CN1911563A - 大型薄壁回旋体高强度铝合金铸件铸造方法 - Google Patents
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Abstract
一种大型薄壁回旋体高强度铝合金铸件铸造方法，主要技术特征是它按下述步骤进行：A.金属模制作：根据铸件图纸要求，制作形成铸件内腔的钢模；B.型砂配制：面砂用100目～200目的红砂；C.造型：铸型内腔由涂上涂料并烘干后的钢模拼接形成，外表面由100目～200目的红砂形成；D.熔炼中间合金：用精铝锭及纯金属，按要求选取工艺参数，配制成铝铜、铝锰、铝钛、铝镉中间合金；E.熔炼：把坩埚预热至200～250℃，在坩埚底部加入回炉料、纯铝、中间合金；熔化后用六氯乙烷精炼；精炼后静置，浇注产品；F.热处理：固溶化处理加完全人工时效。具有质量可控性好，合格率高，成本低等特点。
Description
技术领域：本发明涉及到一种金属型和砂型相结合的铸造工艺，它适用于铸造大型薄壁回旋体铸件。
背景技术：在背景技术中，高强度铝合金(ZL204A)铸造工艺主要有两种：一是金属型铸造，是在重力下，将熔融金属或合金，浇入金属材料制成的铸型内获得铸件的工艺方法，这种铸造方法因金属型本身没有退让性，铸件形成裂纹的倾向性较大，生产大型、薄壁、回旋体高强度铝合金铸件难度大。不仅制造金属型周期长、成本高，且铸件退模困难、易开裂，废品率高。二是砂型铸造，它虽然能生产各种形状、大小、复杂的铸件，但生产的铸件尺寸精度及表面光洁度较低，生产大型、薄壁、回旋体高强度铝合金铸件困难大，质量可控性和稳定性差，废品率高。为克服这些缺陷，对大型薄壁回旋体高强度铝合金铸件铸造方法进行研究。
发明内容：本发明所要解决的技术问题是要提供一种大型薄壁回旋体高强度铝合金铸件铸造方法，它能有效地铸造大型、薄壁、回旋体高强度铝合金(ZL204A)铸件，且质量可控性和稳定性好，合格率高，成本低。
本发明解决其技术问题采用的工艺方法是按下述步骤进行的：
A、金属模制作：根据不同回旋体铸件图纸要求，制作形成铸件内腔的钢模(钢模厚度视铸件形状确定)，然后将钢模分成若干小块，块与块之间的间隙为2mm～5mm；
B、型砂配制：背砂原砂粒度为50目～100目，水份4.5％～5.0％，湿压强度0.7Mpa～0.8MPa，透气率＞30％；面砂用100目～200目的红砂；
C、造型：铸型内腔由涂上涂料并烘干后的钢模拼接形成，外表面由100目～200目的红砂形成；
D、熔炼中间合金：熔炼铝铜(AlCu50A)、铝锰(AlMn10A)、铝钛(AlTi5A)、铝镉(AlCd3A)中间合金；用精铝锭(含Al99.95％GB/T8644-2000)及纯金属，按表1选取工艺参数，配制成适合高强度铝合金生产的铝铜(AlCu50A)、铝锰(AlMn10A)、铝钛(AlTi5A)、铝镉(AlCd3A)中间合金；所有中间合金中杂质含量Si≤0.04％、Fe≤0.04％，所有中间合金用专用模具浇成块状备用；
表1 中间合金配制工艺参数
| 牌号 | 配料(％) | 原材料 | 料块大小/mm | 熔炼温度/℃ | 浇注温度/℃ |
| AlCu50A | Cu 45～55 | 阴极铜 | ≤100×100 | 950～1000 | 700～750 |
| AlMn10A | Mn 9～11 | 电解金属锰 | 10～15 | 1000～1050 | 850～900 |
| AlTi5A | Ti 4.5～6 | 钛白粉 | 粉状 | 1100～1150 | 900～950 |
| AlCd3A | Cd 2.5～3.5 | 金属镉 | ≤50×100 | 850～900 | 700～750 |
