CN113941700B - 铝合金铸件缺陷的修补方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于铸铝技术领域，具体涉及一种铝合金铸件缺陷的修补方法，当铝合金金属液填充满型腔凝固后且冷却前，对铝合金金属液所处的浇铸室进行加压。本发明的方法能够有效消除铸造过程形成的针孔、疏松、缩孔等缺陷，提高铸件的致密性，保证了成品率。
Description
技术领域
本发明属于铸铝技术领域，具体涉及一种铝合金铸件缺陷的修补方法。
背景技术
铝合金具有密度低、比强度高、耐蚀性好、回收再生性好等优点，广泛应用于航空、航天、汽车、船舶、核工业等领域(“铝合金局部热处理技术及其在板材成形中的应用现状”，徐勇等，材料工程，2018年第46卷第5期，第44页摘要第1行及第44页左栏第1段第1-2行，公开日2018年5月31日)。
目前，铝合金常用的成形方式主要为热变形成形和铸造成形。其中，热变形成形制得的铝合金零件具备较好的力学性能。然而，热变形成形很难获得具有复杂形状、薄壁结构的铝合金零件，通常是通过机加工制备，从而造成了大量的资源浪费。而铸造工艺可以较好地解决该问题，实现对资源的充分利用。
铸造工艺能够成形具有复杂形状、薄壁结构的铝合金零件，但是，在铸造过程中，铸件容易形成针孔、疏松、缩孔等缺陷，显著影响了铸件的质量和成品率。
目前，针对具有针孔、疏松、缩孔等缺陷的铸件，通常采用焊补的方法进行修补。如公开号为CN106216937A的专利文献公开了一种基于热等静压技术和焊补的ZL114A铝合金铸件内部冶金缺陷修复方法，其有效的消除了内部冶金缺陷；且提高了ZL114A铝合金铸件的机械性能和合格率。然而，由于其采用了焊补的方法修复缺陷。而焊补不能保证100％的修补成功率，也就无法保证成品率；其次，在焊补的过程中，可能会引入新的针孔、疏松、缩孔等缺陷；再者，其增加了生产工序，降低了生产效率，提高了生产成本。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种能够有效消除铸造过程形成的针孔、疏松、缩孔等缺陷，提高铸件的致密性，不会引入新的针孔、疏松、缩孔等缺陷、提高生产效率的铝合金铸件缺陷的修补方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
铝合金铸件缺陷的修补方法，当铝合金金属液填充满型腔凝固后且冷却前，对铝合金金属液所处的浇铸室进行加压。
发明人在研究过程中意外发现，当铝合金金属液填充满型腔凝固后且冷却前，对铝合金金属液所处的浇铸室进行加压；能够有效消除铸造过程形成的针孔、疏松、缩孔等缺陷，提高铸件的致密性，保证了成品率，且不会引入新的针孔、疏松、缩孔等缺陷，提高了生产效率。
为进一步消除铸造过程形成的针孔疏松、缩孔等缺陷，提高铸件的致密性，所述加压过程中参数设置为：待铝合金金属液完全凝固形成铸件后，控制浇铸室压力为120-160MPa。
为进一步消除铸造过程形成的针孔疏松、缩孔等缺陷，提高铸件的致密性，加压工序之前还包括差压铸造工序。
为进一步消除铸造过程形成的针孔疏松、缩孔等缺陷，提高铸件的致密性，差压铸造过程中，控制压差为30-50KPa，结壳时间为20-25s，铝合金金属液充满型腔到完全凝固时间为10-15min。
进一步，加压工序之后还包括取出铸件和零件加工工序。
进一步，取出铸件包括以下步骤：铸件于加压环境下静置90-120min，然后将铸件从浇铸室取出，待铸件完全冷却后，进行打箱，随后取出铸件。
进一步，零件加工工序包括以下步骤：按照零件尺寸进行加工。
进一步，所述修补方法，包括以下工序：
(1)差压铸造：将合模后的砂型进行差压铸造，控制压差为30-50KPa，结壳时间为20-25s，铝合金金属液充满型腔到完全凝固时间为10-15min；
(2)加压：待铝合金金属液完全凝固形成铸件后，控制浇铸室压力为 120-160MPa；
(3)取出铸件：使铸件于120-160MPa下静置90-120min，然后将铸件从浇铸室取出，待铸件完全冷却后，进行打箱，随后取出铸件；
(4)零件加工：铸件完全冷却后，按照零件尺寸进行加工。
本发明的有益效果在于：
本发明的方法能够有效消除铸造过程形成的针孔、疏松、缩孔等缺陷，提高铸件的致密性，保证了成品率。
本发明的方法无需再进行焊补修复，不会引入新的针孔、疏松、缩孔等缺陷，提高了生产效率。
附图说明
图1为实施例1-3所采用的差压铸造系统的示意图，1其中，1为浇铸室，2 为铸件，3为熔炼炉，4为升液管，5为中隔板；
图2为实施例1制得的铸件的X射线图谱，其中，A为主体壁厚部位探伤结果图，B为法兰部位探伤结果图；
图3为实施例2制得的铸件的X射线图谱，其中，A为主体壁厚部位探伤结果图，B为法兰部位探伤结果图；
图4为实施例3制得的铸件的X射线图谱，其中，A为主体壁厚部位探伤结果图，B为法兰部位探伤结果图。
具体实施方式
所举实施例是为了更好地对本发明的内容进行说明，但并不是本发明的内容仅限于所举实施例。所以熟悉本领域的技术人员根据上述发明内容对实施方案进行非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1
