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CN107297484B - 一种铝合金的低压铸造方法 - Google Patents

一种铝合金的低压铸造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铝合金的低压铸造方法，具体包括如下步骤：S1金属液制备：加热炉置于真空环境下，将铝合金置于加热炉内，高温加热铝合金，加热温度为700‑750℃，使铝合金熔化至金属液；S2装置检测与准备：采用可拆卸的模具，使用前用空气去除铝渣和砂芯的燃烧剩余物，然后上好涂料进行保养，检查保持炉的气密性，观察浇口是否堵塞，检测开合模具有无错位密封问题，保持保持炉的温度在680‑730℃之间；S3加压：将金属液置于保持炉中，向保持炉添加一定量铝粉，充分搅拌1‑2h，然后向保持炉内通比大气压大0.01‑0.05Mpa的空气压力或惰性气体，实现对炉内的加压；本发明能够简化目前低压铸造方法中重复的工艺，提高了工作效率。

Description

一种铝合金的低压铸造方法
技术领域
本发明涉及压铸成型技术领域，尤其涉及一种铝合金的低压铸造方法。
背景技术
低压铸造法的雏形可以追溯到上世纪初，利用低压铸造法所具有的材料利用率高、容易实现注汤自动化等优点，以汽车部件为中心，逐步确立了轻合金铸件的主要铸造法的牢固地位；铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用，工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求也日益增多；而目前现有的低压铸造工艺比较复杂，也没有统一的规范与标准，因此造成生产的铸件参差不齐，生产效率低下，重复的工序加大了工人的劳动负担，进而使得生产的产品市场竞争力不高，并且在高温环境的保持炉内，内部的金属液很容易发生氧化，从而使后续生产出的成品中特性也随之改变。
经检索，申请号为201410701840.0的专利，公开了一种低压铸造工艺，其特征在于，包括如下步骤：1)工具及物料的准备:涂模剂使用前要充分搅拌，烤模器通风是否均匀，接头处禁止有漏气现象，喷枪须先检查有无泄漏，密封垫片、过滤网、耐高温润滑油准备好；2)模具准备；3)铝液准备及要求:铝液测氢密度≥2.45g/cm3，铝液温度按低压生产作业指导书要求控制，保温炉加汤前、后必须作彻底扒渣，铝液在保温炉内储存时间≤4小时，超过4小时禁止使用；4)开模温度要求达到380～450℃，合模均温3-6分钟，开模3PCS做浇剔品，以衡温及提高模具温度。采用本发明的低压铸造工艺工艺简单，免去了很多重复性工序，提高了工作效率，虽然简化了重复性的工艺，但是在冷凝过程中，由于体积的收缩，在铸件厚大部位可能会形成缩孔或者缩松，进而影响最后铸件的工艺性能。
针对上述问题，先有必要设计一种铝合金的低压铸造方法，能够简化目前低压铸造方法中重复的工艺，避免铸件中出现缩孔或者缩松现象，提高铸造利用率，进而提高工作效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铝合金的低压铸造方法，具备方法简单、提高工作效率优点，解决了目前低压铸造方法中许多工艺重复且复杂，铸件厚大部位可能会形成缩孔或者缩松的问题。
根据本发明实施例的一种铝合金的低压铸造方法，具体包括如下步骤：
S1金属液制备：加热炉置于真空环境下，将铝合金置于加热炉内，高温加热铝合金，加热温度为700-750℃，使铝合金熔化至金属液；
S2装置检测与准备：采用可拆卸的模具，使用前用空气去除铝渣和砂芯的燃烧剩余物，然后上好涂料进行保养，检查保持炉的气密性，观察浇口是否堵塞，检测开合模具有无错位密封问题，保持保持炉的温度在680-730℃之间；