E、熔炼：在燃油炉中将石墨坩埚预热至(200～250)℃，然后在坩埚底部加入回炉料、纯铝、铝锰中间合金；熔化后加入铝铜和铝镉中间合金；在715℃～730℃加入Al-Ti中间合金，搅拌(5～8)min；熔化后用六氯乙烷精炼(精炼剂用铝箔分包成100g的小包，使用前于熔炉旁预热；精炼剂加入量为0.5％，精炼温度为710℃～720℃，精炼时间3min)；精炼后静置，静置时间为(8～10)min；精炼、静置完毕后升温至730℃，扒渣干净；先浇试棒再浇产品，浇注时保持平稳，浇注温度保持在708℃～720℃，浇注时挡渣；浇注1小时后进行除砂清理，除砂时将每箱的钢模分开收集，以便下次使用；
F、热处理：固溶化处理加完全人工时效；固溶化处理工艺是加热至535±5℃，保温7h；再加热至545±5℃，保温10h，出炉产品放入(60～80)℃水中冷却；时效工艺是加热至175±5℃，保温5h，出炉空冷。
所述的型砂配制中的背砂原砂粒度可为60目、75目、90目，面砂可用120目、150目、190目的红砂。
本发明同背景技术相比所产生的积极效果：
1、由于综合利用金属型铸造和砂型铸造各自的优点，故能铸造生产出优质、经济的大型、薄壁回旋体高强度铝合金铸件。
2、采用钢模形成铸件内表面、较细的红砂形成铸件外表面，加快了铸件的冷却，提高了铸件内部质量，提高了表面光洁度和尺寸精度；消除了金属型铸造生产高强度铝合金铸件易出现裂纹、出模困难的弊端，降低了成本，提高了产品质量。
3、采用精铝锭配制成中间合金用于熔炼，所用原材料价格低廉，来源广泛，降低了高强度铝合金铸造成本。
附图说明：图1是本发明的工艺方法流程图。
具体实施方式：参看附图1，本发明的工艺方法分为八道工序。一、制模：根据不同回旋体铸件图纸要求，制作形成铸件内腔的钢模及造型用铝合金金属模。二、型砂配制：配砂顺序为放干料→干混→加水→湿混→放砂→松砂(过6眼筛)→装桶；背砂要求原砂粒度50目～100目，水份4.5％～5.0％，湿压强度0.7Mpa～0.8MPa，透气率＞30％；面砂要求用100目～200目的红砂作面砂。三、造型：铸件内腔由涂上涂料并烘干后的钢模拼接形成，铸件外表面由100目～200目的红砂作面砂形成。四、熔炼中间合金：用精铝锭(含Al99.95％ GB/T8644-2000)及纯金属，按表1选项取工艺参数，配制成适合高强度铝合金生产的铝铜(AlCu50A)、铝锰(AlMn10A)、铝钛(AlTi5A)、铝镉(AlCd3A)中间合金；镉金属应按表1的工艺制成铝镉中间合金加入，不能在熔炼中直接加入镉金属。五、熔炼：在燃油炉中将石墨坩埚预热至(200～250)℃，然后在坩埚底部加入回炉料、纯铝、铝锰中间合金；熔化后加入铝铜和铝镉中间合金；在715℃～730℃加入Al-Ti中间合金，搅拌(5～8)min。熔化后用六氯乙烷精炼(精炼剂用铝箔分包成100g的小包，使用前于熔炉旁预热；精炼剂加入量为0.5％，精炼温度为710℃～720℃，精炼时间约3min)。精炼后静置，静置时间为(8～10)min；精炼、静置完毕后升温至730℃，扒渣干净。六、浇注：浇注时尽量保持平稳，浇注温度保持在708℃～720℃，并挡渣。七、清理：产品浇注1h后方可打箱除砂，除砂时将钢模收齐备用。八、热处理：固溶化处理加完全人工时效。固溶化处理工艺是加热至535±5℃，保温7h；再加热至545±5℃，保温10h，出炉产品放入(60～80)℃水中冷却。时效工艺是加热至175±5℃，保温5h，出炉空冷。该工艺可铸造出高表面质量、大型、薄壁回旋体高强度铝合金铸件，表面粗糙度达到6.4um以下，抗拉强度达到440MPa～490MPa。
Claims (10)
1、一种大型薄壁回旋体高强度铝合金铸件铸造方法，其特征在于它是按下述步骤进行的：
A、金属模制作：根据不同回旋体铸件图纸要求，制作形成铸件内腔的钢模(钢模厚度视铸件形状确定)，然后将钢模分成若干小块，块与块之间的间隙为2mm～5mm；
