CN114918373B - 一种消除铝合金熔模铸件加工后阳极氧化表面白斑的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种消除铝合金熔模铸件加工后阳极氧化表面白斑的工艺。本发明包括获得模组：制造蜡模模具，获得蜡膜，获得熔模精密铸造用的模组；制壳：组树所述模组；铸件浇注：对所述模壳进行高温焙烧后预热，准备浇注；将铝合金料锭依次经熔化、除气处理后，得到铝合金液，转移模壳至低压浇注机浇注，得到熔模铸件；热处理：熔模铸件依次经过切割、打磨后，再依次进行固溶、过时效热处理；机加工：获得机加工后的铸件；硬质阳极氧化处理：对机加工后的铸件按所需铝阳极氧化标准进行硬质阳极氧化处理。本发明实现了熔模铸件内孔加工后硬质阳极氧化处理表面均匀一致，没有白斑，从而使最终产品获得长期耐腐蚀的性能。
Description
技术领域
本发明涉及航空精密铸造技术领域，尤其是指一种消除铝合金熔模铸件加工后阳极氧化表面白斑的工艺。
背景技术
C355作为性能优异的铸造铝合金，在航空系统上有着广泛的应用，诸多零件都被设计成熔模精密铸造、机加工和阳极氧化处理工艺来满足其在航空飞机各部件上长期使用的要求。
熔模精密铸造实现了复杂铝合金零件的近净成型技术，是航空航天液压系统主要零部件的制造方法，铝合金阳极氧化保证其耐蚀性、耐磨性和装饰性都有明显的改善和提高。但现有的工艺无法满足最终产品获得均匀一致的阳极氧化表面，从而导致产品报废；由于C355铝合金熔模精密铸造存在晶粒粗大问题，这导致铸件表层加工后，在做阳极氧化过程中会在粗大晶界处产生白斑，严重降低了最终零件的耐蚀性、耐磨性和装饰性；此外，C355材料熔模铝合金铸件内孔因为内部散热慢导致晶粒组织不一致性、同时存在内部缩松、针孔、夹渣等缺陷，导致加工后这些缺陷暴露出来，进而使最终产品在阳极氧化后表面出现白斑。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中C355材料熔模铝合金铸件内孔因为内部散热慢导致晶粒组织不一致性、同时存在内部缩松、针孔、夹渣等缺陷而导致加工后在阳极氧化后表面出现白斑的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种消除铝合金熔模铸件加工后阳极氧化表面白斑的工艺，包括如下步骤：
步骤S1、获得模组：制造蜡模模具，获得蜡膜；并按设计好的浇注系统将所述蜡模和浇口、浇道粘结在一起，获得熔模精密铸造用的模组；
步骤S2、制壳：组树所述模组，采用莫来砂、莫来粉制壳工艺对组树后的模组反复交替进行制壳，获得浇注所需的模壳；
步骤S3、铸件浇注：对所述模壳进行高温焙烧后预热，准备浇注；将铝合金料锭依次经熔化、除气处理后，得到温度为690-710℃的铝合金液，转移模壳至低压浇注机浇注，得到熔模铸件；
步骤S4、热处理：熔模铸件依次经过切割、打磨后，再依次进行固溶、过时效热处理，固溶温度为：527±14℃，过时效温度为：240-252℃；
步骤S5、机加工：热处理后的熔模铸件经检测合格后，采用车加工对铸件的内孔加工，获得机加工后的铸件；
步骤S6、硬质阳极氧化处理：对机加工后的铸件按所需铝阳极氧化标准进行硬质阳极氧化处理，氧化膜厚度0.0102-0.0203mm，氧化后加工表面氧化层均匀一致，无白斑。
在本发明的一种实施方式中，步骤S1中，所述浇注系统采用底注式浇注系统。
在本发明的一种实施方式中，所述蜡模模具能够使得熔模铸件的加工面增加1.5-2mm的加工余量。
在本发明的一种实施方式中，步骤S2中，所述模壳的制壳层数为9.5层。
在本发明的一种实施方式中，步骤S3中，所述高温焙烧的温度大于1000℃，所述模壳经高温焙烧后转入400-420℃的电阻炉中进行预热。
在本发明的一种实施方式中，步骤S3中，所述铝合金料锭为C355料锭，所述铝合金料锭经过电阻炉670-730℃的熔化后在氩气旋转除气设备除气，除气速度430-450r/min，除气流量10-14l/min，除气时间25-35分钟，去除铝合金液中的氢。
