[发明专利]一种大型薄壁铝合金铸件石膏型铸造方法

说明书

本发明提供了一种大型薄壁铝合金铸件石膏型铸造方法，包括精炼处理、熔体充型和加压凝固步骤，在熔体充型过程，将下型板的温度始终控制为650‑720℃，将上型板的温度始终控制为750‑780℃。本发明通过对型板的温度调控，实现了对铸型及其铝合金熔体温度场的良好优化，使得铝合金铸件抗拉强度偏差大幅缩小，提高了铝合金铸件质量。

技术领域

本发明涉及一种铝合金铸造方法，具体是一种大型薄壁铝合金铸件石膏型铸造方法。

背景技术

在航空航天、武器装备、汽车、船舶等领域，铝合金铸件的需求和应用越来越广泛。目前，通常是采用石膏为铸型的熔体充型、加压凝固铸造工艺(石膏型铸造工艺)制造各种铝合金铸件。该工艺涉及到的主要设备包括铸造罐，铸造罐分为上罐和下罐，上罐和下罐既通过中隔板隔开，又通过升液管连通；石膏铸型上端有型板，其上端的型板称之为上型板，其下端的型板称之为下型板，且上型板、下型板和石膏铸型均位于上罐内；铸造过程中，铝合金原料在下罐内经加热熔化后形成熔体，然后对熔体加压，而熔体则随着升液管上流至铸型中(熔体随着升液管上流至铸型的过程称之为熔体充型)，并在压力的作用下凝固，得到铝合金铸件。尽管石膏型铸造工艺基本解决了充型问题、氧化问题和内部质量问题。然而，现有石膏型铸造工艺针对大型(高度大于1400mm)薄壁(壁厚小于3.5mm)铝合金铸件成型过程，在解决凝固过程中铸件温差较大、铸件厚大部位凝固时间过长难题时仍然具有较大的局限性。

基于前述技术问题，近年来出现了不少关于大型薄壁铝合金铸件石膏型铸造方面的技术。ZL201110005147.6公开了一种石膏型精密铸造方法，该方法采用将铸型和合金熔液同时放入一个真空罐内，然后顺序进行抽真空、重力浇注和加压凝固等步骤，虽然该方法能实现高真空度浇注和压力状态快速转换，工艺参数控制能力较强，但是该方法属于重力浇注，铝合金液依靠重力加速度从浇包向铸型内进行填充过程中，合金液前端出现不稳定的量紊流状态，影响浇注系统充型效果和凝固顺序。因此，该方法并不适于制造大型薄壁铝合金铸件。ZL201210064048.X公开了一种大型用于大型复杂薄壁铝合金铸件真空加压铸造的装置及工艺，该工艺采用立式真空加压铸造罐体，虽然能实现在真空度-0.08～-0.09MPa条件下浇注，在压力为0.4～0.5MPa条件下进行凝固，但是铸件内部质量一般。

除此之外，ZL201410455615.3公开了一种大型复杂薄壁镁合金件石膏型铸造方法，将熔炼炉和铸型分开放置于两个压力舱内，通过真空浇注和增压过程，实现浇注系统自上而下的顺序凝固。虽然采用该方法能够防止薄壁镁合金件氧化、提高充型能力、降低铸件内部出现缩孔缩松，但采用该方法制造的大型薄壁铝合金铸件质量仍然有待提升。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明目的在于提供一种大型薄壁铝合金铸件石膏型铸造方法，以提高大型薄壁铝合金铸件的质量。

为了实现上述目的，本发明采用如下所述技术方案：

一种大型薄壁铝合金铸件石膏型铸造方法，包括精炼处理、熔体充型和加压凝固步骤，其特征在于：在熔体充型过程，将下型板的温度始终控制为650-720℃，将上型板的温度始终控制为750-780℃。

上述技术方案通过对型板的温度调控，实现了对铸型及其铝合金熔体温度场的良好优化，使得铝合金铸件抗拉强度偏差大幅缩小，提高了铝合金铸件质量。

为进一步缩小铝合金铸件抗拉强度偏差，提高铝合金铸件质量，当熔体充型完成时，下型板开始自然冷却，同时将上型板的温度继续控制为750-780℃，持续60-90秒后开始自然冷却。

为更进一步缩小铝合金铸件抗拉强度偏差，提高铝合金铸件质量，下型板采用电阻加热，上型板采用低压(24-36伏特)电加热。此方案通过对上型板的低压快速加热，巧妙地实现了铸型温度场的进一步优化。