CN107838373A - 超薄壁复杂密闭铝合金箱体壳体铸件精密铸造成型方法 - Google Patents
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Abstract
一种超薄壁复杂密闭铝合金箱体壳体铸件精密铸造成型方法，铸件结构为：包括底部支腿，底部支腿上设置有腔体，腔体内由1块中间隔板分成两个独立部分，铸件80％以上的部位壁厚小于等于1.5mm；根据铸件结构，设计浇注系统并开设铸造工艺孔；采用3D打印技术制作PS粉铸件模型，采用中温蜡制作浇注系统，并将浇注系统与3D打印的PS粉铸型模进行组合，采用真空灌浆方式制作石膏铸型，浇注后热处理。将石膏型精密铸造与反重力调压浇注进行结合，避免铸件出现冷隔、浇不足、气孔等缺陷；充型后加压凝固，避免铸件出现针孔、疏松缺陷，铸件力学性能比传统重力浇注提高约20％。采用该方法生产此箱体铸件成本低，综合合格率达到80％以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种超薄壁复杂密闭铝合金箱体壳体铸件精密铸造成型方法，该方法适用于壁厚小于1.5mm，有密闭内腔结构的铝合金精密铸件铸造成型。
背景技术
箱体壳体类铸件是一种典型结构铸件，属于发动机关键结构件。该类铸件外形多为曲面、密闭复杂结构、壁薄，对重量及体积有严格要求，需要在一定压力下工作，所以对铸件冶金质量要求也很高。目前国内外可以生产的箱体壳体类铸件最大轮廓尺寸1140mm×570×460，壁厚2.5mm以上，质量水平达到HB962Ⅱ类件同等水平，尺寸精度达到HB6103CT8同等水平，产品质量稳定性差，综合合格率较低。随着我国军工领域的快速发展，对军品铸件的质量要求越来越高，箱体壳体类关键结构件除对化学成分、力学性能、冶金质量有严格要求外，对尺寸精度、重量甚至体积也提出了苛刻要求，所以迫切需要找到一种更先进的生产工艺，使铸件质量水平实现跨越式提高。
精密铸造技术可以实现复杂零部件的近净成形，大幅度提高材料的利用率并降低生产成本，缩短制造周期，因此近年来发动机的机体、舱体、弹体、油箱、框架等关键结构件越来越多的采用复杂薄壁精密铸件。传统精密铸造方式生产复杂密闭结构箱体壳体铸件通常需要先制作蜡模金属模具，由于箱体壳体类铸件密闭内腔结构，需分别制作内腔型芯模具及外形模具，同时箱体类铸件多为曲面结构，所以模具制作费用高，一般在十万元以上，甚至上百万元。由于内腔结构的存在，铸件生产工序增加，生产周期延长，工艺难度大幅增加。箱体壳体类铸件多为薄壁铸件，生产过程中稍有不甚就会引起蜡模变形，无法保证铸件尺寸精度及体积要求，且铸件极易出现浇不足、欠铸、分散疏松或超标针孔缺陷，铸件成品率极低。以上种种问题的存在，激发人们迫切的寻找一种更优化的生产方式解决目前薄壁复杂有密闭结构的箱体壳体类铸件生产问题。
发明目的
