一种内埋管路回转舱体的铸造成形方法与流程

本发明涉及内埋管路回转舱体的成形，具体涉及一种内埋管路回转舱体的铸造成形方法。

背景技术：

1、近年来，随着高端装备对使用构件集成化要求的提升，构件局部或整体需要具备封闭高气密性中空结构，以实现气体、液体等介质传输或构件快速激热、冷却等功能。

2、现有的封闭高气密性中空结构件，多采用焊接或拼接工艺成形，但存在制造成本高，构件结构复杂等问题。在铸造领域，封闭中空结构多采用砂型铸造工艺制备，一是通过在铸型中预埋独立砂芯，浇注成形后清理铸件内部预埋砂芯，最终获取中空结构；二是通过在铸型中预埋不锈钢管、陶瓷管等高强材质管路，直接随构件浇注成形，充分发挥铝合金轻质与钢、陶瓷等的高强、耐压、耐磨等性能优势，实现构件高性能与轻量化。

3、然而，前述方式一存在中空结构内部砂芯清理难度大，尺寸精度低、排气不畅等问题，导致中空结构单一、管壁气孔、缩松缺陷多、变形大、气密性差，且中空结构外侧壁厚在10mm以上，难以实现构件轻量化。前述方式二存在预埋管路形状难控制、定位难度大，管路结构、位置单一等问题；此外，因预埋管路与铝合金熔体间润湿性较差，浇注前预埋管路需进行繁琐的渗铝预处理等工序，且管路与外层铝基体间结合效果差，易产生裂纹、气孔等缺陷。而且，该类工艺浇注系统复杂、后续清理难度大，工艺出品率低，人力、物力成本高。

技术实现思路

1、至少为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明目的在于提供一种内埋管路回转舱体构件的铸造成形方法。

2、本发明采用了如下技术方案。

3、一种内埋管路回转舱体构件的铸造成形方法，步骤包括：

4、步骤1，根据舱体构件结构尺寸特征，设计舱体构件的成形金属模具；

5、步骤2，根据舱体构件的内埋管路结构，制作内埋管路；

6、步骤3，将所得内埋管路清洗后安装在成形金属模具上；

7、步骤4，采用离心铸造工艺成形内埋管路回转舱体构件毛品；

8、步骤5，去除内埋管路回转舱体构件毛品的余量，得内埋管路回转舱体构件。

9、进一步地，所述的成形金属模具包括：筒形外模，筒形外模内壁配合有同轴布置的多个分块式组合内模，筒形外模两端设置有盖板，筒形外模外围设置有加热系统和冷却系统；在分块式组合内模上设置有径向布置的模具定位孔，模具定位孔用于固定安装内埋管路，筒形外模与分块式组合内模间的脱模斜度为0.5~2°。

10、进一步地，所述的内埋管路上连接有定位支座，定位支座材质与构件内埋管路材质相同，定位支座用于插装在模具定位孔中。采用这样的结构，便于精准、稳定地将内埋管路安装在成形金属模具上。

11、进一步地，步骤2中制作内埋管路的工序为：先对内埋管路坯料进行预热，然后绕制成形，然后焊装定位支座。

12、进一步地，内埋管路清洗的工序为：先将内埋管路两端固定在夹持工装上，并检查内埋管路的气密性，然后进行两次超声清洗；清洗时的温度为50~100℃，超声频率为20~50khz，清洗时间不低于15min，清洗完成后置于100~150℃烘干30min以上；清洗过程中的内埋管路始终浸没在脱脂清洗液中，且不与池壁接触。

