薄壁铝合金件低压铸造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及铝件铸造方法，尤其涉及薄壁铝合金件低压铸造方法。
【背景技术】
[0002] 现代航天、航空领域对复杂薄壁轻质化结构件的需求越来越多，特别是飞机进气 道唇口、飞机垂尾等方面需求突出。通常采用的方法有铸造冶金法，铸造冶金法又分为压力 铸造和低压铸造，压力铸造是将液态或者半液态金属在高压下，以较高速度充填到模具型 腔中，并在压力作用下凝固而获得所需铸件，目前将近90%左右的铝合金零部件是压力铸 件，压力铸件首先由于液态金属充填型腔速度高，流态不稳定，故采用一般压铸法，铸件易 产生气孔，不能进行热处理；其次对内凹复杂的铸件，压铸较为困难；最后还存在压铸型制 造成本高，压铸机生产效率高，小批量生产不经济等缺点，致使要做到小批量多元化生产从 经济的角度出发是很不合理。
[0003] 低压铸造是通过从型腔底部引入金属液，让金属液由下而上的充填型腔，以形成 铸件。低压铸造由于没有冒口和浇道，浇口较小，因此大幅度降低材料费和加工工时铸造利 用率高；容易形成方向性凝固，内部缺陷少；通过改变加压速度，熔汤靠层流进行充填。
[0004] 在采用低压铸造的过程中虽然能使铸件的机械性能有所提高，但是还是难以满足 航空运输过程中复杂多变的环境会薄壁铝件的抗拉，抗变形的机械性能。
【发明内容】
[0005] 本发明的目在于解决目前薄壁铝合金铸件采用传统的压力铸造方式会存在存在 浇注道和冒口所以材料利用率低，同时由于熔炼炉中的熔体温度与模具型腔的温差大，导 致熔体结晶速度快，结晶颗粒大，抗拉强度低等。
[0006] 本发明提出一种薄壁铝合金件低压铸造方法，包括以下步骤：第一步在模具型腔 和升液管的内壁上涂上导热润滑涂料，在模具型腔和升液管的内壁先喷涂上导热涂料，再 喷润滑剂，将升液管将模具型腔和熔炼炉连通；第二步模具型腔的预热和熔炼铝合金：对 模具进行加热，并控制模具型腔的温度于250~350°C，首先利用熔炼炉加热熔炼7A55铝合 金，待合金全部熔化后，其次将温度升至680~700 °C，除去表面的熔渣，最后将熔体温度升 至710~720°C对铝合金熔体进行精炼；第三步熔炼炉内气体置换：通过熔炼炉的气流阀向 熔炼炉内通入压力为0.0 lMPa氦气1~2分钟；第四步加入锶盐：通过气流阀向熔炼炉内 通入压力为0. 05~0. 075MPa的氦气，将熔体温度加热到730~740°C，按熔炼合金总质量 的0. 02 %~0. 06 %向熔炼炉内加入变质剂锶盐；第五步变质除杂：对变质后的熔体除杂； 第六步在低压浇注：在700~725°C向熔炼炉内通入惰性气体，同时通过调压装置调节进气 压力与模具型腔内铝合金液面压差在〇. 02~0. 04MPa，对模具型腔进行浇注；第七步在浇 筑完成后保压、冷却：保压时长2~4分钟，停止对模具型腔的加热；第九步冷却开模取件， 待热处理后冷却薄壁铸件打开模具，取出铸件。
[0007] 上述方案中：第一步在模具型腔和升液管内先喷涂导热涂料，导热涂料能加快熔 体与模具和升液管的热交换，再喷涂的润滑剂能有效的降低熔体在升液管和模具型腔内流 动的阻力，降低因流动速度慢而导致薄壁铝合金铸件的局部应力和变形以及影响熔体填充 模具型腔的速度，升液管连通模具型腔和熔炼炉导通，升液管能实现对熔炼炉内的熔体的 导流；第二步，模具型腔的预热和熔炼铝合金，采用热电偶对模具进行加热，并控制模具型 腔的温度于250~350°C，当熔体进入模具型腔时，由于模具型腔内温度处于250~350°C， 能有效的放缓熔体冷却结晶的速度，避免了由于模具型腔温度位于室温，而加快熔体冷却 结晶的速度，导致结晶颗粒大，铸件因局部应力而发生变形，熔炼炉熔炼7A55铝合金，在其 温度升至680~700°C，除去表面的熔渣，除去表面熔渣，能防止在后面的低压铸造过程中 熔渣从升液管进入模具型腔，进入模具型腔的熔渣成为铸件的一部分，而影响铸件的品质， 最后将熔体温度升至710~720°C对铝合金熔体进行精炼，是为了进一步出去熔渣，降低熔 渣对铸件的成份影响；第三步熔炼炉内气体置换：通过熔炼炉的气流阀向熔炼炉内通入压 力为0.0 lMPa的氦气1~2分钟，通入的氦气能对熔炼炉中的空气初步排除，第四步通过 气流阀向熔炼炉内通入压力为〇. 05~0. 075MPa的氦气，将熔体温度加热到730~740°C， 按熔炼合金总质量的〇. 02%~0. 06%向熔炼炉内加入锶盐，锶盐能使触使熔体再结晶时 形成更多细小铸造晶粒，提高铸件的机械性能；第五步，对变质后的熔体除杂，降低熔渣对 铸件的影响，第六步，在低压浇注：在700~725 °C向熔炼炉内通入惰性气体，通过惰性气体 对熔炼炉内的熔体液面施压，将熔体通过升液管注入到模具型腔中，通过调压装置调节进 气压力与模具型腔内铝合金液面压差在〇. 02~0. 04MPa，能有效的降低熔体在进入模具空 腔的速度，降低熔体在大压力情况下飞溅到模具空腔内壁，造成费减后的熔体在模具空腔 内冷却，影响后面整体铸件的材质分布不均匀和局部应力过大，导致局部变形；第七步保压 时长2~4分钟能使得熔体能充分充入模具型腔，同时停止对模具型腔的加热能有效开始 对熔体进行退火冷却；第八步双极均匀化处理，对薄壁铸件采用450°C /60h+470°C双级均 匀化处理，在结晶过程中中，合金的物相结构为非平衡的过饱和固溶体和枝晶间粗大的非 平衡共晶，由于基体过饱和程度高，再加上非平衡共晶和残余应力的存在，造成合金硬度较 高；均匀化处理后，非平衡共晶充分溶解，残余应力消除，而且过饱和固溶体分解，在冷却过 程中析出大量无强化效果的平衡第二相，使得合金硬度下降；第九步冷却开模取件，待热处 理后冷却薄壁铸件打开模具，取出铸件，铸件在模具中冷却后取出，能降低其因为局部温度 改变大而出现应力集中，导致局部变形；上述第二步中的加热是利用第二步中对熔炼7A55 过程中熔炼炉的热量来加热，第八步中的双极均匀化处理中铸件的保温结晶过程中的热量