CN1739891A

CN1739891A - 铝基复合材料的真空吸浇制备方法

Info

Publication number: CN1739891A
Application number: CN 200510029888
Authority: CN
Inventors: 易宏展; 王浩伟; 马乃恒; 李险峰; 于敞
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2005-09-22
Filing date: 2005-09-22
Publication date: 2006-03-01

Abstract

一种铸造技术领域的铝基复合材料的真空吸浇制备方法，采用透气性好的石英、硅铝系耐火材料制备的熔模模壳，模壳固定安装于模壳固定套中，烘干后冷却；将模壳固定套固定于压板上，模壳固定套与压板中间有密封垫，将压板固定在下筒体上，浇注前模壳预热，模壳口通惰性气体保护，对密封型腔抽真空，达到真空动平衡后保持，将精炼好的金属液浇注到模壳型腔中，在真空下凝固，真空保持。本发明提出了铝基复合材料真空吸浇的铸造成形新方法，并将真空吸浇的方法应用到薄壁复杂铝基复合材料以及铝合金零件的制备中，解决了目前铝基复合材料所存在的成型问题，成型了薄壁、复杂的铝基复合材料铸件。

Description

铝基复合材料的真空吸浇制备方法

技术领域

本发明涉及的是一种铸造技术领域的制备方法，特别是一种铝基复合材料的真空吸浇的制备方法。

背景技术

真空吸浇是指金属液在重力和真空吸力双重作用力下，填充型腔的铸造工艺。铸造成形的特点是生产率高、成本低、可一次形成复杂的形状，因而成为金属零件毛坯制造中最重要的方法之一。铸造中使用最广泛的方法是普通砂型铸造和金属型铸造，因为金属液是直接充入空腔中冷却凝固的，又称为空型铸造；由于金属液是在大气环境下浇注的，因而高温金属液极易氧化吸气以及冷却凝固不均匀导致产生气孔、夹渣、缩孔、缩松、冷隔、裂纹等缺陷。近年来发展的消失模铸造采用发泡材料代替木模，造型后不取出模样，又称为实型铸造，该方法为了让负压尽快跑出而采用负压干砂型。该铸造工艺的优点是金属液在负压下浇注冷却凝固，消除了气孔和氧化夹杂，提高了金属液的充型能力。但是消失模铸造对发泡材料、表面耐火涂料、干砂粒度及分布、铸造合金熔点、冶炼温度、浇注温度、浇注速度、铸造箱真空度和抽气速度等工艺参数都有很高的要求，否则就会出现塌砂、夹砂、漏液、积炭、表面拉毛和粘砂等缺陷。

经对现有技术的文献检索发现，中国专利申请号：200410023505.6，发明名称：“一种砂型负压重力铸造方法”，该专利针对上述缺陷，在一个金属底座上，按照普通的砂型造型方法制作砂型，并将砂型制作在带有排气孔的金属护套内，盖上带有浇道口的压板形成铸件型腔，然后在砂型底部安装真空通道，边抽真空边浇注金属液，浇注后停止抽气。该工艺用金属护套替代普通砂型铸造中的砂箱，砂型型腔为空腔，消除了消失模泡沫塑料气化速度和分解的影响；但是该工艺主要适合成形铸铁零件，对于有色合金，实践表明，用该工艺制备铝合金铸件时，由于采用普通砂型透气性差的影响，砂型外又有金属护套，其型腔中的真空度提高不上去，不能成形薄壁复杂零件；采用边抽真空边浇注的工艺，难以成形铝合金，主要是因为铝合金密度较铸铁低很多，浇注时的夹杂和卷气缺陷难以控制。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的不足和缺陷，提供一种铝基复合材料真空吸浇制备方法，使其将真空吸浇的方法应用到铝基复合材料零件的制备中，用来解决复合材料难成形的问题，可以制备薄壁、复杂的铝基复合材料铸件。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明采用透气性好的石英、硅铝系耐火材料制备的熔模模壳，模壳固定安装于模壳固定套中，烘干后冷却；将模壳固定套固定于压板上，将压板固定在下筒体上，浇注前模壳预热，模壳口通惰性气体保护，对密封型腔抽真空，达到真空动平衡后保持，将精炼好的金属液浇注到模壳型腔中，在真空下凝固，真空保持。