S3加压：将金属液置于保持炉中，向保持炉添加一定量铝粉，充分搅拌1-2h，然后向保持炉内通比大气压大0.01-0.05Mpa的空气压力或惰性气体，实现对炉内的加压，加压时间为2-8分钟，当充型至模具顶端时应立即急速升压；
S4凝固成形：金属液在加压的条件下，通过升液管压进模具内，开模的温度在350-450℃之间，合模时间在4-6分钟，
S5冷却取件：合模、加压、凝固之后，铸件的形状成型，待铸件冷却到固相温度以下时，从模具中取出铸件即可。
在上述方案基础上，在S1步骤中的铝合金，包括按照重量份计的如下组份：铝80-85份、硅2-3份、铁4-5份、铜10-20份、锰3-9份、镁12-18份、铬0.5-2.5份、锌1-2份、钛1-2份。
在上述方案基础上，在S3步骤中的铝粉，包括按照重量份计的如下组份：铝20-40份、氧化铝6-8份、碳1-2份、锂2-4份。
在上述方案基础上，在S3步骤中，所述惰性气体为氮气、氩气、氦气中的一种。
在上述方案基础上，所述升液管的材料采用陶瓷制成。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是：通过S1-S5五个步骤即可完成铝合金的低压铸造，方法简单，将检测装置的安装与装置的保养与气密性的部分在加压之前统一进行处理，大大简化了目前低压铸造方法中重复的工艺；通过向金属液中添加一定量的铝粉，与空气接触发生反应，进而形成一层氧化膜，铸件的抗氧化性能大大提高；当充型至模具顶端时，液态金属中固相部分已经占有相当大的比例，此时应立即急速升压，以便克服重力的负作用，进行补缩，保证了铸件的致密性，避免了铸件出现缩孔或缩松现象的发生；升液管采用陶瓷制成的，是由于陶瓷不会与金属液发生反应，在高温下比较稳固，通过向保持炉中通大气压大0.01-0.05Mpa的空气压力或者惰性气体，金属液受气体压力的作用，由下而上沿着升液管和浇注系统充满型腔，达到了铸模的效果，这样的方式下金属液从模具型腔的下部慢慢开始充填，保持一段时间的压力后凝固，避免了成型过程中的气泡的产生，大大提高了铸件的成型率；总体来说，该种铝合金的低压铸造方法能够简化目前低压铸造方法中重复的工艺，提高了工作效率，避免铸件中出现缩孔或者缩松现象，铸件的抗拉强度与屈服强度都普遍提高，最高提升了6.6％，硬度也普遍提高，最高提升了10.8％，降低了热膨胀系数，铸造利用率提高了1％-5％。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的特征、技术手段及所达到的具体功能，下面以具体实施方式对本发明做进一步详细描述。
实施例1
本实施例提供了一种铝合金的低压铸造方法，具体包括如下步骤：
S1金属液制备：加热炉置于真空环境下，将铝合金置于加热炉内，高温加热铝合金，加热温度为700-750℃，使铝合金熔化至金属液；
S2装置检测与准备：采用可拆卸的模具，使用前用空气去除铝渣和砂芯的燃烧剩余物，然后上好涂料进行保养，检查保持炉的气密性，观察浇口是否堵塞，检测开合模具有无错位密封问题，保持保持炉的温度在680℃之间；
S3加压：将金属液置于保持炉中，向保持炉添加一定量铝粉，充分搅拌1h，然后向保持炉内通比大气压大0.01Mpa的空气压力或惰性气体，实现对炉内的加压，加压时间为2分钟，当充型至模具顶端时应立即急速升压；
S4凝固成形：金属液在加压的条件下，通过升液管压进模具内，开模的温度在350℃之间，合模时间在4分钟，
S5冷却取件：合模、加压、凝固之后，铸件的形状成型，待铸件冷却到固相温度以下时，从模具中取出铸件即可。
铝合金，包括按照重量份计的如下组份：铝80份、硅2份、铁4份、铜10份、锰3份、镁12份、铬0.5份、锌1份、钛1份。
铝粉，包括按照重量份计的如下组份：铝20份、氧化铝6份、碳1份、锂2份。
惰性气体为氮气。
升液管的材料采用陶瓷制成。
实施例2
本实施例提供了一种铝合金的低压铸造方法，具体包括如下步骤：
