CN107891122B - 一种铝合金精密铸造凝固缺陷控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种铝合金精密铸造凝固缺陷控制方法，在铸型中设置U型通道，并向U型通道中通入气体。本发明可提高熔模石膏型铝合金熔体的凝固速度，细化晶粒，抑制疏松缺陷，提高铸件本体的力学性能。
Description
技术领域
本发明属于铝合金铸造技术领域，具体涉及一种铝合金铸造凝固缺陷控制。
背景技术
铸造铝合金是一种典型的铸造轻合金，其密度小、塑性高、具有优良的电性能和热性能，铝合金精密铸件广泛应用于航空航天、兵器、汽车等领域。随着武器装备、汽车等领域轻量化发展，大量铝合金铸件设计为薄壁结构，为实现薄壁铸件的完整充型，普遍采用熔模石膏型铸造工艺，浇注时石膏铸型温度普遍为200～300℃，甚至更高。由于石膏铸型保温性能好，热导率低，铝合金熔体凝固速度缓慢，导致铸件本体凝固组织粗大，疏松缺陷严重，力学性能恶化，铸件本体性能仅能达到金属型单铸试样的50％～70％。另外，该工艺要求浇注前缓慢冷却，而浇注后对铸件快速冷却；同时，浇注后浇道需要缓慢冷却。因此加工难度大，该问题长期困扰本领域，并未见有效的解决方法。
发明内容
本发明提供一种铝合金精密铸造凝固缺陷控制方法，提高铝合金铸件凝固组织致密度、抑制疏松倾向、提高铸件本体的力学性能。
本发明的的目的是通过以下措施实现的：
一种铝合金精密铸造凝固缺陷控制方法，在铸型中设置U型通道，并向U型通道中通入气体。
上述U型通道的侧壁与铸型型腔的距离为25mm～40mm。兼顾导热性能和铸型强度。
上述U型通道填充粒度为20目～70目的铸型材料粉末。所述粉末优选为铁粉。能够更好的控制冷却速度。
上述气体为氮气或惰性气体，气体压力为0.02MPa～0.1MPa。
具体地，上述铝合金精密铸造凝固缺陷控制方法，包括以下步骤：
(1)在熔模铸造浇灌石膏时，在铸型中设置“U”型蜡样，蜡样的直径为20mm～50mm，蜡样的设置要保证能够脱蜡，并在浇注时“U”型通道上平面与铸型齐平，“U”型通道的侧壁与铸型型腔的距离为25mm～40mm。保证铸型具有足够的支撑强度。
(2)石膏铸型经高温脱蜡焙烧后，降低至工艺要求的铸型温度，向“U”型通道中填满铁粉或其它高导热率的铸型材料，铁粉或铸型材料的粒度为20目～70目。
(3)铝合金熔体浇注前，在“U”型通道上平面靠近铸件一侧牢固接入通气管，在真空或重力条件下完成充型，立即向通气管中通入循环氮气或压缩空气，气体压力为0.02MPa～0.1MPa，直至铝合金熔体完全凝固。
有益效果
1.本发明提供了一种铝合金精密铸造凝固缺陷控制方法，在熔模石膏铸型中设置U型通道并对工艺进行调整，可提高熔模石膏型铝合金熔体的凝固速度，细化晶粒，抑制疏松缺陷，提高铸件本体的力学性能。
2.本发明铝合金薄壁铸件在充型完成后，通过调整铸型温度，提高铝合金熔体冷却速度，有利于获得致密凝固组织，抑制疏松缺陷，提高铸件本体的力学性能。
附图说明
图1本发明铝合金精密铸造凝固缺陷控制示意图。
图2本发明铝合金精密铸造凝固缺陷控制局部示意图。
图3常规工艺与本发明ZL205A铸件凝固组织图(a-常规工艺，b-本发明ZL205A铸件凝固组织)。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域技术人员可以根据上述本发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。
本发明具体实施例中采用的铸造铝合金材料为ZL114A和ZL205A，均为熔模石膏型精密铸造工艺。
实施例1
本实施例铝合金精密铸造凝固缺陷控制方法，铸件为舱体类，轮廓尺寸为
壁厚为2.5mm，材料为ZL114A铝-硅系铸造铝合金，采用熔模石膏型真空加压铸造工艺，其步骤如下：
在熔模铸造舱体蜡模浇灌石膏时，在铸型中设置直径为30mm的“U”型蜡样，“U”型蜡样的侧壁与铸型型腔的距离为30mm。经200℃脱蜡，700℃高温焙烧后，铸型温度降低至300℃，向“U”型通道中填满铁粉，铁粉的粒度为40目。ZL114A熔体浇注前，在“U”型通道上平面靠近铸件一侧牢固接入通气管，在-0.05MPa真空条件下完成充型后，立即向通气管中通入循环氮气，氮气压力为0.05MPa，直至ZL114A熔体完全凝固。
本实施例所得的ZL114A舱体铸件凝固组织致密，经T5热处理后，本体性能Rm≥315MPa，断后伸长率A≥3.5％(GB9438规定ZL114A本体性能Rm≥233MPa，断后伸长率A≥1.5％)，内部针孔度、疏松度1级。
实施例2
本实施例铝合金精密铸造凝固缺陷控制方法，铸件为壳体类，轮廓尺寸为
主体壁厚为3.0mm，材料为ZL205A铝-铜系铸造铝合金，采用熔模石膏型重力铸造工艺，其步骤如下：
在熔模铸造壳体蜡模浇灌石膏时，在铸型中设置直径为40mm的“U”型蜡样，“U”型蜡样的侧壁与铸型型腔的距离为20mm。经200℃脱蜡，700℃高温焙烧后，铸型温度降低至250℃，向“U”型通道中填满铬铁矿砂，砂的粒度为20目。ZL205A熔体浇注前，在“U”型通道上平面靠近铸件一侧牢固接入通气管，在重力条件下完成充型后，立即向通气管中通入循环压缩空气，压缩空气的压力为0.08MPa，直至ZL205A熔体完全凝固。
本实施例所得的ZL205A壳体铸件凝固组织致密(见图3)，经T5热处理后，本体性能Rm≥420MPa，断后伸长率A≥6.0％(GB9438规定ZL205A本体性能Rm≥330MPa，断后伸长率A≥3.5％)，内部针孔度、疏松度1级。
Claims (2)
1.一种铝合金精密铸造凝固缺陷控制方法，在铸型中设置U型通道，并向U型通道中通入气体，所述U型通道的侧壁与铸型型腔的距离为20mm或30mm，所述U型通道填充粒度为20目~70目的铸型材料粉末，所述粉末铁粉或铬铁矿砂；所述气体为氮气或惰性气体，气体压力为0.02MPa~0.1MPa。
2.如权利要求1所述铝合金精密铸造凝固缺陷控制方法，包括以下步驟：
（1）在熔模铸造浇灌石膏时，在铸型中设置U型蜡样，蜡样的直径为20mm~50mm，U型通道上平面与铸型齐平；
（2）石膏铸型经高温脱蜡焙烧后，降低至工艺要求的铸型温度，向U型通道中填满铸型材料粉末；
（3） 铝合金熔体浇注前，在U型通道上平面靠近铸件一侧牢固接入通气管，在完成充型后，立即向通气管中持续通入氮气或惰性气体。
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