为克服现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种超薄壁复杂密闭铝合金箱体壳体铸件精密铸造成型方法，该方法能够使箱体类铸件壁厚减薄至1.5mm以下，冶金质量达到HB963Ⅱ类铸件同等水平，表面质量、力学性能达到HB5480-91标准，铸件尺寸公差达到CT5水平，重量及体积偏差≤4％，产品综合合格率达到80％以上。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种超薄壁复杂密闭铝合金箱体壳体铸件精密铸造成型方法，铸件结构为：包括底部支腿，底部支腿上设置有腔体，腔体内由1块中间隔板分成两个独立部分，铸件80％以上的部位壁厚小于等于1.5mm；根据铸件结构，设计浇注系统并开设铸造工艺孔；采用3D打印技术制作PS粉铸件模型，采用中温蜡制作浇注系统，并将浇注系统与3D打印的PS粉铸型模进行组合，采用真空灌浆方式制作石膏铸型，再采用反重力调压方式浇注，然后清理打磨，补焊工艺孔，最后热处理。
本发明进一步改进在于，铸件95％以上的部位壁厚小于1.5mm。
本发明进一步改进在于，具体步骤如下：
步骤1：采用三维制图软件绘制铸件三维模型，并开设若干个铸造工艺孔；并采用三维制图软件绘制铸造工艺孔三维模型；
步骤2：采用3D打印技术制作步骤1中PS粉铸件模型及步骤2中PS粉铸造工艺孔模型；
步骤3：将步骤2中PS粉铸件模型及PS粉铸造工艺孔模型放入浸蜡缸中浸蜡；
步骤4：根据浇注系统设计，采用中温蜡制作步骤3中浸蜡后PS粉铸件模型的浇道及冒口；
步骤5：按照浇注系统设计，将步骤3中浸蜡后PS粉铸件模型、PS粉铸造工艺孔模型及步骤5中浇道及冒口粘接在一起，形成模组；
步骤6：采用真空灌浆方式制备步骤5中模组石膏型；
步骤7：将步骤6石膏型自然干燥后，脱蜡，脱蜡后再干燥；
步骤8：对步骤7石膏型进行加热强化；
步骤9：采用反重力调压模式浇注步骤8强化后石膏型；
步骤10：将铸件及铸造工艺孔放置在焊接工装上，采用氩弧焊方式将铸造工艺孔依次焊接到铸件相应位置；
步骤11：对步骤10铸件进行热处理。
本发明进一步改进在于，当石蜡温度为55～70℃时，将步骤2中PS粉铸件模型及PS粉铸造工艺孔模型放入浸蜡缸中。
本发明进一步改进在于，脱蜡温度为100～120℃，脱蜡时间为1～2h。
本发明进一步改进在于，脱蜡后将石膏型自然干燥24h以上，或在80～90℃干燥流动空气中干燥10h以上。
本发明进一步改进在于，加热强化的具体过程为：在80～100℃下保温7～10h，150～160℃下保温5～6h，250～260℃下保温2～3h；350～360℃下保温2～3h；450～460℃下保温2～3h；550～560℃下保温2～3h；700～710℃下保温2～3h，强化结束后随炉冷却。
本发明进一步改进在于，采用反重力调压模式浇注步骤8强化后石膏型的具体条件为：同步建压为-90～-40KPa，铸型温度为100～250℃，浇注温度为700～740℃，凝固压力差为20～60KPa。
本发明进一步改进在于，进行步骤10前，去除步骤9中浇注后模组表面石膏，切除浇冒口，打磨铸件及铸造工艺孔表面毛刺；在铸件铸造工艺孔焊接部位及铸造工艺孔焊接部位打磨焊接坡口。
本发明进一步改进在于，热处理的具体工艺参数：在535～545℃下保温8～20h，出炉水冷，水温为40～80℃，水冷时间为1～5min，然后在150～170℃下保温6～10h，出炉空冷。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1)由于打印模型是一层一层烧结而成，所以3D打印模型表面有分层痕迹，浸蜡后，表面分层痕迹由蜡填充，模型表面质量可达到蜡模表面质量同等水平。如果浇注系统采用3D打印而成，首先生产成本将大幅增加；其次浇道采用PS粉制作，由于PS粉脱蜡时体积膨胀，粉量大幅增加将导致，模壳涨坏，所以本发明中采用中温蜡则通过脱蜡釜先将浇道蜡快速脱除，然后再通过电炉将剩余PS粉模型脱除，不会造成模壳破损。