S1金属液制备：加热炉置于真空环境下，将铝合金置于加热炉内，高温加热铝合金，加热温度为700-750℃，使铝合金熔化至金属液；
S2装置检测与准备：采用可拆卸的模具，使用前用空气去除铝渣和砂芯的燃烧剩余物，然后上好涂料进行保养，检查保持炉的气密性，观察浇口是否堵塞，检测开合模具有无错位密封问题，保持保持炉的温度在692.5℃之间；
S3加压：将金属液置于保持炉中，向保持炉添加一定量铝粉，充分搅拌1.25h，然后向保持炉内通比大气压大0.02Mpa的空气压力或惰性气体，实现对炉内的加压，加压时间为3.5分钟，当充型至模具顶端时应立即急速升压；
S4凝固成形：金属液在加压的条件下，通过升液管压进模具内，开模的温度在375℃之间，合模时间在4.5分钟，
S5冷却取件：合模、加压、凝固之后，铸件的形状成型，待铸件冷却到固相温度以下时，从模具中取出铸件即可。
铝合金，包括按照重量份计的如下组份：铝81.25份、硅2.25份、铁4.25份、铜12.5份、锰4.5份、镁13.5份、铬1份、锌1.25份、钛1.25份。
铝粉，包括按照重量份计的如下组份：铝25份、氧化铝6.5份、碳1.25份、锂2.5份。
惰性气体为氩气。
升液管的材料采用陶瓷制成。
实施例3
本实施例提供了一种铝合金的低压铸造方法，具体包括如下步骤：
S1金属液制备：加热炉置于真空环境下，将铝合金置于加热炉内，高温加热铝合金，加热温度为700-750℃，使铝合金熔化至金属液；
S2装置检测与准备：采用可拆卸的模具，使用前用空气去除铝渣和砂芯的燃烧剩余物，然后上好涂料进行保养，检查保持炉的气密性，观察浇口是否堵塞，检测开合模具有无错位密封问题，保持保持炉的温度在705℃之间；
S3加压：将金属液置于保持炉中，向保持炉添加一定量铝粉，充分搅拌1.5h，然后向保持炉内通比大气压大0.03Mpa的空气压力或惰性气体，实现对炉内的加压，加压时间为5分钟，当充型至模具顶端时应立即急速升压；
S4凝固成形：金属液在加压的条件下，通过升液管压进模具内，开模的温度在400℃之间，合模时间在5分钟，
S5冷却取件：合模、加压、凝固之后，铸件的形状成型，待铸件冷却到固相温度以下时，从模具中取出铸件即可。
铝合金，包括按照重量份计的如下组份：铝83.5份、硅2.5份、铁4.5份、铜15份、锰6份、镁15份、铬1.5份、锌1.5份、钛1.5份。
铝粉，包括按照重量份计的如下组份：铝30份、氧化铝7份、碳1.5份、锂3份。
惰性气体为氦气中的一种。
升液管的材料采用陶瓷制成。
实施例4
本实施例提供了一种铝合金的低压铸造方法，具体包括如下步骤：
S1金属液制备：加热炉置于真空环境下，将铝合金置于加热炉内，高温加热铝合金，加热温度为700-750℃，使铝合金熔化至金属液；
S2装置检测与准备：采用可拆卸的模具，使用前用空气去除铝渣和砂芯的燃烧剩余物，然后上好涂料进行保养，检查保持炉的气密性，观察浇口是否堵塞，检测开合模具有无错位密封问题，保持保持炉的温度在717.5℃之间；
S3加压：将金属液置于保持炉中，向保持炉添加一定量铝粉，充分搅拌1.75h，然后向保持炉内通比大气压大0.04Mpa的空气压力或惰性气体，实现对炉内的加压，加压时间为6.5分钟，当充型至模具顶端时应立即急速升压；
S4凝固成形：金属液在加压的条件下，通过升液管压进模具内，开模的温度在425℃之间，合模时间在5.5分钟，
S5冷却取件：合模、加压、凝固之后，铸件的形状成型，待铸件冷却到固相温度以下时，从模具中取出铸件即可。
铝合金，包括按照重量份计的如下组份：铝84.75份、硅2.75份、铁4.75份、铜17.5份、锰7.5份、镁16.5份、铬2份、锌1.75份、钛1.75份。
铝粉，包括按照重量份计的如下组份：铝35份、氧化铝7.5份、碳1.75份、锂3.5份。
惰性气体为氮气、氩气。
升液管的材料采用陶瓷制成。
实施例5
本实施例提供了一种铝合金的低压铸造方法，具体包括如下步骤：
