CN109877277A - 一种铸造厚壁铸件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铸造厚壁铸件的方法：采用在型腔中放置预制芯部，然后浇注液体金属，冷凝后获得铸件。相对于常规方法，本方法的铸件凝固时间大幅缩短、铸造收得率大幅提高。

Description

一种铸造厚壁铸件的方法

技术领域

本发明涉及金属材料铸造成型技术领域，具体是一种铸造厚壁铸件的方法。

背景技术

厚壁铸件(包括有厚壁部位的铸件)的铸造生产有其特殊性和难度，如：容易出现缩孔、缩松，冷却、结晶慢，变质、细化等衰退严重，容易出现组织粗大，对于铸铁还可能出现石墨等组织的变异及漂浮等问题；铸件热处理时内外组织差异大等等。其中，缩孔、缩松可通过大冒口缓解及解决，但会严重降低工艺出品率，大幅增加能耗、物耗及生产成本；后两个问题则是现有技术很难解决的问题，是厚壁铸件铸造面临的大挑战，在壁厚厚到一定程度后，很难获得组织、性能良好的铸件。

随着科技发展，大型、重型、大负荷装备对铸件的承载能力的要求越来越高，增加壁厚是提高铸件承载能力最直接、最有效的手段之一。厚壁及超厚壁铸件在当今及未来装备制造中有迫切的、重要的需求。本发明旨在提供一种厚壁及超厚壁铸件的铸造新方法，突破现有铸造技术在对铸件壁厚的限制，拓展厚壁铸件、超厚壁铸件技术及产业发展空间，并促进下游装备制造业发展。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种厚壁铸件铸造的新方法，通过在型腔中放置预制芯部，缓解、解决厚壁铸件铸造中的缩孔缩松、组织不良、难热处理等难题，是铸造厚壁铸件，尤其是超厚壁铸件的好方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种铸造厚壁铸件的方法，其特征在于包括以下步骤：

A制备芯部；

B对芯部进行表面处理；

C将热处理、表面处理后的芯部放置并固定在铸型型腔中；

D浇入金属液，待其冷凝后获得厚壁铸件。

进一步地，A～C步骤中，所述芯部的形状、尺寸及在型腔中的位置的确定原则为：D步骤浇入金属液后芯部表层温度升高到芯部材料固相线温度与液相线温度之间，芯部的具体形状、尺寸、位置及铸造工艺参数根据计算、仿真和(或)试验结果设计及优化。

进一步地，B步骤中，所述芯部表面处理为去除表面异物、粗化表面形貌、涂或镀能增强芯部与金属液熔合的助剂中的一种或几种的组合。

进一步地，C步骤中，芯部通过其自带芯撑或者外加芯撑固定在型腔中预定位置。

进一步地，C步骤中，芯部预热后再放置并固定在铸型型腔中，预热后的芯部的表层温度介于铸型型腔表面温度与芯部材料固相线温度之间。

进一步地，将步骤D得到的铸件作为A步骤的芯部，重复A～D步骤，直到铸件形状、尺寸达到预定要求。

进一步地，A步骤的芯部与D步骤浇入的金属液的为相同或相近牌号的材料，或者为异种材料。

本发明的有益效果：

本发明提出的铸造厚壁铸件的方法，能有效解决现有铸造技术难于生产出厚壁及超厚壁铸件的问题，其有益效果包括：

①铸型型腔中预置芯部后，后续浇入的金属液以小壁厚方式凝固结晶，加之预置芯部的激冷作用(相当于冷铁)，铸件冷却及凝固条件大为改善，易于得到铸件组织及性能优良的厚壁及超厚壁铸件。

②预置在铸型型腔中的芯部表层与后续浇入的金属液体在界面区熔融结合，铸件整体性能好。

③芯部与后续浇入的金属液为异种材料时，两种材料可优势互补，赋予整个厚壁铸件优异的综合性能。

附图说明

图1为本发明一种铸造厚壁铸件的方法的实施示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下对本发明作进一步详细说明。

实施例1

一种铸造厚壁铸件的方法，包括以下制备步骤：

A制备芯部：芯部材料为HT350铸铁，芯部形状、尺寸如附图所示，采用砂型铸造获得。

B对芯部进行表面处理：依次进行清理芯部表面的粘砂及尘土、清洗去除表面油污及锈迹、干燥等处理。

C将表面处理后的芯部放置并用芯撑固定在附图所示形状尺寸的砂型型腔中。

D浇入与芯部材料一致的金属液，冷凝后获得厚壁铸件。

本实施例以获取直径150mm、高度150mm的HT350铸件为目的。采用常规的顶冒口补缩铸造方法，铸件凝固时长2042秒，铸件收得率47.7％。采用本发明的方法铸件凝固时长484秒，仅为常规方法的23.7％；铸件收得率87.2％，是常规方法的1.8倍。

以上的说明和实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种铸造厚壁铸件的方法，其特征包括以下步骤：

A制备芯部；

B对芯部进行表面处理；

C将热处理、表面处理后的芯部放置并固定在铸型型腔中；

D浇入金属液，待其冷凝后获得厚壁铸件。

2.根据权利要求1所述的一种铸造厚壁铸件的方法，其特征在于：A～C步骤中，所述芯部的形状、尺寸及在型腔中的位置的确定原则为：D步骤浇入金属液后芯部表层温度升高到芯部材料固相线温度与液相线温度之间，芯部的具体形状、尺寸、位置及铸造工艺参数根据计算、仿真和(或)试验结果设计及优化。

3.根据权利要求1所述的一种铸造厚壁铸件的方法，其特征在于：B步骤中，所述芯部表面处理为去除表面异物、粗化表面形貌、涂或镀能增强芯部与金属液熔合的助剂中的一种或几种的组合。

4.根据权利要求1所述的一种铸造厚壁铸件的方法，其特征在于：C步骤中，芯部通过其自带芯撑或者外加芯撑固定在型腔中预定位置。

5.根据权利要求1所述的一种铸造厚壁铸件的方法，其特征在于：C步骤中，芯部预热后再放置并固定在铸型型腔中，预热后的芯部的表层温度介于铸型型腔表面温度与芯部材料固相线温度之间。

6.根据权利要求1所述的一种铸造厚壁铸件的方法，其特征在于：将步骤D得到的铸件作为A步骤的芯部，重复A～D步骤一次或多次，直到铸件形状、尺寸达到预定要求。

7.根据权利要求1所述的一种铸造厚壁铸件的方法，其特征在于：A步骤的芯部与D步骤浇入的金属液的为相同牌号或相近牌号的材料。

8.根据权利要求1所述的一种铸造厚壁铸件的方法，其特征在于：A步骤的芯部与D步骤浇入的金属液为异种材料。