[发明专利]基于冷铁构造金属型腔制造家电内胆模具铸坯的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及铝合金铸造技术领域，尤其涉及一种基于冷铁构造金属型腔制造家电内胆模具铸坯的方法。

背景技术：

家电内胆模具是真空吸塑成型模的一种，产品对模具成型面的光洁度要求很高。模具成型面的质量直接影响到内胆成形后的表面质量和成品率，因此对于内胆成型模具，其成型面粗糙度要求不大于Ra=0.8μm，且表面平整、光滑、无砂眼、无气孔。

目前，一般采用湿砂型工艺铸造家电内胆模具，但是对于外形轮廓尺寸大，内型腔结构较复杂且需要铺设冷却水管的内胆模具，使用全砂型铸造时型腔不容易修整，且容易塌型。砂型传热系数较小, 在型腔中金属溶液温度处于液相线以上时间较长,所以金属合金在凝固过程中易形成粗大晶粒、组织缩松，在一定程度上决定了铸件后处理的表面粗糙度较高。同时,铸件产品中容易出现缩孔和气孔，铸件表面易产生砂眼和粘砂,因此采用砂型铸造内胆模具成品率较低。

为了细化铸件内部粗大晶粒组织，消除铸件表面的铸造缺陷,可以采用全金属型工艺铸造模具，但是全金属型制造成本高，生产准备周期长，金属型加工费时、费力，生产大型铸件较困难。金属型铸造特别适合于批量较大、中小型铸件，而内胆模具一般是单件生产，无批量件，且铸件尺寸较大，所以使用金属型生产模具能够达到模具表面质量要求，但是生产成本高，周期长。从经济成本和技术难度上考虑，全金属型工艺不适合内胆模具铸坯的制造。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种利用冷铁构造设计成金属型腔制造家电内胆模具的铸造新方法，其目的是为了解决使用砂型铸造内胆模具成品率低下，模具表面容易产生针孔、缩松等各种铸造缺陷；同时避免了设计制造全金属型时工艺设计难度大，模具制造成本高，生产大型铸件困难的问题。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现。

一种基于冷铁构造金属型腔制造家电内胆模具铸坯的方法，其特征在于，具体步骤包括：

a.在制作好的木模模具外围随形的利用冷铁块构造外型腔，冷铁块紧贴模具外轮廓，保证铸件尺寸精度；

b.在冷铁块之间的缝隙处用粘土砂填补，每次完成一个局部的构造后用粘土砂填紧冷铁块，并紧实砂型防止冷铁块移位；

c.外型腔构造完成后，用同样的方法再构造出内型腔砂芯；

d.内型腔砂芯制作完成后开箱取出木模，形成铸件型腔；

e.将铸件型腔和粘土砂构成的砂芯进行烘干，冷铁块、粘土砂中都含有水份，需要进行烘干出去水份，保证铸型中干燥环境，否则浇注金属液体时产生大量水汽或与水汽发生反应在铸件中形成气孔、针孔；

f.在浇注前还需对铸件型腔进行预热，预热温度为200℃；

g.将熔炼好的铝合金浇铸至铸件型腔中；

h.自然冷却后即可开箱取出铸件。

所述冷铁块背面焊接有T形挂钩，加强冷铁块与砂型的连接强度，这样在开箱取出木模时，整个冷铁金属型腔不会错位，造成型腔尺寸的错误。

所述铝合金熔炼时，铝液温度达到690℃时进行除渣，变质处理的温度在710℃，吹气精炼的温度在730℃，精炼后的铝液静置一段时间后扒渣，铝液浇注温度控制在720℃。

在此工艺下生产的铸件产品经过后续加工处理后表面光洁度高，无砂眼、针孔的存在，从而对成型后的内胆产品合格率大幅提高。

本发明的有益效果为：1.铸件产品的质量和合格率大大提高，因为外型腔采用冷铁块构造的金属型，铝合金充满型腔后铸件表面在冷铁激冷作用下顺序凝固，铸件表面凝固速度加快，枝晶来不及长大，所以得到的是细小、致密的结晶组织；铸件的晶粒越细，晶轴之间的次生相、缩松、气孔越弥散，甚至不会出现铸造缺陷；冷铁增大了凝固过程的温度梯度，增强了冒口的补缩作用；同时在冷铁的作用下晶界上的金属夹杂物和杂质弥散分布，从而提高了力学性能；所以铸件产品的生产质量和合格率在很大程度上得到了提高。

2.冷铁块设计的自由度高，可以根据内胆模具局部外形设计冷铁块，造型设计方便快捷，提高了生产效率，利用冷铁块构造金属外型腔克服了砂型不易修整的困难，节省了制造全金属型模具的高额费用，降低了生产成本，提高了经济效益。

3.提高铸件精度，减少了预留加工量，减少铸坯重量达15%左右；使用冷铁外型腔可以提高铸件精度，可以生产形状结构复杂的大小各种型号的铸件，可使铸件尺寸偏差控制在±0.5mm之间。

4.铸造工艺设计灵活，可以根据铸件壁厚大小灵活的选择冷铁工作表面面积和位置，改变凝固过程的温度梯度，形成顺序凝固的凝固次序。