[发明专利]铝铜合金结构件铸造成型用内冷铁结构及其铺设方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝铜合金结构件铸造成型用内冷铁，特别涉及一种铝铜合金结构件铸造成型用内冷铁结构及其铺设方法。

背景技术

采用低、差压铸造工艺成型的铝铜合金结构件，经T5状态处理强化后，力学性能值可达到σb≥450MPa ，σ0.2≥390MPa，δ5≥10%，具有比合金钢材料性能高的特点，广泛应用于民用及国防产品结构件的铸造成型过程中。由于铝铜类合金凝固区间较宽（如ZL201A合金从液态转变到固态，温度区间约为102℃），具有较高的热裂、疏松、偏析倾向，在铸造成型过程中，若采用传统的工艺冷却措施，铸造成型后的结构件内部组织会出现疏松、缩孔、冷热裂纹、偏析缺陷。铝铜类合金结构件铸造成型时，需要使用冷铁对厚大部位、热节处及其它冷却较慢的部位进行调节。通常使用的冷铁材质有钢材料（含铸钢）、铸铁、铸黄铜合金，这些冷铁具有冷却速度快，冷却能力持久性长的特点，可以促进结构件内部组织的致密度和力学性能的提高，减小结构件缩松、缩孔、雾状疏松、热裂等铸造缺陷的产生，但同时给铸型（砂芯）的退让性带来较大的阻碍力，易造成结构件在成型时出现冷热裂纹。

发明内容

本发明提供了一种铝铜合金结构件铸造成型用内冷铁结构及其铺设方法，解决了铝铜合金结构件在铸造时易造成结构件在成型时出现冷热裂纹的技术问题。

铝铜类合金在铸造成型过程具有较高冷、热裂纹形成机理，凝固过程如不放置冷铁，则不能保证温度场顺序快速冷却，在成型后的结构件内部及表面会出现热裂纹（表面裂纹呈现树枝状，内部裂纹呈现白色裂析状）。放置冷铁后，当铸型遇到轻微阻碍及温度不均匀现象，会在结构件表面出现明显冷裂纹趋势。在铸造试验过程中，通过调整浇注系统、砂芯材料、合金熔炼工艺、把砂芯制作成空腔体、减小冷铁厚度、减小冷铁表面积、在冷铁表面制作V形槽等工艺措施，结构件外表面依然有裂纹出现，其内部有白色裂隙偏析出现。分析上述实施过程，确认是因冷铁对结构件成型过程温度场调节能力未达到要求，钢材质、铸铁及铸铜的冷铁在应用于铝铜合金凝固过程，由于冷铁的熔点与铝铜合金熔点相差较大，当铝铜合金液与冷铁相接触时，凝固速度较大，受到冷铁表面的阻力相对也会很大，会在铝铜合金结构件表面形成裂纹机理，另一方面由于冷铁自身重量与砂芯组合后形成的阻力，大于铝铜合金结构件凝固收缩时阻力允许的值，会在成型的铝铜合金结构件外部产生裂纹。通过分析认为，铝铜类合金铸造成型过程出现的冷热裂纹现象主要是因冷铁设计不合理造成的。

本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

一种铝铜合金结构件铸造成型用内冷铁结构，包括内冷铁块，在内冷铁块的冷铁使用面表层涂粘一层石英砂，石英砂的厚度是0.2-0.6毫米，内冷铁块的厚度是铸件壁厚的0.7-1.0倍，内冷铁块的长度不大于110毫米，内冷铁块（1）的宽度不大于110毫米。

一种铝铜合金结构件铸造成型用内冷铁的铺设方法，其特征在于以下步骤：

第一步、选择铸铝材质制作内冷铁块，内冷铁块的厚度是铸件壁厚的0.7-1.0倍，内冷铁块的长度不大于110毫米，内冷铁块（1）的宽度不大于110毫米；

第二步、在内冷铁块使用面表层涂粘一层石英砂，石英砂的厚度是0.2-0.6毫米；

第三步、将涂有石英砂的内冷铁块，放置在铝铜类材质铸件内腔表面，并填充石英砂把冷铁进行固定。

把冷铁设计成为铸铝材质，并且使用过程在冷铁使用面表层涂粘一层石英砂（具有耐高温作用）。铸铝材质冷铁具有较好吸热、导热性，通过对铸铝冷铁厚度合理的设计，同样也会具有良好持久性。铸铝材质冷铁最大的特点是，熔点与铝铜类合金熔点基本一致，当铝铜类合金液与铸铝材质冷铁相接触瞬间，铸铝冷铁表面会出现一层软化薄膜（似融非熔状态，在石英砂层下面），它大大减小铝铜合金产品表面凝固收缩时的摩擦阻力，适宜降低了产品冷却速度，消除了裂纹产生机理。

本发明应用于铝铜合金产品铸造过程除可降低产品外部产生裂纹机理外，由于其具有散热效果快特点，通过对不同结构铝铜合金产品配置不同厚度冷铁，可促进温度场顺序均匀化，可有效克服铝铜合金产品在凝固过程偏析出现的机理。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

一种铝铜合金结构件铸造成型用内冷铁结构，包括内冷铁块（1），在内冷铁块1的冷铁使用面表层涂粘一层石英砂，石英砂的厚度是0.2-0.6毫米，内冷铁块1的厚度是铸件壁厚的0.7-1.0倍，内冷铁块1的长度不大于110毫米，内冷铁块1的宽度不大于110毫米。