为了便于金属液充型，使用时将模壳预热到温度为100～600℃。

将模壳与模壳固定套置于压板上，模壳固定套与压板之间有密封垫，这样模壳外腔与下筒体就组成了一个密封型腔。

采用的惰性气体为N₂和Ar₂，达到真空动平衡后的真空度为：-0.1～-0.08Mpa，保持动平衡时间为1～15min，

将精炼好的金属液用浇包浇注到模壳型腔中，在真空下凝固，真空保持1～15min。

本发明采用惰性气体，可以保护复合材料不被氧化和阻止吸氢；抽真空时，由于模壳具有透气性，不能达到高真空，因此采用达到真空动平衡；液态金属在浇入模壳型腔后，在重力和真空吸力的作用下，充填能力强，便于成形。

铝基复合材料因为其成形困难而难以推广应用，对于结构复杂、大型薄壁和质量要求高的铸件，采用普通重力铸造的方法往往难以成形复合材料，常常需要采用真空吸铸、差压铸造、调压铸造等特种铸造工艺，其中：铝合金采用调压铸造成形可以取得很好的效果，但是由于方法控制相对复杂，不适合大量工业生产。本发明提出的真空吸浇工艺具有显著提高金属利用率、生产率高，易于实现机械化、自动化和规模化，铸件质量好及显著改善金属充填能力等优点。

本发明方法使用熔模模壳，其本身具有一定的强度可以承受内外型腔的压差；采用较大的密封型腔可以保证模壳外的真空度足够高，因而模壳内的真空度也相应提高；由石英、硅铝系耐火材料制备的熔模模壳，不易破损和剥落，可以保证铸件质量，本发明可用于小尺寸的复杂薄壁铝基复合材料零件的成型。

附图说明

图1为本发明采用的装置结构示意图

图1中：1.保护气体，2.浇包，3.模壳固定套，4.压板，5.密封垫，6.模壳，7.下筒体，8.真空通道。

具体实施方式

结合附图和本发明的内容提供以下实施例，

实施例1：

采用透气性好的石英、硅铝系耐火材料制备的熔模模壳，将模壳6固定于模壳固定套3中，烘干后冷却；将模壳固定套3固定于压板4上，模壳固定套3与压板4中间有密封垫5，将压板4固定在下筒体上，浇注前模壳6预热到温度600℃。在模壳口通入氮气保护，抽真空到-0.1Mpa，真空动平衡保持时间2min，将10wt.％TiB_2p/ZL109复合材料用浇包2浇入模壳，保持真空1min，实现了复合材料薄壁复杂零件的真空吸浇。

实施例2：

采用透气性好的石英、硅铝系耐火材料制备的熔模模壳，将模壳6固定于模壳固定套3中，烘干后冷却；将模壳固定套3固定于压板4上，模壳固定套3与压板4中间有密封垫5，将压板4固定在下简体上，浇注前模壳6预热到温度300℃。在模壳口通入氮气保护，抽真空到-0.08Mpa，真空动平衡保持时间15min，将10wt.％TiB_2p/ZL109复合材料用浇包2浇入模壳，保持真空8min，实现了复合材料薄壁复杂零件的真空吸浇。

实施例3：

采用透气性好的石英、硅铝系耐火材料制备的熔模模壳，将模壳6固定于模壳固定套3中，烘干后冷却；将模壳固定套3固定于压板4上，模壳固定套3与压板4中间有密封垫5，将压板4固定在下简体上，浇注前模壳6预热到温度100℃。在模壳口通入氮气保护，抽真空到-0.09Mpa，真空动平衡保持时间5min，将ZL305复合材料用浇包2浇入模壳，保持真空15min，实现了ZL305合金薄壁复杂零件的真空吸浇。

Claims

1、一种铝基复合材料的真空吸浇制备方法，其特征在于：采用石英、硅铝系耐火材料制备的熔模模壳，模壳固定安装于模壳固定套中，烘干后冷却；将模壳固定套固定于压板上，将压板固定在下筒体上，浇注前模壳预热，模壳口通惰性气体保护，对密封型腔抽真空，达到真空动平衡后保持，将精炼好的金属液浇注到模壳型腔中，在真空下凝固，真空保持。

2、根据权利要求1所述铝基复合材料的真空吸铸制备方法，其特征是，所述的模壳，其预热温度为100～600℃。

3、根据权利要求1或者2所述铝基复合材料的真空吸铸制备方法，其特征是，所述的模壳，其固定套与压板之间安装有密封垫。

4、根据权利要求1所述铝基复合材料的真空吸铸制备方法，其特征是，惰性气体为N₂和Ar₂。

5、根据权利要求1所述铝基复合材料的真空吸铸制备方法，其特征是，达到真空动平衡后的真空度为：-0.1～-0.08Mpa，保持动平衡时间为1～15min。

6、根据权利要求1所述铝基复合材料的真空吸铸制备方法，其特征是，将精炼好的金属液用浇包浇注到模壳型腔中，在真空下凝固，真空保持1～15min。