S1金属液制备：加热炉置于真空环境下，将铝合金置于加热炉内，高温加热铝合金，加热温度为700-750℃，使铝合金熔化至金属液；
S2装置检测与准备：采用可拆卸的模具，使用前用空气去除铝渣和砂芯的燃烧剩余物，然后上好涂料进行保养，检查保持炉的气密性，观察浇口是否堵塞，检测开合模具有无错位密封问题，保持保持炉的温度在730℃之间；
S3加压：将金属液置于保持炉中，向保持炉添加一定量铝粉，充分搅拌2h，然后向保持炉内通比大气压大0.05Mpa的空气压力或惰性气体，实现对炉内的加压，加压时间为8分钟，当充型至模具顶端时应立即急速升压；
S4凝固成形：金属液在加压的条件下，通过升液管压进模具内，开模的温度在450℃之间，合模时间在6分钟，
S5冷却取件：合模、加压、凝固之后，铸件的形状成型，待铸件冷却到固相温度以下时，从模具中取出铸件即可。
铝合金，包括按照重量份计的如下组份：铝85份、硅3份、铁5份、铜20份、锰9份、镁18份、铬2.5份、锌2份、钛2份。
铝粉，包括按照重量份计的如下组份：铝40份、氧化铝8份、碳2份、锂4份。
惰性气体为氮气、氩气、氦气。
升液管的材料采用陶瓷制成。
测试例
根据铸造工艺方法的不同，通过对铸造结束后铝合金的机械、物理性能和铸造利用率进行计算，然后分析对照例与实施例的结果，对照例采用的是目前低压铝合金的铸造方法。
测试结果见下表：
根据上表可以得出，使用本发明的铝合金的低压铸造方法，最后铸件的抗拉强度与屈服强度都普遍提高，最高提升了6.6％，硬度也普遍高于对照例，最高提升了10.8％，热膨胀系数略低于对照例，计算得出铸造利用率值也都高于对照例1％-5％，说明了该铝合金的低压铸造方法在简化了复杂工艺的同时避免了缩孔或缩松现象，提高了铸件的机械与物理性能，增大了铸造利用率。
本发明未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种铝合金的低压铸造方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1金属液制备：加热炉置于真空环境下，将铝合金置于加热炉内，高温加热铝合金，加热温度为700-750℃，使铝合金熔化至金属液；
S2装置检测与准备：采用可拆卸的模具，使用前用空气去除铝渣和砂芯的燃烧剩余物，然后上好涂料进行保养，检查保持炉的气密性，观察浇口是否堵塞，检测开合模具有无错位密封问题，保持保持炉的温度在680-730℃之间；
S3加压：将金属液置于保持炉中，向保持炉添加一定量铝粉，充分搅拌1-2h，然后向保持炉内通比大气压大0.01-0.05Mpa的空气或惰性气体，实现对炉内的加压，加压时间为2-8分钟，当充型至模具顶端时应立即急速升压；
S4凝固成形：金属液在加压的条件下，通过升液管压进模具内，开模的温度在350-450℃之间，合模时间在4-6分钟，
S5冷却取件：合模、加压、凝固之后，铸件的形状成型，待铸件冷却到固相温度以下时，从模具中取出铸件即可。
2.根据权利要求1所述的一种铝合金的低压铸造方法，其特征在于：在S1步骤中的铝合金，包括按照重量份计的如下组份：铝80-85份、硅2-3份、铁4-5份、铜10-20份、锰3-9份、镁12-18份、铬0.5-2.5份、锌1-2份、钛1-2份。
3.根据权利要求1所述的一种铝合金的低压铸造方法，其特征在于：在S3步骤中的铝粉，包括按照重量份计的如下组份：铝20-40份、氧化铝6-8份、碳1-2份、锂2-4份。
4.根据权利要求1所述的一种铝合金的低压铸造方法，其特征在于：在S3步骤中，所述惰性气体为氮气、氩气、氦气中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种铝合金的低压铸造方法，其特征在于：所述升液管的材料采用陶瓷制成。
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