2)铸件生产用蜡模采用3D打印PS粉方式制作，不需要制作复杂模具，节省模具制作费用约十万～上百万元；而蜡模采用3D打印PS粉方式制作不需要制作型芯，节省了制作型芯费用，3D打印PS粉模型费用与铸件蜡模生产费用基本相同，浇道及冒口均采用中温蜡制作，不产生额外费用。
3)铸件生产用蜡模采用3D打印PS粉方式制作，不用提前制作复杂模具及制备型芯，缩短生产周期2.5～3个月。
4)采用3D打印PS粉模型代替蜡模模型，由于PS粉模型强度比蜡模模型稳定，降低了铸件在蜡模生产阶段发生尺寸变形的风险，铸件尺寸精度可以达到HB962CT6及以上水平。
5)将石膏型精密铸造与反重力调压浇注进行结合，优化了铸件充型过程，避免铸件出现冷隔、浇不足、气孔等缺陷；充型后加压凝固，避免铸件出现针孔、疏松缺陷，铸件力学性能比传统重力浇注提高约20％。
6)铸造工艺孔随铸件同炉浇注成型，材质相同，与铸件本体焊接后，铸件整体力学性能更一致。
7)采用该方法生产此箱体铸件，综合合格率达到80％以上。
8)该方法适用于生产外形轮廓尺寸在600mm×400mm×400mm范围以内，空心，壳体80％以上的部位壁厚小于等于1.5mm，含有1块中间隔板，将铸件内腔分割成相对独立部分的箱体壳体类铸件。本发明能够生产出质量水平更高、壁厚更薄的箱体壳体类铸件，为提高我国军工产品发动机综合性能水平奠定基础。
进一步的，采用本发明的方法能够铸造成型95％以上的部位壁厚小于1.5mm的铸件。
附图说明
图1为铸件三维模型等轴测图。
图2为铸件三维模型正视透视图。
图3为开设铸造工艺孔的铸件三维模型正视透视图。
图4为铸造工艺孔三维模型正视图。
图中，1为底部支脚，2为中间隔板，3为铸造工艺孔。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细描述：
参见图1-图4，一种超薄壁复杂密闭铝合金箱体壳体铸件精密铸造成型方法，首先铸件结构为：包括底部支腿1，底部支腿1上设置有腔体，腔体内由1块中间隔板2分成两个独立部分，铸件80％以上的部位壁厚小于等于1.5mm，只有底部支腿1处局部壁厚为3mm；根据铸件结构，设计浇注系统并开设铸造工艺孔3；采用3D打印技术制作PS粉铸件模型，采用中温蜡制作浇注系统，并将浇注系统与3D打印的PS粉铸型模进行组合，采用真空灌浆方式制作石膏铸型，再采用反重力调压方式浇注，然后清理打磨，补焊工艺孔，最后热处理。进一步的，采用本发明的铸造成型方法可以使铸件95％以上的部位壁厚小于1.5mm。
具体步骤如下：
步骤1：采用三维制图软件绘制铸件三维模型，并开设4个Φ30mm铸造工艺孔；
步骤2：采用三维制图软件绘制步骤1中铸造工艺孔三维模型；
步骤3：采用3D打印PS粉技术制作步骤1中PS粉铸件模型及步骤2中PS粉铸造工艺孔模型；
步骤4：将石蜡放入浸蜡缸内进行熔化，当石蜡温度为55～70℃时，将步骤3中PS粉铸件模型及PS粉铸造工艺孔模型放入浸蜡缸中，底部支腿先入缸，薄壁部位最后入缸，直到模型表面没有气泡溢出，取出模型并放置在平台上晾凉，然后用蜡模修型工具去除模型表面的蜡豆，并用麻布将蜡模表面打磨平整；
