[发明专利]高压开关用铝硅合金铸件倾转浇注方法及专用砂型模具

说明书

技术领域

本发明属于合金铸造技术领域，具体涉及一种高压开关用铝硅合金铸件倾转浇注方法及专用砂型模具。

背景技术

铸造铝合金的密度小、比强度高，在承受同样载荷条件下采用铝合金制件，可以减轻结构的重量，因而铝合金制件的应用很广泛。铝合金按照加工方法的不同而分为两大类，即铸造铝合金和压力加工铝合金。在铸造铝合金中又以主要加入的合金元素的不同而分为四个系列，即铸造铝硅合金、铸造铝铜合金、铸造铝镁合金、铸造铝锌合金。铝硅合金的枝晶不发达，结晶温度间隔是几类铸造铝合金中最小的，因而其铸造性能也是最好的。

铝硅合金的铸造工艺方法很多，有高压铸造、低压铸造、砂型铸造、金属型铸造、熔模铸造、壳型铸造等。目前，对于重量较大的铸件（如高压开关用重量在20kg以上的铝硅合金铸件），生产中最常用的工艺是砂型铸造和金属型铸造。在实际生产中，用户陆续对铝硅合金产品的开发提出了新的要求，不但要求缩短新产品的试制周期、降低产品的价格，而且还对铸件的性能提出了更高的要求。如河南平高东芝高压开关有限公司要求ZL101A砂型铸件的抗拉强度≥310MPa、伸长率≥5％，而GB/T 1173－1995中规定的指标仅为：≥275MPa 、≥2％。针对以上高压开关用铝硅合金铸件品种多、批量小、质量要求高且高压开关用铝硅合金铸件较大，部分铸件的重量达30Kg以上的特点，在生产中经常使用的是金属型铸造工艺。但金属型铸造用模具的制作周期长，一般需3～5个月的时间，而且模具的制造费用高，每套模具的价格在6～12万元之间不等。高压开关用铝硅合金铸件的机械性能要求较高，用常规的砂型模具浇注工艺很难满足铸件的要求。

发明内容

为解决现有技术存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种高压开关用铝硅合金铸件倾转浇注方法，该方法工艺成本低，模具定位精度高，铸件成品率高，能实现合金液流在模具型腔中的层流充填，细化铝硅合金的微观组织，可得到组织致密、机械性能较高的铸件。

本发明的另一目的在于提供一种在上述方法中使用的专用砂型模具，定位精度高，实现了砂型模具的倾转浇注工艺，有效保障砂型铸件质量的提高，替代了常规的金属型铸造模具，缩短了铸造用模具的制作周期，还节省了大量的模具制作费用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：该高压开关用铝硅合金铸件倾转浇注方法，其特征在于按下述步骤制备：

（1）配制型砂：采用CP5000系列铸造用树脂作为粘结剂制作的自硬砂型铸造模具，在配制型砂时，CP5000系列铸造用树脂的使用量占型砂质量的0.7～1.2％；

（2）模型和芯盒制备：模型和芯盒由铝合金金属材料制备，或由硅胶、硬质的木材制备，在制作模型和芯盒时，采用数控加工、直接仿型或LOM快速成形工艺加工，以缩短其制造周期；自硬树脂砂型铸造模具由两半构成，在分型面处设有至少两个定位装置，所述定位装置包括一侧半模分型面上设有导柱，另一侧半模分型面上对应设有导套，由导柱和导套的配合对模具进行合模定位；铝硅合金的冒口重量和铸件的冒口重量之比在120％左右；在铸件的局部热节处设置冷铁，冷铁的设置位置根据铸件的具体结构而定；在浇注口设置过滤网，可以有效减少铝硅合金液中夹杂物的含量；

（3）干燥处理：对于高压开关用铝硅合金铸件的树脂砂型模具采用涂刷工艺或预热工艺进行干燥处理；其中涂刷工艺为：在其型腔表面用CTD－8型醇基涂料涂刷三次并进行点燃干燥处理；其预热处理方法为：用液化气喷枪均匀烘烤砂型模具的型腔表面，烘烤时间据砂型模具的型腔大小而定，最低应持续15分钟；

（4）铝硅合金熔炼精练处理：在铝硅合金ZL101A（GB/T 1173－1995）中按质量百分比加入0.35～0.80%的稀土合金，采用生产现场一次熔炼技术，使用石墨坩埚进行熔炼，杜绝坩埚增铁因素，采用不搅拌的熔炼、精炼技术，按质量百分比加入1.2～2.8%的“交大一号”多功能熔剂，加入前，在120℃～150℃先对熔剂进行1～2小时的预热保温；炉料加入前，向石墨坩埚底均匀撒入熔剂总量的30％；待炉料进入半熔融状态时，再均匀撒入其余的70％；当合金液加热到预定的浇注温度时，静置20～30分钟，扒渣后即可使用，整个熔炼过程不需搅拌，最大限度地降低了合金液中氧化夹杂物的含量；

（5）铝硅合金液的二次变质处理：当铝硅合金液的浇注时间超过2.5小时，必须进行二次变质处理。铝硅合金液二次变质使用0.5～1.0%的Na盐；