[发明专利]一种镁合金铸件的铸造方法

说明书

技术领域

本发明属于铸造技术领域，涉及的是一种镁合金铸件的铸造方法。

技术背景

镁合金具有比强度和比刚度高、减震性好、易于回收再利用等优点，被认为是汽车、交通运输等机械产品最有前途的结构轻量化材料。现有的镁合金成形加工技术难以满足镁合金应用需求，影响了镁合金的应用。

镁合金成形通过铸造和塑性变形两种方式，由于镁合金塑性加工困难，铸造是镁合金成形加工的主要方法。目前，用于镁合金的铸造方法也较为单一，主要是压力铸造，约占90%。镁合金压力铸造具有生产效率高、铸件尺寸精度高、表面粗糙度低到优点，但其模具和设备投资大，因模具结构及工艺等方面的因素限制，难以生产形状结构较为复杂的零件。另外，普通压铸件内部容易形成弥散分布的微气孔，在高温下膨胀导致铸件变形和表面鼓泡，因此，普通压铸镁合金件不能通过热处理强化，也不能在较高温度下使用。普通砂型铸造因其尺寸精度低、粗糙度高，且不适于铸造薄壁铸件。熔模铸造方法适合于铸造尺寸精度高、形状复杂铸件，但熔模铸造一般采用热型壳、重力浇注，镁合金与热型壳界面反应倾向大，阻止界面反应工艺复杂，采用蜡模的熔模铸造方法也不适于大批量生产结构尺寸较大的铸件。消失模铸造是一种适合于薄壁复杂铸件生产的铸造方法，近些年国内外研究了镁合金消失模铸造技术，由于消失模铸造的泡沫模样在液态金属充填铸型中分解吸收热量，而镁合金热容量小、凝固潜热低、凝固区间大，为了满足充型需要，必须大幅度提高浇注温度，这导致镁液氧化、吸气加剧，铸件性能偏低。

综上所述，现有的镁合金铸造方法还不能较好满足镁合金应用需求，需要寻找新的铸造方法。

发明内容

本发明的目的是克服现有镁合金铸造方法的不足，提供了一种适于复杂薄壁镁合金铸件生产、铸件组织性能良好，并且生产成本低廉的铸造方法和技术。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种镁合金铸件的铸造方法，包括如下步聚：

（1）用聚苯乙烯泡沫塑料制作模样；

（2）在模样表面浸涂蜡，消除模样表面珠粒网纹；

（3）将模样用白乳胶或者热熔胶与浇注系统粘结组合，得到模组；

（4）将模组浸渍阻燃涂料，自然干燥；

（5）在浸渍阻燃材料后的模组上制作型壳，是将模组的浸涂面层涂料、撒砂，干燥后浸涂背层涂料、撒砂、干燥，用氯化铝水溶液硬化，如此重复2-3次，再用背层涂料封浆，形成型壳；

（6）将包含有模组的型壳送入炉中进行脱模、焙烧，得到型壳；

（7）将型壳放入砂箱中，用干砂在型壳四周进行填充；

（8）在负压下浇注镁合金液，冷却后即形成铸件。

对上述技术方案的改进：在步骤（2）中模样的表面用蜡由石蜡和硬酯酸组成，其质量比为2:3-3:2，熔点在46-50℃，浸涂温度在54-60℃，浸渍时间3-6S，模样取出时轻微抖动，去除多余蜡液，冷却后即在泡沫模具表面形成光滑蜡膜。

对上述技术的进一步改进：在步骤（4）中的阻燃涂料为硼酸溶液，硼酸溶液的组分及其质量百分比为：硼酸5-15%，硅溶胶5-10%，甲基纤维0.5-1.0%、氢氧化钠0.6-1.0%，表面活性剂0.1-0.3%，消泡剂0.05-0.1%，其余为水。

对上述技术方案的再进一步改进：在步骤（5）中，所述表面层涂料组成为：硅溶胶、锆英粉、莫来石粉、低熔点玻璃粉、消泡剂；所述背层涂料组成为：水玻璃，莫来石粉、低熔点玻璃粉、消泡剂；所述撒砂材料为石英砂和上店砂；表面层涂料、背层涂料中加入1.0%-3%的Na₂O-K₂O-B₂O₃-SiO₂系低熔点玻璃粉作为助烧剂，以降低型壳焙烧温度。

对上述技术方案的更进一步改进：在工艺步骤（6）中，所述脱模与焙烧过程同时进行，首先升温至75-120℃，保温50-60分钟；再升温至550-650℃，在氧化性氛下保温60-70分钟。

对上述技术方案的更进一步改进：所述工艺步骤（7）具体是，将制备的型壳置于砂箱中，在其周围填充干砂，抽真空加固。

有益效果：

本发明与现有技术相比具有以下优点：

（1）本发明采用泡沫塑料模样，其结构设计灵活、尺寸稳定、成本低，适合于生产结构尺寸较大复杂铸件，与消失模铸造相比，由于泡沫模样在浇注前已以脱除，避免了需要大幅度提高浇注温度来保证模样分解和充型，从而导致镁液氧化、吸气加剧，铸件性能偏低。