一种涡壳的铸造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及铸造技术领域，尤其是涉及一种涡壳的铸造方法。
【背景技术】
[0002]涡壳是发动机涡轮增压系统中的重要零件，材料为ZL101，该部件形状独特，结构复杂，壁厚截面变化较大，同时工作时承受较大的应力，气密性要求高，不允许出现气孔、缩松等缺陷(X光检查)。
[0003]目前，绝大多数涡壳采用砂型重力铸造或金属型重力铸造，这两种铸造方法虽然各有优点，但还是存在较多的不足。首先，由于涡壳结构复杂，外形四周加强筋较多，分型极为困难，故一般都采用砂型铸造，底注式浇注系统，为保证涡壳铸件涡道壳芯的定位，采用涡壳铸件大法兰盘面朝下的方式放置，在生产过程中发现，铸件大法兰盘极易出现缩松、渣孔等缺陷，严重制约生产进度，加大了生产成本。其次，金属型重力同样采用底注式浇注系统，金属型重力铸造模具设计时，为了定位涡壳铸件的涡道壳芯，必须使其涡壳大法兰盘面朝下，由于金属型冷却速度较快，使得大法兰盘面得不到补缩，容易产生缩松缩孔缺陷；同时涡壳铸件大面朝下，浇注时不利于氧化夹渣上浮，易在大法兰盘面产生渣孔缺陷，其铸件出品率同样较低，严重影响排产计划，生产浪费严重。
【发明内容】
[0004]为了解决【背景技术】中所存在的技术问题，本发明提出一种铝合金涡壳壳体的金属型倾转铸造方法，能解决铝合金涡壳大法兰面上的缩松缩孔及渣孔缺陷，通过明暗冒口设置并结合冒口砂芯，使得铸件浇注后形成了理想的温度场，能够按照铸件到冒口进行顺序凝固。
[0005]本发明的技术解决方案是:一种涡壳的铸造方法，其特征在于:所述方法包括以下步骤:
[0006]1)制芯;将冒口砂芯模具安装到射芯机上，通电加热模具，冒口砂芯模具型腔固化一层覆膜砂，开模得到冒口砂芯；
[0007]2)组芯;将冒口砂芯和涡道壳芯组合粘接；
[0008]3)烘烤壳芯:将刷好涂料的壳芯放入烘窑，设置烘烤温度120 ± 10°C，时间1.5?2h，浇注前取出待用；
[0009]4)熔化精炼:将原料加入熔化保温炉，通电熔化，铝液熔化后，向铝液中通入高纯度氩气，加入精炼剂进行旋转除气；
[0010]5)模具准备:借用金属型模具，预热并喷涂型腔涂料，将模具安装到倾转浇注机上等待饶注；
[0011 ] 6)浇注:将壳芯下进模具，合模后，用浇包将熔化好的铝液浇到浇口杯中，倾转浇注；
[0012]7)切割清理:切割铸件浇冒口，并打磨清理铸件毛刺及披缝。
[0013]上述步骤1)的具体步骤是:
[0014]1.1)加热芯盒模具，加热温度为220°C;
[0015]1.2)打开模具，对模具型腔喷涂脱模剂；
[0016]1.3)合模后，将射芯机射砂口对准模具吹口，吹制压力控制在0.5MPa，吹制时间5s ；
[0017]1.4)等待结壳硬化，硬化时间为2min;
[0018]1.5)开模，壳芯由顶杆顶出后，取出壳芯；
[0019]1.6)用油石打磨清理砂芯，按顺序放在垫有石棉布的托盘中。
[0020]上述步骤2)的具体步骤是:
[0021 ] 2.1)冒口砂芯上设有防错定位孔，涡道壳芯有配合定位凸台。粘接之前首先进行配合试验；
[0022]2.2)将K5粘接剂均匀涂到涡道壳芯定位凸台上，然后组合壳芯，压紧并粘牢；
[0023 ] 2.3)检查两个壳芯的配合面间隙，不超过0.5mm;
[0024]2.4)壳芯组合好后，在组合芯对应的几个暗冒口处上刷涂保温涂料。
[0025]上述步骤4)的具体步骤是:
[0026]4.1)熔化准备；除掉坩祸内残余的杂物，待坩祸温度达到280°C后，用喷枪将涂料均匀喷涂预热好的坩祸内表面，保温1小时，待用；
[0027]4.2)加料熔化;按回炉料、铝硅合金锭、纯铝锭、中间合金的次序将炉料紧实地装入坩祸内，对熔化保温炉送电熔化，铝液熔化最高温度760°C，达到最高温度后设备自动断电；
[0028]4.3)合金精炼;将旋转除气机吊到熔化炉上，开启电源开关，电动机带动侵入坩祸中的石墨转子旋转，同时通过石墨转子在招液中导入高纯度氩气，精炼气体压力0.3MPa，并通过外部加粉装置向铝液中加入精炼剂，除气时间15min;
[0029]4.4)合金质量检查;合金精炼完成后，浇注化学成分试样和力学性能试样。
[0030]上述步骤5)的具体步骤是:
[0031 ] 5.1)模具预热;将模具装入模具预热炉，设定加热温度为260°C;