在本发明的一种实施方式中，步骤S3中，浇注采用熔模低压浇注工艺，铸件在压力下充型和凝固；具体为：升液阶段时间5s，压力150 mbar；充型阶段时间5s，压力350 mbar，增压保压阶段时间3s，压力750 mbar，充型时间350±10s，补偿压力7 mbar。
在本发明的一种实施方式中，步骤S3中，所述对所述模壳进行高温焙烧后预热，准备浇注，包括：采用300-330℃的低温模壳和690-700℃的低温浇注来消除铸件内部晶粒组织不一致性。
在本发明的一种实施方式中，步骤S5中，对热处理后的熔模铸件的检测包括荧光渗透、X-RAY检测和尺寸检测。
在本发明的一种实施方式中，步骤S5中，内孔加工后的尺寸公差为±0.025mm。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本发明所述的一种消除铝合金熔模铸件加工后阳极氧化表面白斑的工艺，通过所设计浇注系统，保证铸件内部无缩松、夹渣、针孔等铸造缺陷；保证模壳具有足够的湿强度和高温强度，以便满足浇注的要求；保证铸件实现顺序凝固，减少铸件产生缩松、夹渣、针孔等铸造缺陷；通过热处理，保证铸件有足够的机械性能；通过阳极氧化表面处理，实现了C355熔模铸件内孔加工后硬质阳极氧化处理表面均匀一致，没有白斑，从而使最终产品获得长期耐腐蚀的性能。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是本发明的熔模铸件结构示意图。
图2为本发明的制壳示意图（沾莫来粉浆料）。
图3为本发明的制壳示意图（淋莫来砂）。
图4为低压浇注机示意图。
图5为利用传统工艺制造铸件表面存在阳极氧化白斑（圈出部位）的图。
图6为利用本发明工艺得到的均匀一致的阳极氧化表面图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
参照图1至图6所示，本发明的一种消除铝合金熔模铸件加工后阳极氧化表面白斑的工艺，包括如下步骤：
步骤S1、获得模组：制造蜡模模具，获得蜡膜；并按设计好的浇注系统将所述蜡模和浇口、浇道粘结在一起，获得熔模精密铸造用的模组；
步骤S2、制壳：组树所述模组，采用莫来砂、莫来粉制壳工艺对组树后的模组反复交替进行制壳，获得浇注所需的模壳；
步骤S3、铸件浇注：对所述模壳进行高温焙烧后预热，准备浇注；将铝合金料锭依次经熔化、除气处理后，得到温度为690-710℃的铝合金液，转移模壳至低压浇注机浇注，得到熔模铸件；
步骤S4、热处理：熔模铸件依次经过切割、打磨后，再依次进行固溶、过时效热处理，固溶温度为：527±14℃，过时效温度为：240-252℃；即热处理按照铝合金热处理标准AMS 4214，采用T71热处理工艺
步骤S5、机加工：热处理后的熔模铸件经检测合格后，采用车加工对铸件的内孔加工，获得机加工后的铸件；
步骤S6、硬质阳极氧化处理：对机加工后的铸件按所需铝阳极氧化标准进行硬质阳极氧化处理，本实施例按照标准MIL-A-8625，氧化膜厚度0.0102-0.0203mm，氧化后加工表面氧化层均匀一致，无白斑。
具体地，步骤S1中，所述浇注系统采用底注式浇注系统（如图4所示），能确保铝合金液体能够平稳的自下而上实现充型，消除在充型过程产生氧化夹渣等缺陷。
具体地，为了保证铸件加工后表面组织尽可能均匀一致，严格控制铸件的加工余量；本实施例中，所述蜡模模具能够使得熔模铸件的加工面只增加1.5-2mm的加工余量。如图1所示，实线轮廓为铸件部分，点划线轮廓为最终产品，实线与点划线之间的部分为精密铸造增加的余量。
具体地，步骤S2中，所述模壳的制壳层数为9.5层。保证足够的模壳强度。
具体地，步骤S3中，所述高温焙烧的温度大于1000℃，所述模壳经高温焙烧后转入400-420℃的电阻炉中进行预热。
具体地，步骤S3中，步骤S3中，所述铝合金料锭为C355料锭，所述铝合金料锭经过电阻炉670-730℃的熔化后在氩气旋转除气设备除气，本实施例中，所述氩气旋转除气设备可采用FOSEC MTS1500，除气速度430-450r/min，除气流量10-14l/min，除气时间25-35分钟，去除铝合金液中的氢。
