[發明專利]鋁銅合金結構件鑄造成型用內冷鐵結構及其鋪設方法

在審

• 申請號: 201711197994.0
• 申請日: 2017-11-25
• 公開（公告）號: CN107661967A
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發明（設計）人: 付志軍;馮輝;薛康;馬二波
• 申請（專利權）人: 山西江淮重工有限責任公司
• 主分類號: B22D15/00
• 分類號: B22D15/00;B22D18/04
• 代理公司: 山西華炬律師事務所14106
• 代理人: 陳奇

技術領域

本發明涉及一種鋁銅合金結構件鑄造成型用內冷鐵，特別涉及一種鋁銅合金結構件鑄造成型用內冷鐵結構及其鋪設方法。

背景技術

采用低、差壓鑄造工藝成型的鋁銅合金結構件，經T5狀態處理強化后，力學性能值可達到σb≥450MPa ，σ0.2≥390MPa，δ5≥10%，具有比合金鋼材料性能高的特點，廣泛應用于民用及國防產品結構件的鑄造成型過程中。由于鋁銅類合金凝固區間較寬（如ZL201A合金從液態轉變到固態，溫度區間約為102℃），具有較高的熱裂、疏松、偏析傾向，在鑄造成型過程中，若采用傳統的工藝冷卻措施，鑄造成型后的結構件內部組織會出現疏松、縮孔、冷熱裂紋、偏析缺陷。鋁銅類合金結構件鑄造成型時，需要使用冷鐵對厚大部位、熱節處及其它冷卻較慢的部位進行調節。通常使用的冷鐵材質有鋼材料（含鑄鋼）、鑄鐵、鑄黃銅合金，這些冷鐵具有冷卻速度快，冷卻能力持久性長的特點，可以促進結構件內部組織的致密度和力學性能的提高，減小結構件縮松、縮孔、霧狀疏松、熱裂等鑄造缺陷的產生，但同時給鑄型（砂芯）的退讓性帶來較大的阻礙力，易造成結構件在成型時出現冷熱裂紋。

發明內容

本發明提供了一種鋁銅合金結構件鑄造成型用內冷鐵結構及其鋪設方法，解決了鋁銅合金結構件在鑄造時易造成結構件在成型時出現冷熱裂紋的技術問題。

鋁銅類合金在鑄造成型過程具有較高冷、熱裂紋形成機理，凝固過程如不放置冷鐵，則不能保證溫度場順序快速冷卻，在成型后的結構件內部及表面會出現熱裂紋（表面裂紋呈現樹枝狀，內部裂紋呈現白色裂析狀）。放置冷鐵后，當鑄型遇到輕微阻礙及溫度不均勻現象，會在結構件表面出現明顯冷裂紋趨勢。在鑄造試驗過程中，通過調整澆注系統、砂芯材料、合金熔煉工藝、把砂芯制作成空腔體、減小冷鐵厚度、減小冷鐵表面積、在冷鐵表面制作V形槽等工藝措施，結構件外表面依然有裂紋出現，其內部有白色裂隙偏析出現。分析上述實施過程，確認是因冷鐵對結構件成型過程溫度場調節能力未達到要求，鋼材質、鑄鐵及鑄銅的冷鐵在應用于鋁銅合金凝固過程，由于冷鐵的熔點與鋁銅合金熔點相差較大，當鋁銅合金液與冷鐵相接觸時，凝固速度較大，受到冷鐵表面的阻力相對也會很大，會在鋁銅合金結構件表面形成裂紋機理，另一方面由于冷鐵自身重量與砂芯組合后形成的阻力，大于鋁銅合金結構件凝固收縮時阻力允許的值，會在成型的鋁銅合金結構件外部產生裂紋。通過分析認為，鋁銅類合金鑄造成型過程出現的冷熱裂紋現象主要是因冷鐵設計不合理造成的。

本發明是通過以下技術方案解決以上技術問題的：

一種鋁銅合金結構件鑄造成型用內冷鐵結構，包括內冷鐵塊，在內冷鐵塊的冷鐵使用面表層涂粘一層石英砂，石英砂的厚度是0.2-0.6毫米，內冷鐵塊的厚度是鑄件壁厚的0.7-1.0倍，內冷鐵塊的長度不大于110毫米，內冷鐵塊（1）的寬度不大于110毫米。

一種鋁銅合金結構件鑄造成型用內冷鐵的鋪設方法，其特征在于以下步驟：

第一步、選擇鑄鋁材質制作內冷鐵塊，內冷鐵塊的厚度是鑄件壁厚的0.7-1.0倍，內冷鐵塊的長度不大于110毫米，內冷鐵塊（1）的寬度不大于110毫米；

第二步、在內冷鐵塊使用面表層涂粘一層石英砂，石英砂的厚度是0.2-0.6毫米；

第三步、將涂有石英砂的內冷鐵塊，放置在鋁銅類材質鑄件內腔表面，并填充石英砂把冷鐵進行固定。

把冷鐵設計成為鑄鋁材質，并且使用過程在冷鐵使用面表層涂粘一層石英砂（具有耐高溫作用）。鑄鋁材質冷鐵具有較好吸熱、導熱性，通過對鑄鋁冷鐵厚度合理的設計，同樣也會具有良好持久性。鑄鋁材質冷鐵最大的特點是，熔點與鋁銅類合金熔點基本一致，當鋁銅類合金液與鑄鋁材質冷鐵相接觸瞬間，鑄鋁冷鐵表面會出現一層軟化薄膜（似融非熔狀態，在石英砂層下面），它大大減小鋁銅合金產品表面凝固收縮時的摩擦阻力，適宜降低了產品冷卻速度，消除了裂紋產生機理。

本發明應用于鋁銅合金產品鑄造過程除可降低產品外部產生裂紋機理外，由于其具有散熱效果快特點，通過對不同結構鋁銅合金產品配置不同厚度冷鐵，可促進溫度場順序均勻化，可有效克服鋁銅合金產品在凝固過程偏析出現的機理。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進行詳細說明：

一種鋁銅合金結構件鑄造成型用內冷鐵結構，包括內冷鐵塊（1），在內冷鐵塊1的冷鐵使用面表層涂粘一層石英砂，石英砂的厚度是0.2-0.6毫米，內冷鐵塊1的厚度是鑄件壁厚的0.7-1.0倍，內冷鐵塊1的長度不大于110毫米，內冷鐵塊1的寬度不大于110毫米。