采用ZL205A合金，通过砂型差压铸造来制备铸件，具体为：
(1)差压浇铸：砂型合模后，放入差压铸造设备中，随后进行差压铸造，设备开始工作，预先设置设备压差为30KPa，结壳时间为25s，铝合金金属液充满型腔到完全凝固所需时间为10min，在熔炼炉和浇铸室间压力差作用下，铝合金金属液经升液管进入型腔，当金属液充满整个型腔时，升液指示系统实时反馈信号，熔炼炉和浇铸室间压差不再变化，金属液体铸件凝固；
(2)加压：控制铝合金金属液充满型腔到完全凝固所需时间为10min，待金属液完全凝固形成铸件后，经设备系统反馈，气体压缩机恢复工作，向浇铸室通入压缩空气，使浇铸室处于120MPa环境，此时，铸件仍处于高温状态；
(3)取出铸件：处于高温状态的铸件在120MPa下静置120min，然后将铸件取出，待铸件完全冷却后进行打箱，获得铸件。
(4)零件加工：铸件完全冷却后，按照零件尺寸进行加工，获得零件。
采用X射线对获得的铸件进行探伤，针对不同壁厚、结构部位采用不同电压电流，电压调节范围为10kv-225kv，电流调节范围为0mA-10mA，结果如图2 所示，其中，A为主体壁厚部位探伤结果图，B为法兰部位探伤结果图。
实施例2
采用ZL114A合金，通过砂型差压铸造来制备铸件，具体为：
(1)差压浇铸：砂型合模后，放入差压铸造设备中，随后进行差压铸造，设备开始工作，预先设置设备压差为40KPa，结壳时间为25s，金属液充满型腔到完全凝固所需时间为12min，在熔炼炉和浇铸室间压力差作用下，金属液经升液管进入型腔，当金属液充满整个型腔时，升液指示系统实时反馈信号，熔炼炉和浇铸室间压差不再变化，金属液体铸件凝固；
(2)加压：控制金属液充满型腔到完全凝固所需时间为12min，待金属液完全凝固形成铸件后，经设备系统反馈，气体压缩机恢复工作，向浇铸室通入压缩空气，使浇铸室处于140MPa环境，此时，铸件仍处于高温状态。
(3)取出铸件：处于高温状态的铸件在140MPa下静置100min，然后将铸件从浇铸室取出，待铸件完全冷却后进行打箱，获得铸件。
(4)零件加工。铸件完全冷却后，按照零件尺寸进行加工，获得零件。
采用X射线对零件进行探伤，针对不同壁厚、结构部位采用不同电压电流，电压调节范围为10kv-225kv，电流调节范围为0mA-10mA，结果如图3所示，其中，A为主体壁厚部位探伤结果图，B为法兰部位探伤结果图。
实施例3
采用ZL205A合金，通过砂型差压铸造来制备铸件，具体为：
(1)差压浇铸：砂型合模后，放入差压铸造设备中，随后进行差压铸造，设备开始工作，预先设置设备压差为50KPa，结壳时间为25s，金属液充满型腔到完全凝固所需时间为15min，在熔炼炉和浇铸室间压力差作用下，金属液经升液管进入型腔，当金属液充满整个型腔时，升液指示系统实时反馈信号，熔炼炉和浇铸室间压差不再变化，金属液体铸件凝固；
(2)加压：控制金属液充满型腔到完全凝固所需时间为15min，待金属液完全凝固形成铸件后，经设备系统反馈，气体压缩机恢复工作，向浇铸室通入压缩空气，使浇铸室处于160MPa环境，此时，铸件仍处于高温状态。
(3)取出铸件：处于高温状态的铸件在160MPa下静置90min，然后将铸件从浇铸室取出，待铸件完全冷却后进行打箱，获得铸件。
(4)零件加工：铸件完全冷却后，按照零件尺寸进行加工，获得零件。
采用X射线对获得的零件进行探伤，针对不同壁厚、结构部位采用不同电压电流，电压调节范围为10kv-225kv，电流调节范围为0mA-10mA，结果如图4 所示，其中，A为主体壁厚部位探伤结果图，B为法兰部位探伤结果图。
由图2-4可知，实施例1-3制得的零件内部无针孔、缩孔、疏松等缺陷。由此证明，本发明的方法能够有效消除铸造过程形成的针孔、疏松、缩孔等缺陷，提高铸件的致密性，保证成品率。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (4)
1.铝合金铸件缺陷的修补方法，其特征在于，当铝合金金属液填充满型腔凝固后且冷却前，对铝合金金属液所处的浇铸室进行加压；
当铝合金金属液填充满型腔凝固后且冷却前，对铝合金金属液所处的浇铸室进行加压；能够有效消除铸造过程形成的针孔、疏松、缩孔缺陷，提高铸件的致密性，保证了成品率，且不会引入新的针孔、疏松、缩孔等缺陷，提高了生产效率；
加压过程中参数设置为：待铝合金金属液完全凝固形成铸件后，控制浇铸室压力为120-160MPa；
加压工序之前还包括差压铸造工序；
差压铸造过程中，控制压差为30-50KPa，结壳时间为20-25s，铝合金金属液充满型腔到完全凝固时间为10-15min。
2.根据权利要求1所述的修补方法，其特征在于，加压工序之后还包括取出铸件和零件加工工序。
3.根据权利要求2所述的修补方法，其特征在于，取出铸件包括以下步骤：铸件于加压环境下静置90-120min，然后将铸件从浇铸室取出，待铸件完全冷却后，进行打箱，随后取出铸件。
4.根据权利要求2或3所述的修补方法，其特征在于，零件加工工序包括以下步骤：按照零件尺寸进行加工。
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