[0032]5.2)模具清理;将准备好的干冰倒入干冰清理机，将喉管喷嘴对准模具型腔，清理型腔涂料；
[0033]5.3)涂料喷涂;成品涂料按照与水1:4的比例混合，喷涂型腔，底模喷涂两层，前后左右半模涂料喷涂时，厚度应从上到下依次递减；
[0034]5.4)通气塞及分型面清理;涂料喷涂后，检查模具型腔通气塞，如果发现通气塞堵塞，及时清理;然后用钢刷将模具分型面上的涂料清理干净；
[0035]5.5)模具安装;将模具吊装到浇注机上，用螺钉固定安装后，准备浇注。
[0036]上述步骤6)的具体步骤是:
[0037]6.1)下芯合模;先下涡道壳芯，再下冒口砂芯，用压缩空气吹净型腔及底板上的砂粒、灰尘，然后合模；
[0038]6.2)舀料浇注;检测铝液温度达到690?720°C时，舀料浇进浇口杯，待浇口杯内液面平稳后，按倾转按钮，浇注机开始从0?90°倾转浇注;倾转浇注时间为8s，倾转速度按照先慢后快再慢的顺序设定；
[0039]6.3)等待凝固；浇注完成后，底模通水冷却，等待凝固时间2min，通过用铁钳戳试冒口检查铸件是否凝固；
[0040]6.4)开模取件;待冒口完全凝固后，依次开模取出铸件。
[0041]本发的有益效果:
[0042]1)提高了生产效率，涡壳类铸件一般采用砂型或金属型重力铸造铸造，其工艺过程复杂，冒口体积较大，生产时间较长，每件最少耗时20min左右。本方法提供的涡壳类铸件铸造方法，生产1件只需要6?lOmin，且工艺方法简单。
[0043]2)工艺方法独特，彻底改变了过去通过冷铁改变整个铸型凝固顺序的思路，采用本发明方法，能有效控制铸件的凝固顺序，涡壳上端面采用明冒口与暗冒口结合对铸件进行补缩，暗冒口刷涂保温涂料，冒口采用砂芯保温，彻底解决了该类铸件大法兰面的缩松缩孔缺陷，将涡壳铸件的合格率提高到90%以上。
[0044]3)提高了产品质量，从根本上解决了铸件缩松、气孔等缺陷，20件涡壳铸件经过
0.4±0.1MPa气密性试验及7.5Q+(L5MPa的强度试验，产品全部合格。
[0045]4)本发明使用的方法在浇注过程中金属液充型平稳，撇渣能力强，很大程度上减少了铸件的渣孔缺陷，提高了铸件内部质量。
[0046]5)降低了对工人的技术要求，本方法所有金属型模具及壳芯模具结构合理，定位准确，极大降低了对工人的技术要求;第三，本发明所用浇注方式为倾转浇注，将铝液倒入浇口杯后，由倾转浇注机倾转浇注，减少了人为因素的影响。
[0047]应用本发明中提供的方法，铸造的涡壳铸件内部缩松缩松及渣孔缺陷明显减少，加工后报废率降低至20 %以内。
【附图说明】
[0048]图1为本发明工艺的流程图；
[0049]图2为本发明的涡壳结构示意图；
[0050]图3为本发明金属型模具结构示意图；
[0051 ]图4为本发明的冒口砂芯示意图；
[0052]图5为本发明的涡道壳芯示意图；
【具体实施方式】
[0053]参见图1，本发明提供一种铝合金涡壳壳体的金属型铸造方法，其步骤包括:制芯一一组芯一一壳芯烘烤一一熔化精炼一一模具准备一一浇注一一切割清理。
[0054]参见图2—图5，具体流程是:
[0055]制芯:采用新设计的冒口砂芯模具及涡道壳芯模具制芯，模具预热后，射芯机射砂口对准模具吹口吹制壳芯，移走射砂口等待结壳，开模后由顶杆顶出壳芯，取出壳芯打磨清理后待用。
[0056]组芯:冒口砂芯上设有防错定位孔7，涡道壳芯4有配合定位凸台6。将K5粘接剂均匀涂到涡道壳芯定位凸台6上，然后组合壳芯，压紧并检查两个壳芯的配合面间隙，不允许超过0.5mm。壳芯组合好后，在组合芯对应的几个暗冒口处上刷涂保温涂料。涡壳上端面采用明冒口 1与暗冒口 2结合对铸件进行补缩，暗冒口 2刷涂保温涂料；
[0057]烘烤壳芯:将刷好涂料的壳芯放入烘窑，设置烘烤温度120± 10°C，时间1.5?2h。浇注前取出待用。
[0058]熔化精炼:铝合金材质为ZL101A。将原料加入熔化保温炉，通电熔化，待铝液温度达到730?750°C后，利用旋转除气机进行精炼除气。
[0059]模具准备:模具预热至250?300°C，用干冰清理机清理型腔涂料，先均匀喷涂型腔涂料，再用保温涂料刷涂浇口杯，清理通气塞；
[0060]浇注:将经过组合并烘烤过的壳芯下进金属型模具，按照铸件体积大小g料，平缓倒入浇口杯后，浇注机开始从0?90°倾转浇注。
[0061 ]切割清理:切割铸件浇冒口，并打磨清理铸件毛刺及披缝。<