具体地，步骤S3中，为了实现铸件内部无缩松和针孔缺陷，浇注采用熔模低压浇注工艺，铸件在压力下充型和凝固。整个浇注过程在压力下，铝合金液自下而上充型和凝固，从而获得组织均匀，无缩松、针孔、夹渣的熔模铸件。低压浇注机的结构如图4所示，包括保温炉、密封坩埚、升液管和铸型，密封坩埚设于保温炉内，金属液置于密封坩埚内，升液管一端与金属液连通，另一端连通于铸型的型腔，型腔设有排气孔，密封坩埚设有进气口，金属液在压力作用下自下而上进入型腔内充型和凝固，具体为：升液阶段时间5s，压力150mbar；充型阶段时间5s，压力350 mbar，增压保压阶段时间3s，压力750 mbar，充型时间350±10s，补偿压力7 mbar。
具体地，步骤S3中，所述对所述模壳进行高温焙烧后预热，准备浇注，包括：采用300-330℃的低温模壳和690-700℃的低温浇注来消除铸件内部晶粒组织不一致性。
具体地，步骤S5中，对热处理后的熔模铸件的检测包括荧光渗透、X-RAY检测和尺寸检测。
具体地，步骤S5中，内孔加工后的尺寸公差为±0.025mm。
参照如图5和图6所示，可知利用本发明工艺能得到的均匀一致的阳极氧化表面，没有白斑，能使最终产品获得长期耐腐蚀的性能。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种消除铝合金熔模铸件加工后阳极氧化表面白斑的工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、获得模组：制造蜡模模具，获得蜡模；并按设计好的浇注系统将所述蜡模和浇口、浇道粘结在一起，获得熔模精密铸造用的模组；
步骤S2、制壳：组树所述模组，采用莫来砂、莫来粉制壳工艺对组树后的模组反复交替进行制壳，获得浇注所需的模壳；
步骤S3、铸件浇注：对所述模壳进行高温焙烧后预热，准备浇注；将铝合金料锭依次经熔化、除气处理后，得到温度为690-710℃的铝合金液，转移模壳至低压浇注机浇注，得到熔模铸件；
步骤S4、热处理：熔模铸件依次经过切割、打磨后，再依次进行固溶、过时效热处理，固溶温度为：527±14℃，过时效温度为：240-252℃；
步骤S5、机加工：热处理后的熔模铸件经检测合格后，采用车加工对铸件的内孔加工，获得机加工后的铸件；
步骤S6、硬质阳极氧化处理：对机加工后的铸件按所需铝阳极氧化标准进行硬质阳极氧化处理，氧化膜厚度0.0102-0.0203mm，氧化后加工表面氧化层均匀一致，无白斑；
所述蜡模模具能够使得熔模铸件的加工面增加1.5-2mm的加工余量；
步骤S2中，所述模壳的制壳层数为9.5层；
所述高温焙烧的温度大于1000℃，所述模壳经高温焙烧后转入400-420℃的电阻炉中进行预热；
步骤S3中，所述铝合金料锭为C355料锭，所述铝合金料锭经过电阻炉670-730℃的熔化后在氩气旋转除气设备除气，除气速度430-450r/min，除气流量10-14l/min，除气时间25-35分钟，去除铝合金液中的氢；
步骤S3中，浇注采用熔模低压浇注工艺，铸件在压力下充型和凝固；具体为：升液阶段时间5s，压力150 mbar；充型阶段时间5s，压力350 mbar，增压保压阶段时间3s，压力750mbar，充型时间350±10s，补偿压力7 mbar；
步骤S3中，所述对所述模壳进行高温焙烧后预热，准备浇注，包括：采用300-330℃的低温模壳和690-700℃的低温浇注来消除铸件内部晶粒组织不一致性。
2.根据权利要求1所述的一种消除铝合金熔模铸件加工后阳极氧化表面白斑的工艺，其特征在于，步骤S1中，所述浇注系统采用底注式浇注系统。
3.根据权利要求1所述的一种消除铝合金熔模铸件加工后阳极氧化表面白斑的工艺，其特征在于，步骤S5中，对热处理后的熔模铸件的检测包括荧光渗透、X-RAY检测和尺寸检测。
4.根据权利要求1所述的一种消除铝合金熔模铸件加工后阳极氧化表面白斑的工艺，其特征在于，步骤S5中，内孔加工后的尺寸公差为±0.025mm。
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