由于打印模型是一层一层烧结而成，所以3D打印模型表面有分层痕迹，浸蜡后，表面分层痕迹由蜡填充，再经麻布摩擦后，模型表面质量可达到蜡模表面质量同等水平。
步骤5：根据浇注系统设计，采用中温蜡制作步骤4中浸蜡后PS粉铸件模型的浇道及冒口；
如果浇注系统具有3D打印而成，生产成本大幅增加；另外，PS粉脱蜡时体积膨胀，如果粉量过大将涨坏模壳。采用中温蜡则可通过脱蜡釜先将浇道蜡快速脱除，然后再通过电炉将剩余PS粉模型脱除，不会造成模壳破损。
步骤6：按照铸造浇注系统设计要求将步骤4中浸蜡后PS粉铸件模型、PS粉铸造工艺孔模型及步骤5中浇道及冒口粘接在一起，形成模组；
铸件与铸造工艺孔实现同炉浇注，后期通过补焊后，保证铸造工艺孔与铸件本身材质相同，力学性能更统一。
步骤7：采用真空灌浆方式制备步骤6模组石膏型；
步骤8：步骤7石膏型自然干燥24h以上，采用高压脱蜡釜进行脱蜡，脱蜡温度为100～120℃，脱蜡时间为1～2h，脱蜡后，石膏型自然干燥24h以上，或在80～90℃干燥流动空气中，干燥10h以上；
步骤9：对步骤8石膏型进行加热强化，在80～100℃下保温7～10h，150～160℃下保温5～6h，250～260℃下保温2～3h；350～360℃下保温2～3h；450～460℃下保温2～3h；550～560℃下保温2～3h；700～710℃下保温2～3h，强化结束后随炉冷却至工艺要求铸型温度，即步骤10中铸型的温度；
步骤10：采用反重力调压模式浇注步骤9石膏型；同步建压为-90～-40KPa，铸型温度为100～250℃，浇注温度为700～740℃，凝固压力差为20～60KPa；(优点：反重力浇注方式金属液充型平稳，铸件不易出现卷气缺陷，加压凝固，铸件致密度更高，不易产生分散疏松缺陷。)
步骤11：去除步骤10模组表面石膏，切除浇冒口，打磨铸件及铸造工艺孔表面毛刺等多余物；
步骤12：在步骤11铸件铸造工艺孔焊接部位及步骤11铸造工艺孔焊接部位打磨焊接坡口；
步骤13：将步骤12中铸件及铸造工艺孔放置在焊接工装上，采用氩弧焊方式将步骤12铸造工艺孔依次焊接到铸件相应位置；
步骤14：对步骤13铸件进行热处理。热处理具体工艺参数：在535～545℃下保温8～20h，出炉水冷，水温为40～80℃，水冷时间为1～5min，然后在150～170℃下保温6～10h，出炉空冷。
实施例1
以某航天设备铝合金过载油箱铸件为例，铸件材质ZL114A，轮廓尺寸356mm×217mm×164mm，外壁有5个Φ14.5mm进/出油孔，空心，壳体95％以上部位壁厚小于1.5mm，内腔由一个中间隔板分成两个独立部分，其实施的具体步骤如下：
步骤1：采用三维制图软件绘制铸件三维模型，并开设4个Φ30mm铸造工艺孔，便于后期清理、打磨内腔。
步骤2：在三维制图软件上绘制出步骤1中4个Φ30mm铸造工艺孔三维模型。
步骤3：采用3D打印PS粉技术制作步骤1中PS粉铸件模型及步骤2中PS粉铸造工艺孔模型。
步骤4：将石蜡放入浸蜡缸内进行熔化，当石蜡温度63℃时，将步骤3中PS粉铸件模型及PS粉铸造工艺孔模型放入浸蜡缸中，厚大部位先入缸，薄壁部位最后入缸，直到模型表面没有细小气泡溢出，快速取出模型并放置在平台上晾凉，然后用蜡模修型工具去除模型表面的蜡豆，并用麻布将蜡模表面打磨平整。
步骤5：根据浇注系统设计，采用中温蜡制作步骤4中PS粉铸件模型的浇道及冒口。
