专利名称：一种薄壁铝合金铸件铸造方法
技术领域：
本发明涉及铝合金铸件铸造技术领域，特别提供了一种薄壁铝合金铸件铸造方法。
背景技术：
目前，复杂、薄壁、精密铸件的铸造成形工艺主要有:砂型铸造、石膏型铸造、熔模精密铸造等。采用传统的重力铸造方法生产铸件的力学性能、内部质量、尺寸精度等往往达不到技术指标要求，并且会产生浇不足、冷隔等缺陷，而得不到完好的铸件。因此，根据铸件的具体特征及技术指标要求选择适合的铸造成形工艺十分重要。我公司铸造方法主要有普通砂型、金属型和熔模铸造，由于普通砂型和金属型铸造不能实现零件薄壁和精密的要求，因此只有采用熔模铸造工艺方法。熔模铸造的优点:铸件有着很高的尺寸精度和表面光洁度，尺寸精度一股可达CT4一6。缺点:铝合金铸件内部组织致密度和性能不高，对于复杂薄壁铝合金铸件在清理硅酸乙酯模壳时容易碰伤铸件。铝合金离心通风器铸件熔模铸造在常态下浇注，出现难点问题如下:A)为保证浇注充满型腔需要预热模壳，但模壳冷却速度随之减慢，导致铸件针孔随之变大，晶粒随之变粗，并易产生缩松、裂纹。B)熔模模壳强度较高，而铝合金机械性能比钢件较低，在脱壳机震动模壳时容易把铝铸件震坏，因此脱壳清理困难。如果为保证清除模壳而降低模壳强度，又会发生浇注中模壳破裂跑火现象。
人们迫切希望获得一种技术效果优良的薄壁铝合金铸件铸造方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种技术效果优良的薄壁铝合金铸件铸造方法。本发明提供了一种薄壁铝合金铸件铸造方法，薄壁铝合金铸件尺寸公差±0.3mm,相对中心对称度0.15，铸件表面粗糙度Ra < 3.2 ;其特征在于:所述薄壁铝合金铸件铸造方法的内容要求依次具体是:I)采用底注式浇注系统提高稳流，防止夹渣；具体要求是:采用底注式浇注系统，直浇道具体为“鹅形直浇道”使合金流动平稳，避免产生氧化夹渣；内浇口设计成环形，放在叶片底部利于充型和防止浇口过热；冒口放在上部，使铸件形成上厚下薄的结构，增加冒口的补缩作用，如图2 ；2)筛选合理的模壳预热温度和浇注温度以提高冷却速度:工艺参数试验主要包括模壳预热温度和合金浇注温度，目的是通过调整模壳预热温度和浇注温度，保证铸件充满的同时减小针孔、缩松、裂纹产生；模壳预热温度为500°C 800°C ;其中500°C、600°C温度偏低，铸件没浇满；800°C温度偏高，晶粒组织粗大；而650°C、70(TC缺陷较少；合金浇注温度在730°C 740°C之间；因此模壳预热温度为650°C和合金浇注温度为735°C可以正式生产；3)筛选模壳厚度，保证模壳浇注和脱壳强度:
确定合适的模壳层数，使浇注铸件后模壳残余强度尽量低些被彻底清除掉；试验模壳为5层 3层；2层模壳由于强度低，在搬运中损坏没能试验；3层模壳经过试验证明浇注强度和残余强度较合适，通过振动机可将铸件大部分模壳脱掉，但是叶片根部空间狭小模壳振动不掉，需要手工清理模壳；4)通过在压力釜中凝固提高内部组织致密性:由于熔模铸造的模壳在浇注时需要预热到650 700° C温度，使得铸件冷却速度减慢，在正常I个大气压下凝固铸件针孔容易超出标准，并且晶粒组织粗大，使力学性能的降低；因此控制针孔等级来保证铝合金铸件品质是非常重要的；在压力釜中加压凝固，使金属液受压时增加气体在固相合金中的溶解度，使析出的分子氢减少，从而改善铸件内的针孔度；利用现有砂型压力釜设备；具体是进行0.4MPa压力10分钟保压凝固，X光和荧光检查铸件针孔度2级，内部质量符合技术标准；压力釜铸造设备不意图如图3。所述薄壁铝合金铸件铸造方法，优选要求是:筛选合理的模壳预热温度和浇注温度以提高冷却速度时满足下述要求:模壳预热温度为630°C 680°C ;合金浇注温度在732°C 738°C之间。本发明所述薄壁铝合金铸件铸造方法适用航空、航天、汽车、船舶、兵器、电子等行业领域的关键零部件；例如:飞机发动机离心通风器、转子，汽车增压器叶轮等。