[發明專利]真空差壓鑄造的分級變壓充型和凝固工藝

有效

• 申請號: 200910186024.X
• 申請日: 2009-09-11
• 公開（公告）號: CN101658915A
• 公開（公告）日: 2010-03-03
• 發明（設計）人: 余歡;俞子榮;嚴青松;徐志鋒;蔡長春;鄭玉惠;熊博文;吳開志
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: B22D18/04
• 分類號: B22D18/04
• 代理公司: 江西省專利事務所
• 代理人: 張 文

技術領域

本發明涉及特種鑄造領域，尤其是涉及一種對大型復雜鑄件的真空差壓鑄 造的分級變壓充型和凝固工藝。

背景技術

近年來，大型鋁鎂合金復雜鑄件在航空、航天及武器裝備領域中的應用越 來越多，對鑄件的要求也越來越高。其主要發展趨勢是：鑄件尺寸大、精度要 求高、壁薄、結構復雜、冶金質量和力學性能要求高。如：導彈艙體、導彈油 箱、導彈發射架、導彈發射轉臺、運載火箭發動機渦輪殼體、軍用飛機匣體、 框體、壁板及進氣道、魚雷殼體及坦克負重輪等都是要求很高的復雜構件。這 些構件采用鑄造成形，可實現復雜結構的整體成形，且流程短、生產周期短、 效率高。同時，將多個構件組合為一個鑄件鑄造成形，可以減少復雜結構中焊 接、鉚接、機械連接等薄弱環節，提高復雜結構整體的性能，實現構件的輕量 化。真空差壓鑄造對大型復雜鑄件的整體成形以及冶金質量和力學性能的控制 具有得天獨厚的優勢，其成形過程可實現程序控制，具有自上而下的自然順序 凝固特征，是生產大型復雜優質鑄件的理想方法，在航空、航天及武器裝備領 域有著特殊的地位。

真空差壓鑄造工藝是由抽真空、充型、升壓、保壓和卸壓5個階段組成。 但目前在真空差壓鑄造的實際生產中，充型或升壓、保壓的凝固階段的壓差均 固定不變，不利于鑄件的平穩充型和影響其及時有效補縮，尤其在應用于大型、 壁厚差大的復雜鑄件時易出現成型困難和冶金質量問題，即，當鑄件截面積發 生較大變化時，特別是充型過程中鑄件型腔由大截面積向小截面積(如：垂直 薄壁)變化時，若仍采用同一壓力驅動充型，不利于鑄件的平穩充型。同時， 在鑄件的凝固過程中，凝固初期的補縮通道和有效補縮范圍與凝固中后期的情 況會發生很大變化，隨著鑄件不斷凝固，補縮能力會逐漸下降，補縮范圍隨之 逐漸縮小。如果鑄件凝固階段采用恒定壓力，當壓力值選取過大時會造成鑄型 變形甚至破損，而壓力值選取過小會影響有效補縮，從而形成縮孔或縮松，影 響鑄件的成形質量。

發明內容

本發明的目的在于提供一種真空差壓鑄造的分級變壓充型和凝固工藝，它 具有型腔內氣體排放充分、充型平穩、可增強鑄件的及時有效補縮能力、成形 質量好，可實現真空差壓鑄造成形的精確控制的優點。

本發明的目的是這樣實現的：

一種真空差壓鑄造的分級變壓充型和凝固工藝，特征是：在真空差壓鑄造 過程中，液態金屬的充型和升壓、保壓的凝固階段，根據鑄件的形狀、壁厚、 高度及復雜程度的要求，使壓差在0.02MPa-0.3MPa之間變化，分別在 0.02MPa-0.2MPa壓差范圍內進行分級變壓充型和在0.03MPa-0.3MPa壓差范圍 內進行分級變壓凝固，以確保液態金屬在真空條件下的平穩充型和鑄件凝固時 的及時有效補縮。

所述真空差壓鑄造的分級變壓充型工藝為：根據鑄件的形狀、壁厚、高度 及復雜程度的特點，隨充型進程，改變充型壓差的大小，真空差壓鑄造充型階 段其壓力變化過程為：先緩慢施加0.02MPa-0.03MPa壓差，保壓1-10秒，再 迅速升壓至0.05MPa以上，保壓1-10秒，完成變壓充型工藝過程；

或，壓差先升到0.05MPa-0.08MPa后，保持1-10秒后，再降低壓差至 0.02MPa-0.03MPa，保持1-10秒后，完成變壓充型工藝過程；

或，一直連續施壓，直至壓差升至0.03MPa-0.08MPa，完成變壓充型工藝 過程。

所述真空差壓鑄造的分級變壓凝固工藝為：根據鑄件的尺寸、形狀、壁厚 的特點，隨鑄件凝固補縮進程，改變凝固壓差的大小，真空差壓鑄造凝固階段 其壓力變化過程為：上罐壓力不變，下罐壓力逐漸升高，使壓差緩慢上升，直 至鑄件完全凝固；

或，上罐、下罐的壓力均逐漸上升，但上罐加壓速率慢，下罐加壓速率快， 導致其壓差逐漸上升，直至鑄件完全凝固；

或，上罐、下罐的壓力固定不變，并保持壓差50-500秒后，上罐壓力不 變，提高下罐壓力，增加壓差，繼續保壓50-500秒，直至鑄件完全凝固。

本發明是在真空差壓鑄造的充型階段，采用分級變壓充型工藝，適時改變 充型壓差，在滿足完整充型的基礎上，一方面有利于型腔內氣體的排除；另一 方面，也可有效避免金屬液的噴射和飛濺，減少了充型過程液態金屬的紊流和 卷入氣體；從而達到鑄件無缺陷逐層平穩充型，實現成形精確控制，保證了鑄 件的成形質量。