一种铝、镁合金石膏型精密铸造的真空浇注方法

摘要

本发明公开了一种铝、镁合金石膏型精密铸造的真空浇注方法，包括：(1)制作石膏型(2)起模烘干，待石膏混合浆料硬化后，移除砂箱去除熔模，或取出模样，将石膏型移入烘箱进行干燥；(3)抽真空浇注，将烘干的石膏型取出，清理型腔内的杂质，将所述抽真空管和真空泵连接，并将浇口密封，用真空泵抽至真空后开始浇注，直至浇注完毕，关闭真空泵，冷却至室温。本发明采用的直接在铸型型腔上安放排气管，可以根据铸件的不同形状和复杂程度来决定细钢管管的数量，直径大小以及安放部位，操作容易。而且铸件大小不受限制，有效地简化了工艺。

说明书

技术领域

本发明属于铸造技术领域，具体涉及一种铝、镁合金精密铸造的 真空浇注工艺，尤其适合于大型复杂薄壁铝镁合金的液态精密成形。

背景技术

近年来，国内外的航空、航天、汽车、船舶、兵器等行业结构功 能一体化、质量轻量化等趋势越来越明显，往往将原来由几个铸件、 锻件或机械加工零件组合而成的部件改用一个整体的铝镁合金铸件 来代替。这些铸件形状复杂、壁薄、尺寸精度要求高。目前这类整体 铝镁合金铸件的成形工艺主要有砂型铸造、石膏型铸造。

大型复杂薄壁铝镁合金零件由于在浇注时冷却速度快、温度降低 显著，使得液态金属粘度增大、粘滞力和表面张力增加，充填阻力增 大，往往导致各种铸件缺陷产生，这就要求金属液在型腔中的平均充 型速度比一般铸件要快。浇注复杂、薄壁精密铝镁合金铸件，传统的 砂型重力铸造和石膏型铸造难以满足要求，主要存在的问题是：金属 液的充型速度小会产生浇不足、冷隔等缺陷，从而无法得到完好的铸 件；而充型速度过大将使充型过程不平稳、紊流加剧，甚至会产生金 属液的飞溅裹气、形成氧化夹杂等缺陷。因此传统重力铸造难以满足 要求，需采用特种铸造成形工艺。

现已有一些抽真空方法应用于石膏型精密铸造，主要是将石膏型 放入真空箱中抽真空，并在真空箱中进行浇注。这种方法需要特定的 设备，费用高；石膏型的尺寸也受到了真空箱尺寸的限制，而且一般 难以达到预设的真空度，因此效果不是很理想，需要加以改进。

发明内容

为了克服复杂、薄壁精密铝镁合金铸件的浇注工艺不足，本发明 提出一种适用于铝合金或镁合金石膏型精密铸造的真空浇注方法，采 用从型腔中直接抽真空浇注的方法，通过控制型腔中的真空度和抽真 空的时间来控制工艺参数，进而改善铸件质量，具有操作简单，容易 控制等优点。特别适合于大型复杂薄壁铝镁合金铸件的成形。

本发明的一种铝、镁合金石膏型精密铸造的真空浇注方法，其特 征在于该方法包括下述步骤：

(1)作石膏型：配制浆料，并在铸型型腔的不同位置设置工艺 凸台，便于安放数根细钢管，钢管可根据铸件型腔结构不同而弯曲变 化，将钢管的出口引到石膏型的顶端，连接于一根粗的抽真空管内， 并将细钢管和抽真空管之间的间隙堵死，防止灌浆时浆料进入堵塞管 孔。将制备好的石膏混合浆料手动缓慢搅拌，尽量排除浆体内的气泡， 将混合浆料灌入砂箱，边灌浆边在砂箱上施加振动，直至灌浆完毕；

(2)起模烘干：待石膏混合料硬化后，移除砂箱、去除熔模， (或取出模样)将石膏型移入烘箱进行干燥。

(3)抽真空浇注：将烘干的石膏型取出，清理型腔内的杂质， 将粗的抽真空管和真空泵连接，并将浇口用塑料薄膜密封。用真空泵 抽真空，使型腔内的真空度达到0.04～0.08M Pa，开始浇注，直至浇注 完毕，关闭真空泵，冷却至室温。

