一种控制熔模铸件凝固与冷却的方法
【专利摘要】一种控制熔模铸件凝固与冷却的方法，步骤为：1）在形成铸件和相应浇注系统的蜡模表面制备多层内型壳，以达到预设的强度；2）在内型壳外，需要改变铸件凝固与冷却的部分，粘接用于制备加热/冷却腔和相应浇注通道的加热/冷却腔蜡模，并在该加热/冷却腔蜡模与已制备的内型壳外继续制备多层外型壳，直至达到足够的强度；3）对型壳进行脱蜡及焙烧，获得具有铸件浇注系统与型腔以及加热/冷却腔和其浇注通道的整体型壳；4）铸件金属液浇注前或后在加热/冷却腔中浇注特定温度和成分的金属液，以局部改变铸件冷却速度；本发明可根据不同金属及铸件形状设计加热/冷却腔的随型形状，可靠性强，操作简单，能够解决熔模铸件凝固与冷却过程控制困难的问题。
【专利说明】一种控制熔模铸件凝固与冷却的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及熔模铸件凝固控制领域，具体涉及一种控制熔模铸件凝固与冷却的方法。
【背景技术】
[0002]熔模铸件特别适用于制造结构复杂、尺寸精确、表面光洁的高熔点合金薄壁铸件和整体铸件。但随着铸件结构的日益复杂化及对铸件质量要求的提高，铸件仅仅成型已难以满足需求，控制铸件的凝固冷却过程成为熔模铸造的重要课题。
[0003]目前熔模铸造凝固冷却过程控制i的相关报告并不多。由于型壳在浇注前会预热到一定温度，熔模铸造不能像砂铸那样在铸型中加设冷铁改变凝固过程。有研究使用吹风冷却改变型壳局部的凝固冷却过程，但该方法受吹气速度、吹气距离、吹气量等众多因素影响，现场实施的重复性差，难以保证每个铸件都达到预期的冷却效果。而一些特殊的浇注环境，如真空环境，离心环境等，难以使用吹风冷却的方法。
【发明内容】
[0004]为了解决上述现有工艺存在的问题，本发明的目的在于提供一种控制熔模铸件凝固与冷却的方法，具有控制精度高、可靠性高的特点。
[0005]为达到以上目的，本发明采用如下技术方案:
[0006]一种控制熔模铸件凝固与冷却的方法，通过在熔模铸件特定部位制作附加腔，在附加腔内浇注冷却用金属液来控制铸件的凝固与冷却过程，具体包括如下步骤:
[0007]步骤1:在形成铸件和相应浇注系统的蜡模I表面制备多层内型壳2，以达到预设的强度；
[0008]步骤2:在内型壳2外、需要改变铸件凝固与冷却的部分，粘接用于制备加热/冷却腔和其浇注通道用的加热/冷却腔蜡模3，并在该加热/冷却腔蜡模3与内型壳2外继续制备多层外型壳4，直至达到足够的强度；
[0009]步骤3:对内型壳2及外型壳4组成的整体型壳5进行脱蜡及焙烧，获得具有铸件浇注系统与型腔6和加热/冷却腔和其浇注通道7的整体型壳5 ；
[0010]步骤4:铸件金属液8浇注前，在加热/冷却腔和其浇注通道7中浇注冷却用金属液9，以局部改变型壳温度；或铸件浇注或冷却过程中，在加热/冷却腔和其浇注通道7中浇注冷却用金属液9，t以局部改变铸件冷却速度。
[0011]所使用的浇注及冷却环境为大气环境或真空环境。
[0012]本发明的优点如下:
[0013]I)采用本发明可以精R确可靠地控制铸件的凝固冷却过程。加热/冷却腔的设计具有很高的灵活性，通过合理设计加热/冷却腔、合理选择加热/冷却金属，可实现各种金属、各种形状铸件的凝固冷却过程控制。
[0014]2)本发明对铸件凝固冷却过程的控制可操作性强，具有很高的重复度和可预测性，不会显著增加型壳制备过程的难度和制备周期，能够实现批量生产，并可用数值模拟等方式得到预期效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明型壳制备与脱蜡过程的示意图。
[0016]图2为本发明实现浇注铸件金属液前局部改变冷却条件的工艺过程示意图。
[0017]图3为本发明实现浇注铸件金属液后局部改变冷却条件时的工艺过程示意图。
【具体实施方式】
[0018]以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步的详细描述。
[0019]以使用锡铋合金作为冷却金属，浇注铝合金熔模铸件的过程为例。
[0020]如图1所示，在铸件的蜡模丨表面制备两层面层、一层过渡层、一层背层组成具有预设强度的内型壳2;
[0021]在内型壳2外，需要改变铸件凝固与冷却的部分，用液态蜡粘接用于制备加热/冷却腔和其浇注通道用的加热/冷却腔蜡模3。在该加热/冷却腔蜡模3与内型壳2外继续制备四层背层组成具有足够强度的外型壳4 ;
[0022]对内型壳2及外型壳4组成的整体型壳5进行脱蜡，并焙烧，获得具有铸件浇注系统与型腔6和加热/冷却腔和其浇注系统7的整体型壳5 ；
[0023]如图2，在浇注铝合金前，在已预热至500°C的型壳的加热/冷却腔和其浇注通道7中浇注温度为200R°C的锡铋合金，以局部降低型壳温度；再在铸件浇注系统及型腔6中浇注温度为700°C的铝合金，待完全冷却后清壳，得到铝合金铸件及与铸件通过型壳材料隔绝开的锡铋合金冷却材料。
[0024]或者如图3所示，在铸件浇注系统及型腔6中浇注温度为700°C的铝合金，再在加热/冷却腔和其浇注通道7中浇注温度为200°C的锡铋合金，以局部降低型壳温度，待完全冷却后清壳，得到铝合金铸件及与铸件通过型壳材料隔绝开的锡铋合金冷却材料。
【权利要求】
1.一种控制熔模铸件凝固与冷却的方法，其特征在于:通过在熔模铸件特定部位制作附加腔，在附加腔内浇注冷却用金属液来控制铸件的凝固与冷却过程，具体包括如下步骤: 步骤1:在形成铸件和相应浇注系统的蜡模(I)表面制备多层内型壳(2)，以达到预设的强度； 步骤2:在内型壳(2)外、需要改变铸件凝固与冷却的部分，粘接用于制备加热/冷却腔和其浇注通道用的加热/冷却腔蜡模(3)，并在该加热/冷却腔蜡模(3)与内型壳(2)外继续制备多层外型壳(4)，直至达到足够的强度； 步骤3:对内型壳(2)及外型壳(4)组成的整体型壳(5)进行脱蜡及焙烧，获得具有铸件浇注系统与型腔(6)和加热/冷却腔和其浇注通道(7)的整体型壳(5)； 步骤4:铸件金属液(8)浇注前，在加热/冷却腔和其浇注通道(7)中浇注冷却用金属液(9)，以局部改变型壳温度；或铸件浇注或冷却过程中，在加热/冷却腔和其浇注通道(7)中浇注冷却用金属液(9)，以局部改变铸件冷却速度。
2.根据权利要求1所述的一种控制熔模铸件凝固与冷却的方法，其特征在于:所使用的浇注及冷却环境为大气环境或真空环境。
【文档编号】B22D27/04GK103978156SQ201410076842
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年3月4日 优先权日:2014年3月4日
【发明者】吕志刚, 郭馨, 艾厚望, 徐明洪 申请人:清华大学