[發明專利]一種大型復雜薄壁鎂合金件石膏型鑄造方法

有效

• 申請號: 201410455615.3
• 申請日: 2014-09-10
• 公開（公告）號: CN104209497A
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發明（設計）人: 李華倫;孫偉明;焦婧
• 申請（專利權）人: 山西銀光華盛鎂業股份有限公司
• 主分類號: B22D21/04
• 分類號: B22D21/04;B22D18/06;B22C9/06;B22C3/00
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

技術領域

本發明涉及鑄造方法，具體而言，是一種大型復雜薄壁鎂合金件石膏型鑄造方法。

背景技術

鎂合金大型鑄件多采用砂型鑄造，但鑄件精度低，大尺寸薄壁復雜鑄件生產難度很大。因此，近年來，不少研發工作者對石膏型在鎂合金鑄造的應用開展了一系列的研究。石膏型鑄造高含鎂鋁合金、鎂合金時，氧化夾雜多、液面張力大、充型效果差，產生氣孔、夾雜、縮松等缺陷的傾向大。主要原因在于鎂化學活性大，其液態溫度下會與石膏發生激烈的放熱反應，因此，石膏型鑄造鎂合金鑄件會發生嚴重的氧化，防氧化是石膏型鑄造鎂合金的重點和難點，鎂合金液和石膏的氧化反應和燃燒、反應產物卷入鑄件成為夾雜。鎂合金凝固潛熱少，薄壁出可能澆不足，尤其是壁薄的大平面部分充型困難；石膏型透氣性很差，澆注過程的憋氣困難滯留在鑄型；石膏型鑄造鎂合金凝固慢，容易出現晶粒粗大，導致力學性能降低。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種大型復雜薄壁鎂合金件石膏型鑄造方法，尤其是防止氧化、提高充型能力、降低鑄件內部出現縮孔縮松，獲得致密度較高的鎂合金鑄件的技術。

本發明所述的一種大型復雜薄壁鎂合金件石膏型鑄造方法，包括步驟：

（1）在組裝的模樣表面涂飾原位涂料，以質量百分比計，涂料由以下成分組成，140-250目的鉻鐵礦粉10-20%，滑石粉25%、硼酸5%、FeS₂粉2%，氯化亞鐵2-3%、TiB₂粉1.5%、OP乳化劑0.15%、凹凸棒粘土0.32%、、硅溶膠1.5%，其余為水。

鑄件模樣既可采用發泡聚苯乙烯模樣、也可是蠟模或者聚苯乙烯與蠟模的復合體，在模樣表面涂刷涂料。涂料有多種功能，包括：涂料含疏水組元，灌漿時石膏漿中氣體能通過涂料層中的微孔被排除；涂料層隔離澆注過程鎂合金與石膏型的直接接觸，以克服石膏型和鎂合金液，避免兩者之間發生反應，防止鎂被氧化或燃燒，從而消除氧化膜或燃燒產物夾雜物；涂層中的微孔有助于真空澆注的排氣，防止憋氣，避免氣泡滯留在鑄件中成為缺陷；改善鑄件表面平整度，避免鑄件表面流紋；增加金屬液流的潤濕性，提高充型能力；增加金屬液凝固的形核核心，細化鑄件晶粒等。涂料直接噴涂到模樣表面且屬于不占位涂料，不會影響石膏型的尺寸精度。

?(2)?在熱節部位設置不定形冷鐵，制成不定形冷鐵的混合料組份以質量百分比計為苯酚樹脂1.25%、甲苯磺酸0.4%、硼酸1-1.5%、膨潤土2%、余量為70-140目的鉻鐵礦砂.?

大型鑄件多存在較大的壁厚差，在厚大處容易出現縮松、厚薄連接處產生熱裂以及其它類型的因潛熱和熱傳輸形成的缺陷。鑄造數值模擬軟件進行冷鐵激冷模擬和優化設計，獲得冷鐵最佳位置和形狀。步驟（2）中采用的不定形冷鐵是將高導熱、高熱熔的鉻鐵粉和添加材料混合、捏合成泥狀，將一定量的泥團捏成鑄件隨形的模樣，貼在模樣的底部或側面并壓緊隨形密合，固化后灌注石膏漿，成為鑄型的一部分。鑄件澆注時，冷鐵組元中高導熱、大比熱材料對該位置的金屬液激冷，促進凝固，避免鑄造缺陷出現，是一種消除缺陷的有效方法。

(3)在調壓鑄造裝置中澆注鑄件，將模樣灌注制成的石膏型安置在調壓鑄造機的澆注位置，在罐內充含有0.1%-1.0%SF₆的干燥空氣或CO₂氣氛，實施真空澆注和增壓凝固，澆注溫度為710℃-750℃、初始充型的真空度為-0.6～-0.8Mpa、凝固壓力0.020-0.025Mpa。

調壓鑄造工藝流程包括充氣、升液、充型、保壓和卸壓等環節。充型過程作為鑄造過程的一個重要環節，許多鑄造缺陷，如澆不足、卷氣、氧化、夾渣、冷隔等都與其密切相關。調壓鑄造的澆注系統與位于鑄型下方的升液管直接相連，充型時液態金屬從內澆道引入，由下而上的充填鑄型。例如某鑄型按照設定的壓力下充型，充型速度為0.3?m?/?s?(澆口處)，充型時間約為37s。金屬液由升液管上升至充滿整個型腔，充型過程平穩有序，沒有卷氣、飛濺、冷隔及澆不足等現象。凝固過程為自上而下的順序凝固。充型凝固時，鑄件縱向溫度分布是中下部溫度高，頂部溫度低，溫差逐步增大，橫向溫度分布是沿內澆道向兩側由高到低。鑄件頂部橫向溫差小，鑄件底部橫向溫差大，充型時間分布大，這種溫度分布正好有利于金屬液的充填和補縮。基本上實現了自上而下的順序。

作為優選的方案，步驟（1）中的涂料的制備方法是將涂料中的全部粉料用混砂機干混10分鐘，再加OP乳化劑、水和硅溶膠混20分鐘，此后在攪拌過程加入剩余的水和其它剩余物料繼續混制。