优质薄壁铝合金离心通风器铸件研制设备是普通熔模生产线和砂型铸造压力釜。通过科研试验解决由于模壳冷却速度慢和脱壳困难产生的针孔、缩松、夹渣、变形等缺陷问题。研究项目包括，筛选了 合理的模壳预热温度和浇注温度以提高冷却速度，通过在压力釜中凝固提高内部组织致密性，采用了底注式浇注系统提高稳流防止夹渣。用普通熔模生产线和砂型铸造压力釜研制试验的工艺技术图形和数据参数是此技术核心，它们包括浇注系统图形，浇注时模壳预热温度，合金浇注温度，模壳采用型壳工艺，模壳在压力釜屮浇注压力和保压凝固时问。因内外航空、航天、汽车、船舶、兵器、电子等行业为追求零部件结构合理、质量轻量化等，对复杂薄壁铝合金铸件的需求将会越来越大，薄壁铸件成形技术的要求必将越来越闻。我国在复杂、薄壁、精密铝合金铸件研究及生产方面己取得很大进展，但在金属型、石膏型、熔模铸造等技术及设备的开发上与世界最高水平差距较大。因此，利用现有设备和工艺技术生产优质薄壁铝合金铸件具有广阔的市场空间，同时为今后的复杂薄壁铝合金发展奠定技术基础。
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明:图1为离心通风器铸件3维图形；图2为底注式浇注系统示意图；图3为压力釜铸造设备示意图。
具体实施方式
附图表及含义如下:鹅形直浇道1、环形内浇口 2、铸件3、冒口 4、支撑板5、压力储能罐6、唤起源7、控制阀门8、压力传感器9、浇注盖10、铸型11、加压舱12、舱门13。实施例1一种薄壁铝合金铸件铸造方法，薄壁铝合金铸件尺寸公差±0.3mm,相对中心对称度0.15，铸件表面粗糙度Ra < 3.2 ;所述薄壁铝合金铸件铸造方法的内容要求依次具体是:I)采用底注式浇注系统提高稳流，防止夹渣；具体要求是:采用底注式浇注系统，直浇道具体为“鹅形直浇道”使合金流动平稳，避免产生氧化夹渣；内浇口设计成环形，放在叶片底部利于充型和防止浇口过热；冒口放在上部，使铸件形成上厚下薄的结构，增加冒口的补缩作用，如图2 ；2)筛选合理的模壳预热温度和浇注温度以提高冷却速度:工艺参数试验主要包括模壳预热温度和合金浇注温度，目的是通过调整模壳预热温度和浇注温度，保证铸件充满的同时减小针孔、缩松、裂纹产生；模壳预热温度为650°C ；合金浇注温度在735 °C ；3)筛选模壳厚度，保证模壳浇注和脱壳强度:确定合适的模壳层数，使浇注铸件后模壳残余强度尽量低些被彻底清除掉；试验模壳为3层；通过振动机可将铸件大部分模壳脱掉,但是叶片根部空间狭小模壳振动不掉，需要手工清理模壳；4)通过在压力釜中凝固提高内部组织致密性:·
由于熔模铸造的模壳在浇注时需要预热到650 700° C温度，使得铸件冷却速度减慢，在正常I个大气压下凝固铸件针孔容易超出标准，并且晶粒组织粗大，使力学性能的降低；因此控制针孔等级来保证铝合金铸件品质是非常重要的；在压力釜中加压凝固，使金属液受压时增加气体在固相合金中的溶解度，使析出的分子氢减少，从而改善铸件内的针孔度；利用现有砂型压力釜设备；具体是进行0.4MPa压力10分钟保压凝固，X光和荧光检查铸件针孔度2级，内部质量符合技术标准；压力釜铸造设备不意图如图3。本实施例壁铝合金铸件铸造方法适用航空、航天、汽车、船舶、兵器、电子等行业领域的关键零部件；例如:飞机发动机离心通风器、转子，汽车增压器叶轮等。优质薄壁铝合金离心通风器铸件研制设备是普通熔模生产线和砂型铸造压力釜。通过科研试验解决由于模壳冷却速度慢和脱壳困难产生的针孔、缩松、夹渣、变形等缺陷问题。研究项目包括，筛选了合理的模壳预热温度和浇注温度以提高冷却速度，通过在压力釜中凝固提高内部组织致密性，采用了底注式浇注系统提高稳流防止夹渣。用普通熔模生产线和砂型铸造压力釜研制试验的工艺技术图形和数据参数是此技术核心，它们包括浇注系统图形，浇注时模壳预热温度，合金浇注温度，模壳采用型壳工艺，模壳在压力釜屮浇注压力和保压凝固时问。