本发明由于采用型腔直接抽真空浇注的方法，金属液充入型腔时 间短，速度快而且平稳，操作简单，容易控制。本发明采用的直接在 铸型型腔上安放抽气管，可以根据铸件的不同形状和复杂程度来决定 细钢管的数量，直径大小以及安放部位，操作容易。而且采用细钢管 直接从型腔中抽真空可以有效的排除型腔中的空气，浇注时金属液进 入细钢管后迅速凝固而堵塞细钢管，不会进入到真空泵中。

附图说明

图1是本发明铝、镁合金铸件石膏型精密铸造真空浇注示意图；

图2-4是浇注全过程的情况示意图，其中，图2为浇注前抽真空 时气体流动情况；图3为浇注过程中金属液充型和气体流动情况，图 4为充型完成后的情况；

图1中：1-真空泵，2-塑料薄膜，3-抽真空管，4-细钢管，5-工艺 凸台，6-塑料薄膜，7-石膏型。

具体实施方式

下面通过借助实施例更加详细地说明本发明，但以下实施例仅是 说明性的，本发明的保护范围并不受这些实施例的限制。

实施例1：要求采用石膏型精密铸造技术铸造某航空飞行器的支 架，其尺寸长400mm，宽250mm，高300mm。

(1)配制浆料，并在铸型型腔中的工艺凸台5的不同位置安放 4根细钢管4(直径为4mm)，将细钢管4的出口引到石膏型7的顶 端，连接于一根粗的抽真空管3内，并将细钢管4和粗的抽真空管3 之间的间隙用塑料薄膜2堵死，防止灌浆时浆料进入堵塞管孔。将制 备好的石膏混合浆料手动缓慢搅拌，尽量排除浆体内的气泡，将混合 浆料灌入砂箱，边灌浆边在砂箱上施加振动，直至灌浆完毕；

(2)待石膏混合料硬化后，移除砂箱，将石膏型7移入烘箱。

(3)将烘干的石膏型7取出，清理型腔内的杂质，将粗的抽真 空管3和真空泵1连接，并将浇口用塑料薄膜6密封。用真空泵1抽 真空，使型腔内的真空度达到0.04MPa，开始浇注，直至浇注完毕， 关闭真空泵1，冷却至室温。

实施例2：要求采用石膏型精密铸造技术铸造某航空铸镁AZ91 圆筒形零件，其尺寸为直径1200mm，高200mm，壁厚6mm。

(1)配制浆料，并在铸型型腔中的工艺凸台5不同位置安放5 根细钢管4(直径为8mm)，将细钢管4的出口引到石膏型7的顶端， 连接于一根粗的抽真空管3内，并将细钢管4和粗抽真空管3之间的 间隙用塑料薄膜2堵死，防止灌浆时浆料进入堵塞管孔。将制备好的 石膏混合浆料手动缓慢搅拌，尽量排除浆体内的气泡，将混合浆料灌 入砂箱，边灌浆边在砂箱上施加振动，直至灌浆完毕；

(2)待石膏混合料硬化后，移除砂箱，将石膏型7移入烘箱。

(3)将烘干的石膏型7取出，清理型腔内的杂质，将粗的抽真 空管3和真空泵1连接，并将浇口用塑料薄膜6密封。用真空泵1抽 真空，使型腔内的真空度达到0.06MPa，开始浇注，直至浇注完毕， 关闭真空泵1，冷却至室温。

以上实施例仅是示例性的，不是作为对本发明的限制，如实施例 各步骤中的具体参数值仅是一个较优的值，实际可以根据具体需要进 行具体选择。例如，钢管的直径可以根据铸型型腔尺寸具体选择，如 可以为4-8mm，还有步骤(3)中的真空度也可以优选为0.04-0.08Mpa， 放置钢管的数量可以为3-10根。