步骤6：按照浇注系统设计要求将步骤4中PS粉铸件模型、PS粉铸造工艺孔模型及步骤5中浇道及冒口粘接在一起，形成模组。
步骤7：采用真空灌浆方式制备步骤6中模组石膏型。
步骤8：将步骤7中石膏型自然干燥24h以上，采用高压脱蜡釜进行脱蜡，脱蜡温度100℃，脱蜡时间:2h。脱蜡后，自然干燥24h。
步骤9：对步骤8中石膏型进行加热强化，具体为：100℃下保温10h；150℃下保温5h；250℃下保温2h；350℃下保温2h；450℃下保温2h；550℃下保温2h；700℃下保温2h。强化结束后随炉冷却至工艺要求铸型温度；
步骤10：采用反重力调压模式浇注步骤9中石膏型。同步建压：-60KPa，铸型温度：120℃，浇注温度：720℃，凝固压力差：30KPa。
步骤11：去除步骤10模组表面石膏，切除浇冒口，打磨铸件及铸造工艺孔表面毛刺等多余物。
步骤12：在步骤11铸件铸造工艺孔焊接部位及步骤11中铸造工艺孔焊接部位打磨焊接坡口。
步骤13：将步骤12中铸件及铸造工艺孔放置在焊接工装上，采用氩弧焊方式将步骤12铸造工艺孔依次焊接到铸件相应位置。
步骤14：对步骤13铸件进行热处理。
步骤15：对步骤14铸件进行化学成分、力学性能、X射线检测、荧光检验、尺寸及外观检验。
按照此方法生产的铸件尺寸精度达到HB6103，CT5要求，重量偏差3.4％，体积偏差4.0％，经X射线检测内部冶金质量达到HB963，Ⅱ类铸件标准。经荧光检测表面质量达到HB963，Ⅱ类铸件标准及专用技术文件要求。经热处理后力学性能达到HB5480-91标准要求，铸件综合合格率达到86.7％。
实施例2
以某航天发动机引气段壳体铸件为例，铸件材质为ZL105A，轮廓尺寸590mm×400mm×360mm，铸件呈空间“V”字形，通体壁厚2mm，空心，出口尺寸120mm×10mm。外形由最大轮廓处逐渐过渡至出口处，内腔存在狭长细小通道。其实施的具体步骤如下：
步骤1：在铸件三维模型上开设2个60mm×90mm腰形铸造工艺孔，位置分别位于远离出口端的最大轮廓处。
步骤2：在三维制图软件上绘制出步骤1中2个铸造工艺孔三维模型。
步骤3：采用3D打印PS粉技术制作步骤1中PS粉铸件模型及步骤2中PS粉铸造工艺孔模型。
步骤4：将石蜡放入浸蜡缸内进行熔化，当石蜡温度60℃时，将步骤3中PS粉铸件模型及PS粉铸造工艺孔模型放入浸蜡缸中，厚大部位先入缸，薄壁部位最后入缸，直到模型表面没有细小气泡溢出，快速取出模型并放置在平台上晾凉，然后用蜡模修型工具去除模型表面的蜡豆，并用麻布将蜡模表面打磨平整。
步骤5：根据浇注系统设计，采用中温蜡制作步骤4中PS粉铸件模型的浇道及冒口。
步骤6：按照浇注系统设计将步骤4中PS粉铸件模型、PS粉铸造工艺孔模型及步骤5中浇道及冒口进行组合，形成模组。
步骤7：采用真空灌浆方式制备步骤6中模组石膏型。
步骤8：将步骤7中石膏型自然干燥24h以上，采用高压脱蜡釜进行脱蜡，脱蜡温度110℃，脱蜡时间:2h。脱蜡后，自然干燥24h。
步骤9：对步骤8中石膏型进行加热强化，具体为：100℃下保温10h；150℃下保温5h；250℃下保温2h；350℃下保温2h；450℃下保温2h；550℃下保温2h；700℃下保温2h。强化结束后随炉冷却至工艺要求铸型温度；
