[發明專利]一種大型薄壁鋁合金鑄件石膏型鑄造方法

在審

• 申請號: 201711435815.2
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108127101A
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發明（設計）人: 黃志偉;萬元元;陳強;寧海青;王茂川;柴舒心;李曉松;趙祖德
• 申請（專利權）人: 中國兵器工業第五九研究所
• 主分類號: B22D27/04
• 分類號: B22D27/04;B22D27/13;C22C1/06;C22C1/02
• 代理公司: 重慶弘旭專利代理有限責任公司 50209
• 代理人: 韓紹興

本發明提供了一種大型薄壁鋁合金鑄件石膏型鑄造方法，包括精煉處理、熔體充型和加壓凝固步驟，在熔體充型過程，將下型板的溫度始終控制為650?720℃，將上型板的溫度始終控制為750?780℃。本發明通過對型板的溫度調控，實現了對鑄型及其鋁合金熔體溫度場的良好優化，使得鋁合金鑄件抗拉強度偏差大幅縮小，提高了鋁合金鑄件質量。

技術領域

本發明涉及一種鋁合金鑄造方法，具體是一種大型薄壁鋁合金鑄件石膏型鑄造方法。

背景技術

在航空航天、武器裝備、汽車、船舶等領域，鋁合金鑄件的需求和應用越來越廣泛。目前，通常是采用石膏為鑄型的熔體充型、加壓凝固鑄造工藝(石膏型鑄造工藝)制造各種鋁合金鑄件。該工藝涉及到的主要設備包括鑄造罐，鑄造罐分為上罐和下罐，上罐和下罐既通過中隔板隔開，又通過升液管連通；石膏鑄型上端有型板，其上端的型板稱之為上型板，其下端的型板稱之為下型板，且上型板、下型板和石膏鑄型均位于上罐內；鑄造過程中，鋁合金原料在下罐內經加熱熔化后形成熔體，然后對熔體加壓，而熔體則隨著升液管上流至鑄型中(熔體隨著升液管上流至鑄型的過程稱之為熔體充型)，并在壓力的作用下凝固，得到鋁合金鑄件。盡管石膏型鑄造工藝基本解決了充型問題、氧化問題和內部質量問題。然而，現有石膏型鑄造工藝針對大型(高度大于1400mm)薄壁(壁厚小于3.5mm)鋁合金鑄件成型過程，在解決凝固過程中鑄件溫差較大、鑄件厚大部位凝固時間過長難題時仍然具有較大的局限性。

基于前述技術問題，近年來出現了不少關于大型薄壁鋁合金鑄件石膏型鑄造方面的技術。ZL201110005147.6公開了一種石膏型精密鑄造方法，該方法采用將鑄型和合金熔液同時放入一個真空罐內，然后順序進行抽真空、重力澆注和加壓凝固等步驟，雖然該方法能實現高真空度澆注和壓力狀態快速轉換，工藝參數控制能力較強，但是該方法屬于重力澆注，鋁合金液依靠重力加速度從澆包向鑄型內進行填充過程中，合金液前端出現不穩定的量紊流狀態，影響澆注系統充型效果和凝固順序。因此，該方法并不適于制造大型薄壁鋁合金鑄件。ZL201210064048.X公開了一種大型用于大型復雜薄壁鋁合金鑄件真空加壓鑄造的裝置及工藝，該工藝采用立式真空加壓鑄造罐體，雖然能實現在真空度-0.08～-0.09MPa條件下澆注，在壓力為0.4～0.5MPa條件下進行凝固，但是鑄件內部質量一般。

除此之外，ZL201410455615.3公開了一種大型復雜薄壁鎂合金件石膏型鑄造方法，將熔煉爐和鑄型分開放置于兩個壓力艙內，通過真空澆注和增壓過程，實現澆注系統自上而下的順序凝固。雖然采用該方法能夠防止薄壁鎂合金件氧化、提高充型能力、降低鑄件內部出現縮孔縮松，但采用該方法制造的大型薄壁鋁合金鑄件質量仍然有待提升。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明目的在于提供一種大型薄壁鋁合金鑄件石膏型鑄造方法，以提高大型薄壁鋁合金鑄件的質量。

為了實現上述目的，本發明采用如下所述技術方案：

一種大型薄壁鋁合金鑄件石膏型鑄造方法，包括精煉處理、熔體充型和加壓凝固步驟，其特征在于：在熔體充型過程，將下型板的溫度始終控制為650-720℃，將上型板的溫度始終控制為750-780℃。

上述技術方案通過對型板的溫度調控，實現了對鑄型及其鋁合金熔體溫度場的良好優化，使得鋁合金鑄件抗拉強度偏差大幅縮小，提高了鋁合金鑄件質量。

為進一步縮小鋁合金鑄件抗拉強度偏差，提高鋁合金鑄件質量，當熔體充型完成時，下型板開始自然冷卻，同時將上型板的溫度繼續控制為750-780℃，持續60-90秒后開始自然冷卻。

為更進一步縮小鋁合金鑄件抗拉強度偏差，提高鋁合金鑄件質量，下型板采用電阻加熱，上型板采用低壓(24-36伏特)電加熱。此方案通過對上型板的低壓快速加熱，巧妙地實現了鑄型溫度場的進一步優化。