B、型砂配制：背砂原砂粒度为50目～100目，水份4.5％～5.0％，湿压强度0.7Mpa～0.8MPa，透气率＞30％；面砂用100目～200目的红砂；
C、造型：铸型内腔由涂上涂料并烘干后的钢模拼接形成，外表面由100目～200目的红砂形成；
D、熔炼中间合金：熔炼铝铜(AlCu50A)、铝锰(AlMn10A)、铝钛(AlTi5A)、铝镉(AlCd3A)中间合金；用精铝锭(含Al99.95％GB/T8644-2000)及纯金属，按表1选取工艺参数，配制成适合高强度铝合金生产的铝铜(AlCu50A)、铝锰(AlMn10A)、铝钛(AlTi5A)、铝镉(AlCd3A)中间合金；所有中间合金中杂质含量Si≤0.04％、Fe≤0.04％，所有中间合金用专用模具浇成块状备用；
E、熔炼：在燃油炉中将石墨坩埚预热至(200～250)℃，然后在坩埚底部加入回炉料、纯铝、铝锰中间合金；熔化后加入铝铜和铝镉中间合金；在715℃～730℃加入
Al-Ti中间合金，搅拌(5～8)min；熔化后用六氯乙烷精炼(精炼剂用铝箔分包成100g的小包，使用前于熔炉旁预热；精炼剂加入量为0.5％，精炼温度为710℃～720℃，精炼时间3min)；精炼后静置， 表1中间合金配制工艺参数
牌号
配料(％)
原材料
料块大小/mm
熔炼温度/℃
浇注温度/℃
AlCu50A
Cu 45～55
阴极铜
≤100×100
950～1000
700～750
AlMn10A
Mn 9～11
电解金属锰
10～15
1000～1050
850～900
AlTi5A
Ti 4.5～6
钛白粉
粉状
1100～1150
900～950
AlCd3A
Cd 2.5～3.5
金属镉
≤50×100
850～900
700～750
静置时间为(8～10)min；精炼、静置完毕后升温730℃，扒渣干净；先浇试棒再浇产品，浇注温度保持在708℃～720℃，浇注时挡渣；浇注1小时后进行除砂清理，除砂时将每箱的钢模分开收集，以便下次使用；
F、热处理：固溶化处理加完全人工时效；固溶化处理工艺是加热至535±5℃，保温7h；再加热至545±5℃，保温10h，出炉产品放入(60～80)℃水中冷却；时效工艺是加热175±5℃，保温5h，出炉空冷。
2、根据权利要求1所述的一种大型薄壁回旋体高强度铝合金铸件铸造方法，其特征在于所述的型砂配制中的背砂原砂粒度为60目，面砂用120目的红砂。
3、根据权利要求1所述的一种大型薄壁回旋体高强度铝合金铸件铸造方法，其特征在于所述的型砂配制中的背砂原砂粒度为75目，面砂用150目的红砂。
4、根据权利要求1所述的一种大型薄壁回旋体高强度铝合金铸件铸造方法，其特征在于所述的型砂配制中的背砂原砂粒度为90目，面砂用180目的红砂。
5、根据权利要求1所述的一种大型薄壁回旋体高强度铝合金铸件铸造方法，其特征在于所述的型砂配制中的背砂原砂粒度为60目，面砂用180目的红砂。
6、根据权利要求1所述的一种大型薄壁回旋体高强度铝合金铸件铸造方法，其特征在于所述的型砂配制中的背砂原砂粒度为75目，面砂用120目的红砂。
7、根据权利要求1所述的一种大型薄壁回旋体高强度铝合金铸件铸造方法，其特征在于所述的型砂配制中的背砂原砂粒度为60目，面砂用150目的红砂。
8、根据权利要求1所述的一种大型薄壁回旋体高强度铝合金铸件铸造方法，其特征在于所述的型砂配制中的背砂原砂粒度为75目，面砂用180目的红砂。
9、根据权利要求1所述的一种大型薄壁回旋体高强度铝合金铸件铸造方法，其特征在于所述的型砂配制中的背砂原砂粒度为90目，面砂用120目的红砂。
10、根据权利要求1所述的一种大型薄壁回旋体高强度铝合金铸件铸造方法，其特征在于所述的型砂配制中的背砂原砂粒度为90目，面砂用150目的红砂。
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