步骤10：采用反重力调压模式浇注步骤9石膏型。同步建压：-70KPa，铸型温度：150℃,浇注温度：730℃，凝固压力差：40KPa。
步骤11：去除步骤10模组表面石膏，切除浇冒口，打磨铸件及铸造工艺孔表面毛刺等多余物。
步骤12：在步骤11铸件铸造工艺孔焊接部位及步骤11铸造工艺孔焊接部位打磨焊接坡口。
步骤13：将步骤12中铸件及铸造工艺孔放置在专用焊接工装上，采用氩弧焊方式将步骤12铸造工艺孔依次焊接到铸件相应位置。
步骤14：对步骤13铸件进行热处理。
步骤15：对步骤14铸件进行化学成分、力学性能、X射线检测、荧光检验、尺寸及外观检验。
按照此方法生产的铸件尺寸精度达到HB6103，CT5要求，重量偏差4.0％，体积偏差4.0％，经X射线检测内部冶金质量达到HB963，Ⅱ类铸件标准。经荧光检测表面质量达到HB963，Ⅱ类铸件标准及专用技术文件要求。经热处理后力学性能达到HB5480-91标准要求，铸件综合合格率达到90％。
实施例3
以某军车用储油箱壳体为例，铸件材质为ZL114A，轮廓尺寸295mm×180mm×240mm，铸件呈半球形封闭，通体壁厚1.5mm，空心，外漏6处Φ12mm除油孔。其实施的具体步骤如下：
步骤1：在铸件三维模型上开设2个Φ30mm，1个Φ40mm铸造工艺孔，2个Φ30mm位于半球形低端平面上，Φ40mm铸造工艺孔位于半球最小端。
步骤2：在三维制图软件上绘制出步骤1中3个铸造工艺孔三维模型。
步骤3：采用3D打印PS粉技术制作步骤1中PS粉铸件模型及步骤2中PS粉铸造工艺孔模型。
步骤4：将石蜡放入浸蜡缸内进行熔化，当石蜡温度60℃时，将步骤3中PS粉铸件模型及PS粉铸造工艺孔模型放入浸蜡缸中，厚大部位先入缸，薄壁部位最后入缸，直到模型表面没有细小气泡溢出，快速取出模型并放置在平台上晾凉，然后用蜡模修型工具去除模型表面的蜡豆，并用麻布将蜡模表面打磨平整。
步骤5：根据浇注系统设计，采用中温蜡制作步骤4中PS粉铸件模型的浇道及冒口。
步骤6：按照浇注系统设计要求将步骤4中PS粉铸件模型、PS粉铸造工艺孔模型及步骤5中浇道及冒口进行组合。
步骤7：采用真空灌浆方式制备步骤6中模组石膏型。
步骤8：将步骤7中石膏型自然干燥24h以上，采用高压脱蜡釜进行脱蜡，脱蜡温度100℃，脱蜡时间:2h。脱蜡后，石膏型自然干燥24h。
步骤9：对步骤8中石膏型进行加热强化，具体为：80℃下保温10h；140℃下保温5h；250℃下保温2h；350℃下保温2h；450℃下保温2h；550℃下保温2h；700℃下保温2h。强化结束后随炉冷却至工艺要求铸型温度；
步骤10：采用反重力调压模式浇注步骤9中石膏型。同步建压：-70KPa，铸型温度：120℃,浇注温度：720℃，凝固压力差：35KPa。
步骤11：去除步骤10模组表面石膏，切除浇冒口，打磨铸件及铸造工艺孔表面毛刺等多余物。
步骤12：在步骤11铸件铸造工艺孔焊接部位及步骤11铸造工艺孔焊接部位打磨焊接坡口。
步骤13：将步骤12中铸件及铸造工艺孔放置在专用焊接工装上，采用氩弧焊方式将步骤12铸造工艺孔依次焊接到铸件相应位置。
步骤14：对步骤13铸件进行热处理。
步骤15：对步骤14铸件进行化学成分、力学性能、X射线检测、荧光检验、尺寸及外观检验。