13、进一步地，步骤4具体包括：

14、启动离心铸造设备，打开成形金属模具的加热装置，待成形金属模具温度达到熔体液相线以上10～15℃时进行保温；

15、控制模具按照预设转速旋转，待模具转速达到预设转速时，通过筒形外模的盖板中心孔引入合金熔体，使其沿模具内壁快速充型；

16、待熔体充型完成后，保持转速和温度10～15min，使内埋管路在合金熔体中冲刷、浸渗，并在合金熔体与内埋管路的连接界面部位形成过渡层；

17、待熔体充型、保温结束后，打开成形金属模具的冷却装置，使金属熔体在10min以内冷却至熔体凝固温度以下100～200℃，使合金熔体快速凝固。

18、进一步地，当所述的内埋管路为环形管或螺旋管时，模具定位孔的数量依据管路回转直径及定位精度选择，一般为管路回转圈数的2～4倍。

19、有益效果：采用本发明的方案成形后的舱体构件，显著提升了异种金属的冶金结合质量，抑制了因界面润湿等导致的裂纹、孔洞等界面失效行为，使管路与基体界面结合强度较传统工艺提升200%以上，在不增加构件基体壁厚的条件下，显著提升承压、散热等功能性能；采用本发明的组合金属模+多点位支座精准定位方案，有效解决了内埋管路在高温下应力回弹、高速熔体冲刷下变形等导致的管路偏离预定位置问题，显著提升了管路的空间定位精度，管路位置精度可达±0.3mm以内，较砂型铸造显著提升；将内埋管路处理与离心铸造工艺相结合，减省了异种金属镶嵌铸造前渗铝预处理等繁琐工序，同时避免了管路的反复多次校形、装模，大幅降低了舱体构件内部管路的定位难度，实现了内埋管路回转类铝合金构件的高效生产，生产效率较传统砂型铸造提升了1倍以上；本方案提升了管路结构的多样性，不仅适用于传统单一环形结构，而且适用于多段独立管路、连续螺旋管路等复杂多样结构，可满足各类嵌管类耐压、散热结构的成形需求。

技术特征：

1.一种内埋管路回转舱体构件的铸造成形方法，其特征在于，步骤包括：

2.根据权利要求1所述的铸造成形方法，其特征在于，所述的成形金属模具包括：筒形外模，筒形外模内壁配合有同轴布置的多个分块式组合内模，筒形外模两端设置有盖板，筒形外模外围设置有加热系统和冷却系统；在分块式组合内模上设置有径向布置的模具定位孔，模具定位孔用于固定安装内埋管路，筒形外模与分块式组合内模间的脱模斜度为0.5~2°。

3.根据权利要求1所述的铸造成形方法，其特征在于，所述的内埋管路上连接有定位支座，定位支座材质与构件内埋管路材质相同，定位支座用于插装在模具定位孔中。采用这样的结构，便于精准、稳定地将内埋管路安装在成形金属模具上。

4.根据权利要求1所述的铸造成形方法，其特征在于，步骤2中制作内埋管路的工序为：先对内埋管路坯料进行预热，然后绕制成形，然后焊装定位支座。

5.根据权利要求1所述的铸造成形方法，其特征在于，内埋管路清洗的工序为：先将内埋管路两端固定在夹持工装上，并检查内埋管路的气密性，然后进行两次超声清洗；清洗时的温度为50~100℃，超声频率为20~50khz，清洗时间不低于15min，清洗完成后置于100~150℃烘干30min以上；清洗过程中的内埋管路始终浸没在脱脂清洗液中，且不与池壁接触。

6.根据权利要求1-5任一项所述的铸造成形方法，其特征在于，步骤4具体包括：

7.根据权利要求6所述的铸造成形方法，其特征在于，当所述的内埋管路为环形管或螺旋管时，模具定位孔的数量依据管路回转直径及定位精度选择，一般为管路回转圈数的2～4倍。

技术总结
本发明提供了一种内埋管路回转舱体构件的铸造成形方法，步骤包括：根据舱体构件结构尺寸特征，设计舱体构件的成形金属模具；根据舱体构件的内埋管路结构，制作内埋管路；将所得内埋管路清洗后安装在成形金属模具上；采用离心铸造工艺成形内埋管路回转舱体构件毛品；去除内埋管路回转舱体构件毛品的余量，得内埋管路回转舱体构件。采用本发明的方案成形后的舱体构件，显著提升了异种金属的冶金结合质量，抑制了因界面润湿等导致的裂纹、孔洞等界面失效行为，在不增加构件基体壁厚的条件下，显著提升承压、散热等功能性能。

技术研发人员：杜传航,赵高瞻,李明,邢志辉,徐超,陈强,万元元,张菲玥
受保护的技术使用者：中国兵器装备集团西南技术工程研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12