[發明專利]一種控制熔模鑄件凝固與冷卻的方法

有效

• 申請號: 201410076842.5
• 申請日: 2014-03-04
• 公開（公告）號: CN103978156A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 呂志剛;郭馨;艾厚望;徐明洪
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B22C9/04
• 分類號: B22C9/04;B22D27/04
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賈玉健

技術領域

本發明涉及熔模鑄件凝固控制領域，具體涉及一種控制熔模鑄件凝固與冷卻的方法。

背景技術

熔模鑄件特別適用于制造結構復雜、尺寸精確、表面光潔的高熔點合金薄壁鑄件和整體鑄件。但隨著鑄件結構的日益復雜化及對鑄件質量要求的提高，鑄件僅僅成型已難以滿足需求，控制鑄件的凝固冷卻過程成為熔模鑄造的重要課題。

目前熔模鑄造凝固冷卻過程控制i的相關報告并不多。由于型殼在澆注前會預熱到一定溫度，熔模鑄造不能像砂鑄那樣在鑄型中加設冷鐵改變凝固過程。有研究使用吹風冷卻改變型殼局部的凝固冷卻過程，但該方法受吹氣速度、吹氣距離、吹氣量等眾多因素影響，現場實施的重復性差，難以保證每個鑄件都達到預期的冷卻效果。而一些特殊的澆注環境，如真空環境，離心環境等，難以使用吹風冷卻的方法。

發明內容

為了解決上述現有工藝存在的問題，本發明的目的在于提供一種控制熔模鑄件凝固與冷卻的方法，具有控制精度高、可靠性高的特點。

為達到以上目的，本發明采用如下技術方案：

一種控制熔模鑄件凝固與冷卻的方法，通過在熔模鑄件特定部位制作附加腔，在附加腔內澆注冷卻用金屬液來控制鑄件的凝固與冷卻過程，具體包括如下步驟：

步驟1：在形成鑄件和相應澆注系統的蠟模1表面制備多層內型殼2，以達到預設的強度；

步驟2：在內型殼2外、需要改變鑄件凝固與冷卻的部分，粘接用于制備加熱/冷卻腔和其澆注通道用的加熱/冷卻腔蠟模3，并在該加熱/冷卻腔蠟模3與內型殼2外繼續制備多層外型殼4，直至達到足夠的強度；

步驟3：對內型殼2及外型殼4組成的整體型殼5進行脫蠟及焙燒，獲得具有鑄件澆注系統與型腔6和加熱/冷卻腔和其澆注通道7的整體型殼5；

步驟4：鑄件金屬液8澆注前，在加熱/冷卻腔和其澆注通道7中澆注冷卻用金屬液9，以局部改變型殼溫度；或鑄件澆注或冷卻過程中，在加熱/冷卻腔和其澆注通道7中澆注冷卻用金屬液9，t以局部改變鑄件冷卻速度。

所使用的澆注及冷卻環境為大氣環境或真空環境。

本發明的優點如下：

1）采用本發明可以精R確可靠地控制鑄件的凝固冷卻過程。加熱/冷卻腔的設計具有很高的靈活性，通過合理設計加熱/冷卻腔、合理選擇加熱/冷卻金屬，可實現各種金屬、各種形狀鑄件的凝固冷卻過程控制。

2）本發明對鑄件凝固冷卻過程的控制可操作性強，具有很高的重復度和可預測性，不會顯著增加型殼制備過程的難度和制備周期，能夠實現批量生產，并可用數值模擬等方式得到預期效果。

附圖說明

圖1為本發明型殼制備與脫蠟過程的示意圖。

圖2為本發明實現澆注鑄件金屬液前局部改變冷卻條件的工藝過程示意圖。

圖3為本發明實現澆注鑄件金屬液后局部改變冷卻條件時的工藝過程示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖及具體實施例，對本發明作進一步的詳細描述。

以使用錫鉍合金作為冷卻金屬，澆注鋁合金熔模鑄件的過程為例。

如圖1所示，在鑄件的蠟模1表面制備兩層面層、一層過渡層、一層背層組成具有預設強度的內型殼2；

在內型殼2外，需要改變鑄件凝固與冷卻的部分，用液態蠟粘接用于制備加熱/冷卻腔和其澆注通道用的加熱/冷卻腔蠟模3。在該加熱/冷卻腔蠟模3與內型殼2外繼續制備四層背層組成具有足夠強度的外型殼4；

對內型殼2及外型殼4組成的整體型殼5進行脫蠟，并焙燒，獲得具有鑄件澆注系統與型腔6和加熱/冷卻腔和其澆注系統7的整體型殼5；

如圖2，在澆注鋁合金前，在已預熱至500℃的型殼的加熱/冷卻腔和其澆注通道7中澆注溫度為200R℃的錫鉍合金，以局部降低型殼溫度；再在鑄件澆注系統及型腔6中澆注溫度為700℃的鋁合金，待完全冷卻后清殼，得到鋁合金鑄件及與鑄件通過型殼材料隔絕開的錫鉍合金冷卻材料。

或者如圖3所示，在鑄件澆注系統及型腔6中澆注溫度為700℃的鋁合金，再在加熱/冷卻腔和其澆注通道7中澆注溫度為200℃的錫鉍合金，以局部降低型殼溫度，待完全冷卻后清殼，得到鋁合金鑄件及與鑄件通過型殼材料隔絕開的錫鉍合金冷卻材料。