按照此方法生产的铸件尺寸精度达到HB6103，CT5要求，重量偏差3.3％，体积偏差3.8％，经X射线检测内部冶金质量达到HB963，Ⅱ类铸件标准。经荧光检测表面质量达到HB963，Ⅱ类铸件标准及专用技术文件要求。经热处理后力学性能达到HB5480-91标准要求，铸件综合合格率达到83.3％。
实施例4
以某探测设备用壳体为例，铸件材质为ZL101A，轮廓尺寸260mm×190mm×110mm，呈大耳麦形状，铸件80％以上部位壁厚为1.5mm，两个耳麦尺寸为Φ120mm，空心，连接梁为空心，中间自带Φ80mm开口。其实施的具体步骤如下：
步骤1：在铸件三维模型2个耳麦处各开设1个Φ30mm铸造工艺孔，位置分别位于耳麦中心位置。
步骤2：在三维制图软件上绘制出步骤1中2个铸造工艺孔三维模型。
步骤3：采用3D打印PS粉技术制作步骤1中PS粉铸件模型及步骤2中PS粉铸造工艺孔模型。
步骤4：将石蜡放入浸蜡缸内进行熔化，当石蜡温度60℃时，将步骤3中PS粉铸件模型及PS粉铸造工艺孔模型放入浸蜡缸中，厚大部位先入缸，薄壁部位最后入缸，直到模型表面没有细小气泡溢出，快速取出模型并放置在平台上晾凉，然后用蜡模修型工具去除模型表面的蜡豆，并用麻布将蜡模表面打磨平整。
步骤5：根据浇注系统设计，采用中温蜡制作步骤4中PS粉铸件模型的浇道及冒口。
步骤6：按照浇注系统设计要求将步骤4中PS粉铸件模型、PS粉铸造工艺孔模型及步骤5浇道及冒口进行组合，形成模组。
步骤7：采用真空灌浆方式制备步骤6中模组石膏型。
步骤8：将步骤7中石膏型自然干燥24h以上，采用高压脱蜡釜进行脱蜡，脱蜡温度110℃，脱蜡时间:2h。脱蜡后，石膏型自然干燥24h。
步骤9：对步骤8中石膏型进行加热强化，具体为：80℃下保温10h；140℃下保温5h；250℃下保温2h；350℃下保温2h；450℃下保温2h；550℃下保温2h；700℃下保温2h。强化结束后随炉冷却至工艺要求铸型温度；
步骤10：采用反重力调压模式浇注步骤9中石膏型。同步建压：-60KPa，铸型温度：120℃，浇注温度：720℃，凝固压力差：30KPa。
步骤11：去除步骤10中模组表面石膏，切除浇冒口，打磨铸件及铸造工艺孔表面毛刺等多余物。
步骤12：在步骤11中铸件铸造工艺孔焊接部位及步骤11中铸造工艺孔焊接部位打磨焊接坡口。
步骤13：将步骤12中铸件及铸造工艺孔放置在焊接工装上，采用氩弧焊方式将步骤12铸造工艺孔依次焊接到铸件相应位置。
步骤14：对步骤13铸件进行热处理。
步骤15：对步骤14铸件进行化学成分、力学性能、X射线检测、荧光检验、尺寸及外观检验。
按照此方法生产的铸件尺寸精度达到HB6103，CT5要求，重量偏差3.0％，经X射线检测内部冶金质量达到HB963，Ⅱ类铸件标准。经荧光检测表面质量达到HB963，Ⅱ类铸件标准及专用技术文件要求。经热处理后力学性能达到HB5480-91标准要求，铸件综合合格率达到90％。
Claims (10)
1.一种超薄壁复杂密闭铝合金箱体壳体铸件精密铸造成型方法，其特征在于，铸件结构为：包括底部支腿(1)，底部支腿(1)上设置有腔体，腔体内由(1)块中间隔板(2)分成两个独立部分，铸件80％以上的部位壁厚小于等于1.5mm；根据铸件结构，设计浇注系统并开设铸造工艺孔(3)；采用3D打印技术制作PS粉铸件模型，采用中温蜡制作浇注系统，并将浇注系统与3D打印的PS粉铸型模进行组合，采用真空灌浆方式制作石膏铸型，再采用反重力调压方式浇注，然后清理打磨，补焊工艺孔，最后热处理。