因内外航空、航天、汽车、船舶、兵器、电子等行业为追求零部件结构合理、质量轻量化等，对复杂薄壁铝合金铸件的需求将会越来越大，薄壁铸件成形技术的要求必将越来越闻。我国在复杂、薄壁、精密铝合金铸件研究及生产方面己取得很大进展，但在金属型、石膏型、熔模铸造等技术及设备的开发上与世界最高水平差距较大。因此，利用现有设备和工艺技术生产优质薄壁铝合金铸件具有广阔的市场空间，同时为今后的复杂薄壁铝合金发展奠定技术基础。铝合金离心通风器铸件工艺试验进行N个炉批号，生产的铸件各项技术指标合格，己交付使用。工艺试验内容包括4个方面:浇注系统试验、工艺参数试验、模壳厚度试验和在压力釜中凝固试验。对铸件表面质量和内部质量进行了检测，并且完成铸件尺寸划线。本实施例为最优效果的实施例。实施例2本实施例与实施例1内容基本相同,其不同之处主要在于:筛选合理的模壳预热温度和浇注温度以提高冷却速度过程中:模壳预热温度为6300C ;合金浇注温度在730°C ；筛选模壳厚度，保证模壳浇注和脱壳强度的过程中:确定合适的模壳层数为4层。实施例3本实施例与实施例1内容基本相同，其不同之处主要在于:筛选合理的模壳预热温度和浇注温度以提高冷却速度过程中:模壳预热温度为6800C ;合金浇注温度在740°C ；筛选模 壳厚度，保证模壳浇注和脱壳强度的过程中:确定合适的模壳层数为5层。实施例4本实施例与实施例1内容基本相同，其不同之处主要在于:筛选合理的模壳预热温度和浇注温度以提高冷却速度的过程中:模壳预热温度为648 0C ;合金浇注温度在736 °C ；筛选模壳厚度，保证模壳烧注和脱壳强度的过程中:确定合适的模壳层数为2层。
权利要求
1.一种薄壁铝合金铸件铸造方法，薄壁铝合金铸件尺寸公差±0. 3mm，相对中心对称度O. 15，铸件表面粗糙度Ra < 3. 2 ;其特征在于所述薄壁铝合金铸件铸造方法的内容要求依次具体是 1)采用底注式浇注系统提高稳流，防止夹渣；具体要求是 采用底注式浇注系统，直浇道具体为“鹅形直浇道”使合金流动平稳，避免产生氧化夹渣；内浇口设计成环形，放在叶片底部利于充型和防止浇口过热；冒口放在上部，使铸件形成上厚下薄的结构，增加冒口的补缩作用； 2)筛选合理的模壳预热温度和浇注温度以提高冷却速度 模壳预热温度为500°C 800°C ;合金浇注温度在730°C 740°C之间； 3)筛选模壳厚度，保证模壳浇注和脱壳强度 确定合适的模壳层数为5层 3层； 4)通过在压力釜中凝固提高内部组织致密性 在压力釜中加压凝固，使金属液受压时增加气体在固相合金中的溶解度，使析出的分子氢减少，从而改善铸件内的针孔度；具体是进行O. 4MPa压力10分钟保压凝固。
2.按照权利要求I所述薄壁铝合金铸件铸造方法，其特征在于 筛选合理的模壳预热温度和浇注温度以提高冷却速度时满足下述要求模壳预热温度为630°C 680°C ;合金浇注温度在732°C 738°C之间。
全文摘要
一种薄壁铝合金铸件铸造方法，薄壁铝合金铸件尺寸公差±0.3mm，相对中心对称度0.15，铸件表面粗糙度Ra≤3.2；其特征在于所述薄壁铝合金铸件铸造方法的内容要求依次具体是1)采用底注式浇注系统提高稳流，防止夹渣；2)筛选合理的模壳预热温度和浇注温度以提高冷却速度；3)筛选模壳厚度，保证模壳浇注和脱壳强度；4)通过在压力釜中凝固提高内部组织致密性。本解决了由于模壳冷却速度慢和脱壳困难产生的针孔、缩松、夹渣、变形等缺陷问题；铸件内部组织致密性好，对设备要求低，为今后的复杂薄壁铝合金发展奠定了技术基础。
文档编号B22D27/09GK103252453SQ201310199840
公开日2013年8月21日 申请日期2013年5月24日 优先权日2013年5月24日
发明者陈志 , 王铁军, 倪伟, 张丙岩 申请人:沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司