[發明專利]一種鎂合金砂型精密鑄造的方法

有效

• 申請號: 201110219149.5
• 申請日: 2011-08-02
• 公開（公告）號: CN102909320A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 王寶兵;陳斌;李寶輝
• 申請（專利權）人: 上海航天精密機械研究所
• 主分類號: B22C9/10
• 分類號: B22C9/10;B22C3/00
• 代理公司: 上海航天局專利中心 31107
• 代理人: 金家山

技術領域

本發明為一種鎂合金砂型精密鑄造的方法，特別適合在內表面難以加工或者不加工的鑄件上使用。

背景技術

在未來的鎂合金鑄造結構件中，越來越青睞表面光潔、尺寸精確同時成本低廉鎂合金鑄件。普通的砂型鎂合金鑄件鑄造精度一般只有10級左右，難以滿足未來航天產品尺寸精度和表面質量要求，只有通過尋求機加工等后續工序來保證，從而延長產品的生產周期，提高了生產成本。特別航天一些內部結構復雜的鎂合金鑄造結構件，即使通過機加工也很難以完成。于是，在鑄造階段就實現尺寸和表面精度的良好控制成為大家共同期待的目標。

傳統的鎂合金鑄造砂型工藝為先制成砂芯，再向砂芯表面涂覆涂料的“先制芯后刷涂料”工藝模式。本工藝技術則突破傳統“先制芯后刷涂料”工藝模式，將耐火材料直接涂于芯盒表面，然后填砂緊實，使涂料和砂芯在芯盒的約束下固化，起模后，涂料轉移到砂芯的表面，并完全復制出芯盒表面結構，形成表面質量好，尺寸精度高的表面涂料層，從而實現普通鎂合金砂型鑄造的精密鑄造成型，是鎂合金鑄造技術發展的新方向。

發明內容

由于傳統鎂合金砂型鑄造方法鑄造出的鎂合金鑄件表面粗糙度非常高，鑄件公差等級以為10級左右。本發明為解決鎂合金鑄件表面粗糙度非常高的問題，提供了一種鎂合金砂型精密鑄造的方法，通過這種方法生產出來的鎂合金鑄件表面粗糙度達到了Ra6.3，公差等級在達到8級以內，完全滿足未來航天產品對尺寸精度和表面質量要求。本發明特別適用于內表面不加工或者難以加工的鑄件。

本發明的工藝方法為：編制工藝——制作模具——制作靠模——固定靠模——在靠模表面噴脫模劑——在靠模表面噴涂料——填充芯砂——芯砂固化——合箱——澆注。

其中制作靠模的材料為硅橡膠。涂料以水玻璃為粘結劑，剛玉粉等為耐火填料，鈉基膨潤土等為懸浮劑的水基涂料，同時加入一定的助劑。為消除液態涂料在攪拌過程中產生的氣泡，加入微量消泡劑；為加速涂料在加熱過程中向砂芯表面的轉移，還加了微量滲透劑，此外涂料中的水約占涂料總重量的40-50％。轉移涂料的脫模劑主要成分甘油醋酸脂。涂料具體成分如表1。

表1涂料成分(重量比)

具體實施方式

本發明提供的一種鎂合金砂型精密的鑄造方法如下：

(1)編制工藝

根據產品形狀編制鑄造工藝，包括加工余量、澆口、冒口、澆注方式等。

(2)制作模具

根據工藝圖紙，制作出鋁合金陽模和芯盒，加工時保證足夠的精度和尺寸光潔度。

(3)制作硅橡膠靠模

硅橡膠靠模是降低鑄件表面粗糙度的重要保證，硅橡膠靠模通過灌制而成，硅橡膠靠模的內表面完全復制陽模的外表面。

a涂刷脫模劑

脫模劑可以阻止硅橡膠靠模與陽模之間直接接觸，降低硅橡膠模的結合強度，使硅橡膠靠模脫模更加容易。在脫模劑固化后，陽模表面將留下一層薄薄脫模劑層，這層脫模劑層將陽模與灌制的硅橡膠隔離開。脫模劑為普通金屬型用脫模劑。

b灌制硅橡膠

將硅橡膠與固化劑按比例配制，混合均勻。并將混合后的硅橡膠放到真空釜抽真空，抽真空至0.01MPa，保持3-5分鐘。抽真空后將硅橡膠灌入固定好的陽模與芯盒模具中。在灌制硅橡膠時應緩慢均勻，以便模具中的氣體全部排出。待到硅橡膠完全固化后，便得到硅橡膠靠模。打開模具，取出硅橡膠靠模，修整。

(4)噴脫模劑

將硅橡膠模具內表面洗凈、吹干，在硅橡膠模內表面上均勻噴涂脫模劑。脫模劑易揮發，同時含有固化劑，噴完脫模劑后應當立即噴涂轉移材料，并快速填充芯砂。

脫模劑是在該技術中有著極其關鍵的作用，它將涂料與硅橡膠靠模隔離，是降低涂層與硅橡膠靠模之間結合力最有效的途徑。脫模劑的主要成分為醋酸甘油酯。

(5)噴涂料

噴完脫模劑后，在脫模劑表層迅速進行涂料噴涂，涂料以水玻璃為主要粘結劑，剛玉粉與石墨粉、滑石粉、氧化鈦為耐火填料，鈉基膨潤土為懸浮劑的水基涂料，同時加入一定氧化鐵以增加其冷卻能力。為消除液態涂料在攪拌過程中產生的氣泡，加入微量消泡劑；為加速涂料在加熱過程中向砂芯表面的轉移，還加了微量滲透劑，同時還加入了少量的阻燃劑，具體的成分如表1所示。

涂料與傳統的涂料性能相一致，但由于“先涂涂料，再造型”的特點，要求本涂料在硬化速度、涂層與型芯結合力方面有著特殊的要求。本涂料對砂芯應該具有較高的粘著力，對硅橡膠模的粘著力較低，從而保證涂層完整的轉移到砂芯表面。

(6)制作砂芯