2.一种超薄壁复杂密闭铝合金箱体壳体铸件精密铸造成型方法，其特征在于，铸件95％以上的部位壁厚小于1.5mm。
3.根据权利要求1所述的一种超薄壁复杂密闭铝合金箱体壳体铸件精密铸造成型方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤1：采用三维制图软件绘制铸件三维模型，并开设若干个铸造工艺孔；并采用三维制图软件绘制铸造工艺孔三维模型；
步骤2：采用3D打印技术制作步骤1中PS粉铸件模型及步骤2中PS粉铸造工艺孔模型；
步骤3：将步骤2中PS粉铸件模型及PS粉铸造工艺孔模型放入浸蜡缸中浸蜡；
步骤4：根据浇注系统设计，采用中温蜡制作步骤3中浸蜡后PS粉铸件模型的浇道及冒口；
步骤5：按照浇注系统设计，将步骤3中浸蜡后PS粉铸件模型、PS粉铸造工艺孔模型及步骤5中浇道及冒口粘接在一起，形成模组；
步骤6：采用真空灌浆方式制备步骤5中模组石膏型；
步骤7：将步骤6石膏型自然干燥后，脱蜡，脱蜡后再干燥；
步骤8：对步骤7石膏型进行加热强化；
步骤9：采用反重力调压模式浇注步骤8强化后石膏型；
步骤10：将铸件及铸造工艺孔放置在焊接工装上，采用氩弧焊方式将铸造工艺孔依次焊接到铸件相应位置；
步骤11：对步骤10铸件进行热处理。
4.根据权利要求3所述的一种超薄壁复杂密闭铝合金箱体壳体铸件精密铸造成型方法，其特征在于，当石蜡温度为55～70℃时，将步骤2中PS粉铸件模型及PS粉铸造工艺孔模型放入浸蜡缸中。
5.根据权利要求3所述的一种超薄壁复杂密闭铝合金箱体壳体铸件精密铸造成型方法，其特征在于，脱蜡温度为100～120℃，脱蜡时间为1～2h。
6.根据权利要求3所述的一种超薄壁复杂密闭铝合金箱体壳体铸件精密铸造成型方法，其特征在于，脱蜡后将石膏型自然干燥24h以上，或在80～90℃干燥流动空气中干燥10h以上。
7.根据权利要求3所述的一种超薄壁复杂密闭铝合金箱体壳体铸件精密铸造成型方法，其特征在于，加热强化的具体过程为：在80～100℃下保温7～10h，150～160℃下保温5～6h，250～260℃下保温2～3h；350～360℃下保温2～3h；450～460℃下保温2～3h；550～560℃下保温2～3h；700～710℃下保温2～3h，强化结束后随炉冷却。
8.根据权利要求3所述的一种超薄壁复杂密闭铝合金箱体壳体铸件精密铸造成型方法，其特征在于，采用反重力调压模式浇注步骤8强化后石膏型的具体条件为：同步建压为-90～-40KPa，铸型温度为100～250℃，浇注温度为700～740℃，凝固压力差为20～60KPa。
9.根据权利要求3所述的一种超薄壁复杂密闭铝合金箱体壳体铸件精密铸造成型方法，其特征在于，进行步骤10前，去除步骤9中浇注后模组表面石膏，切除浇冒口，打磨铸件及铸造工艺孔表面毛刺；在铸件铸造工艺孔焊接部位及铸造工艺孔焊接部位打磨焊接坡口。
10.根据权利要求3所述的一种超薄壁复杂密闭铝合金箱体壳体铸件精密铸造成型方法，其特征在于，热处理的具体工艺参数：在535～545℃下保温8～20h，出炉水冷，水温为40～80℃，水冷时间为1～5min，然后在150～170℃下保温6～10h，出炉空冷。
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