成形制造且批量生产成本低等优异特点，得到了国内军工设计单位的青睐与重视。锥体结构铝合金铸件作为中小型战略与战术导弹武器中的典型铝合金铸件，随着近年来铝合金铸件轻量化、整体化与精密化成型技术的不断发展而得到了广泛的应用。
图1是一种薄壁锥体结构铝合金铸件的结构示意图，它是一个上端口直径小于下端口直径的薄壁筒体，它的外表面是弧形圆锥面。薄壁锥体结构铝合金铸件的局部薄壁区域壁厚尺寸为3mm～5mm，外径尺寸为200mm～600mm，高度尺寸为400mm～600mm。图2是上述薄壁锥体结构铝合金铸件目前使用的浇注系统，它包括直浇道1、米字型横浇道2、缝隙浇道3和内浇口4；直浇道1与米字型横浇道2的内端口连通，米字型横浇道2的外端口与缝隙浇道3的下端口连通，米字型横浇道2的每个辐射浇道上有一个连通铸件型腔13和缝隙浇道3的内浇口4。其缺点是：充型初期合金熔体沿米字型横浇道2与缝隙浇道3自下而上进行充填，之后通过缝隙浇道内浇口4对铸件型腔进行浇注，较高的充型落差压力冲刷铸型表面易产生夹渣缺陷，且较高的充型速度导致型腔内部分气体未得到及时排放，产生卷气造成疏松、针孔缺陷；米字型横浇道2上端连通的缝隙浇道3由于存在一定的间距，相邻缝隙浇道之间未得到及时补缩，在凝固末期易产生疏松缺陷；凝固末期由于缝隙浇道3上端容纳合金熔体的体积有限，对薄壁锥体结构铝合金铸件顶端区域的补缩效果有限，易在铸件顶端区域产生疏松或偏析缺陷。
发明内容
本发明的目的是：提出一种薄壁锥体结构铝合金铸件的精密铸造浇注系统，以便避免较高的充型落差压力冲刷铸型表面而产生夹渣缺陷；消除因较高的充型速度导致的疏松、针孔缺陷；避免凝固末期因补缩不足而产生的疏松或偏析缺陷。
本发明的技术方案是：一种薄壁锥体结构铝合金铸件的精密铸造浇注系统，包括直浇道1、横浇道、缝隙浇道3和内浇口；直浇道1与横浇道的内端口连通，横浇道的外端口与缝隙浇道3的下端口连通，内浇口将缝隙浇道3与铸件型腔13连通；其特征在于：所述的横浇道是十字形横浇道5；在十字形横浇道5的每个辐射浇道上有一个连通铸件型腔13和辐射浇道的辐射浇道内浇口6；
所述的缝隙浇道3的数量与辐射浇道的数量相等，所述的内浇口分为缝隙浇道下内浇口8和缝隙浇道上内浇口9，缝隙浇道下内浇口8将缝隙浇道3的下部与铸件型腔13的下部连通，缝隙浇道上内浇口9将缝隙浇道3的上部与铸件型腔13的上部连通；在每个缝隙浇道3的中部有一个中间横浇道10和一个中间横浇道内浇口11，中间横浇道10的一端与缝隙浇道3连通，中间横浇道10的另一端通过中间横浇道内浇口11与铸件型腔13连通。
本发明的优点是：提出了一种薄壁锥体结构铝合金铸件的精密铸造浇注系统，避免了较高的充型落差压力冲刷铸型表面而产生夹渣缺陷；消除了因较高的充型速度导致的疏松、针孔缺陷；避免了凝固末期因补缩不足而产生的疏松或偏析缺陷。
附图说明
图1是一种薄壁锥体结构铝合金铸件的结构示意图。
图2是上述薄壁锥体结构铝合金铸件目前使用的浇注系统的示意图。
图3是本发明浇注系统的示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步描述本发明的技术方案，参见图1至图3，一种薄壁锥体结构铝合金铸件的精密铸造浇注系统，包括直浇道1、横浇道、缝隙浇道3和内浇口；直浇道1与横浇道的内端口连通，横浇道的外端口与缝隙浇道3的下端口连通，内浇口将缝隙浇道3与铸件型腔13连通；其特征在于：所述的横浇道是十字形横浇道5；在十字形横浇道5的每个辐射浇道上有一个连通铸件型腔13和辐射浇道的辐射浇道内浇口6；
所述的缝隙浇道3的数量与辐射浇道的数量相等，所述的内浇口分为缝隙浇道下内浇口8和缝隙浇道上内浇口9，缝隙浇道下内浇口8将缝隙浇道3的下部与铸件型腔13的下部连通，缝隙浇道上内浇口9将缝隙浇道3的上部与铸件型腔13的上部连通；在每个缝隙浇道3的中部有一个中间横浇道10和一个中间横浇道内浇口11，中间横浇道10的一端与缝隙浇道3连通，中间横浇道10的另一端通过中间横浇道内浇口11与铸件型腔13连通。辐射浇道内浇口6的设计实现了充型初期合金熔体自下而上对铸件型腔底端进行平稳充型，避免了合金熔体自缝隙浇道内浇口进入铸件型腔，对铸型高速充刷而产生的卷气与夹渣缺陷；缝隙浇道下内浇口8和缝隙浇道上内浇口9的结构设计避免了缝隙浇道因设计距离过长而导致集中热节，产生疏松缺陷。
中间横浇道10与缝隙浇道3的连通点位于缝隙浇道下内浇口8和缝隙浇道上内浇口9的中间。中间横浇道10的设计可对缝隙浇道3距离间隔的区域进行平稳的压力补缩，同时减少了缝隙浇道3的数量，沿径向分布的凝固温差峰值随之降低，在实现铸件顺序凝固的同时，有效提高了铸件的工艺出品倍率；中间横浇道内浇口11的设计在凝固末期可对铸件表面不断进行压力补缩，合金熔体在压力加压下凝固结晶，铸造组织更加均匀致密，可有效提高铸件的综合力学性能，减少疏松、针孔等缺陷数量。
在铸件型腔13的上面有一个十字形的顶部横浇道12，顶部横浇道12的辐射浇道的外端口与缝隙浇道3的上端口连通。顶部横浇道12的设计可在凝固末期对铸件顶端区域进行补缩，避免低压充型压力卸压瞬间，因充型压力瞬时消除产生反抽而造成顶端区域产生疏松缺陷，同时顶部横浇道12的设置在凝固末期可对铸件顶端区域进行补缩，提高铸件的冶金质量。
实施例：薄壁锥体结构铝合金铸件的局部薄壁区域壁厚尺寸为3.2mm，外径尺寸为280mm，高度尺寸为450mm。采用本发明专利浇注系统制造的铝合金铸件，经X光无损探伤检测，铸件内部冶金质量满足HB963-2005Ⅱ类铸件要求，铸件内部无夹渣、疏松、针孔与偏析缺陷，铸件本体剖切力学性能测试结果满足HB962-2001要求，现场浇注的120件铸件产品，一次性交付合格数量为108，工艺生产合格率为83％，采用本专利发明的浇注系统可适用于局部薄壁区域壁厚尺寸为3mm～5mm，外径尺寸为200mm～600mm，高度尺寸为400mm～600mm的薄壁锥体结构铝合金铸件的批量化生产研制。

Claims (3)

1.一种薄壁锥体结构铝合金铸件的精密铸造浇注系统，包括直浇道(1)、横浇道、缝隙浇道(3)和内浇口；直浇道(1)与横浇道的内端口连通，横浇道的外端口与缝隙浇道(3)的下端口连通，内浇口将缝隙浇道(3)与铸件型腔(13)连通；其特征在于：所述的横浇道是十字形横浇道(5)；在十字形横浇道(5)的每个辐射浇道上有一个连通铸件型腔(13)和辐射浇道的辐射浇道内浇口(6)；
所述的缝隙浇道(3)的数量与辐射浇道的数量相等，所述的内浇口分为缝隙浇道下内浇口(8)和缝隙浇道上内浇口(9)，缝隙浇道下内浇口(8)将缝隙浇道(3)的下部与铸件型腔(13)的下部连通，缝隙浇道上内浇口(9)将缝隙浇道(3)的上部与铸件型腔(13)的上部连通；在每个缝隙浇道(3)的中部有一个中间横浇道(10)和一个中间横浇道内浇口(11)，中间横浇道(10)的一端与缝隙浇道(3)连通，中间横浇道(10)的另一端通过中间横浇道内浇口(11)与铸件型腔(13)连通。
2.根据权利要求1所述的薄壁锥体结构铝合金铸件的精密铸造浇注系统，其特征在于：中间横浇道(10)与缝隙浇道(3)的连通点位于缝隙浇道下内浇口(8)和缝隙浇道上内浇口(9)的中间。
3.根据权利要求1或2所述的薄壁锥体结构铝合金铸件的精密铸造浇注系统，其特征在于：在铸件型腔(13)的上面有一个十字形的顶部横浇道(12)，顶部横浇道(12)的辐射浇道的外端口与缝隙浇道(3)的上端口连通。
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