一种细化熔模铸件组织的铸造方法与流程

1.本发明属于熔模精密铸造技术领域，具体涉及一种细化熔模精密铸件组织的铸造方法。


背景技术：

2.在实际生产过程中，采用普通熔模精密铸造过程生产的铸件往往存在组织粗大，力学性能较低等不足。亚快速凝固是介于平衡凝固和快速凝固之间的一种凝固方式，其冷却速度在10～103k/s之间。亚快速凝固可以细化合金晶粒、减小第二相的尺寸以及提高溶质元素在基体中的固溶度。
3.采用水冷铜模冷却的方式对铸件的凝固过程进行控制，可有效细化合金的晶粒，同时降低溶质元素的偏析，减少后续热处理时间。因此，在凝固生产过程中有必要对铸件的凝固过程进行控制。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种细化熔模铸件组织的铸造方法，解决普通熔模精密铸造生产的铸件组织粗大，力学性能较低的问题。
5.本发明是通过以下技术方案实现的：一种细化熔模铸件组织的铸造方法，包括以下步骤：
6.s1、进行熔模型壳制备；
7.s2、将熔模型壳加热至预热温度并保温；
8.s3、先用耐火砂将水冷铜模底部覆盖，待熔模型壳转移至水冷铜模中后，再用耐火砂将熔模型壳与水冷铜模之间的间隙填充紧实；
9.s4、将熔化好的合金液浇注到熔模型壳中；
10.s5、打开进水口的开关，调节压力表数值，对熔模型壳进行快速冷却，直至温度降至室温；
11.s6、将熔模型壳转移到水冷铜模外，进行清理，取出铸件。
12.优选地，所述水冷铜模内部冷却水的通道为螺旋结构，直径为10～15mm。
13.优选地，所述耐火砂为石墨砂或石英砂，粒度为16～30目。
14.优选地，所述水冷铜模底部覆盖耐火砂的厚度为30～50mm。
15.优选地，所述进水口和出水口的直径与水冷铜模冷却水通道直径相同，进水口在水冷铜模下部，出水口在水冷铜模上部。
16.优选地，通水冷却时所述压力表的数值控制在0.15～0.25mpa之间。
17.本发明与现有技术相比的有益效果是：
18.(1)本发明的方法可大幅度缩短铸件冷却时间，有效缩短产品生产周期。
19.(2)本发明的进水口在水冷铜模下部，出水口在水冷铜模上部，通水后铸件下部温度低于铸件上部温度，可实现铸件的顺序凝固，有效避免疏松、缩孔等铸造缺陷。
20.(3)本发明的方法制造的铸件晶粒细化效果明显，可用于各类熔模精密铸件组织的细化。
附图说明
21.图1为本发明中的熔模精密铸造方法原理图。
22.图2为常规熔模精密铸造获得的zl107铝合金铸件的金相组织图。
23.图3为本发明实施例中获得的zl107铝合金铸件的金相组织图。
24.其中：1
‑
出水口；2
‑
熔模型壳；3
‑
耐火砂；4
‑
水冷铜模；5
‑
进水口(含开关)；6
‑
压力表。
具体实施方式
25.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
26.如图1所示，本发明提供一种细化熔模铸件组织的铸造方法，包括以下步骤：
27.s1、按工艺要求进行熔模型壳2制备；
28.s2、按工艺要求将熔模型壳2加热至预热温度并保温；
29.s3、先用耐火砂3将水冷铜模4的底部覆盖，耐火砂层的厚度为30～50mm，待熔模型壳2转移至水冷铜模4中后，再用耐火砂3将熔模型壳2与水冷铜模4之间的间隙填充紧实，其中水冷铜模4内部冷却水的通道设置为螺旋结构，以水冷铜模4的中心轴为轴环绕设置在水冷铜模4壁面内，水冷铜模4内部螺旋结构冷却水通道的直径为10～15mm；
30.耐火砂3为石墨砂或石英砂，粒度为16～30目。
31.s4、按工艺要求将熔化好的合金液浇注到熔模型壳2中；
32.s5、打开进水口5的开关，调节压力表6数值至0.15～0.25mpa，对熔模型壳2进行快速冷却，直至温度降至室温；进水口5在水冷铜模4下部，出水口1在水冷铜模4上部，进水口5和出水口1分别与水冷铜模4内部冷却水的通道导通，进水口5和出水口1的直径与水冷铜模4冷却水通道直径相同。
33.s6、将熔模型壳2转移到水冷铜模4外，进行清理，取出铸件。
34.实施例1
35.以某熔模精密铝合金铸件为例，牌号为zl107，具体包括以下步骤：
36.s1、按工艺要求进行熔模型壳2制备；
37.s2、按工艺要求将熔模型壳2加热至预热温度并保温；
38.s3、先用石英砂3将水冷铜模4的底部覆盖，厚度为30mm，待熔模型壳2转移至水冷铜模4中后，再用石英砂3将熔模型壳2与水冷铜模4之间的间隙填充紧实，其中水冷铜模4内部螺旋结构冷却水通道的直径为15mm；
39.s4、按工艺要求将熔化好的zl107铝合金液浇注到熔模型壳2中；
40.s5、打开进水口5的开关，调节压力表6数值至0.25mpa，对熔模型壳2进行快速冷却，直至温度降至室温；
41.s6、将熔模型壳2转移到水冷铜模4外，进行清理，取出铸件。
42.图2为常规熔模精密铸造获得的zl107铝合金铸件的金相组织图。依据上面的工艺方法，制备出了晶粒细小的熔模精密zl107铝合金铸件(金相组织图见图3)，经测试其铸态
随炉拉伸试棒的抗拉强度、伸长率和布氏硬度分别为213mpa、3.6％和82hbs，较常规熔模精密铸造分别增加了16.7％、24.7％和10.3％。
43.本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知技术。


技术特征：
1.一种细化熔模铸件组织的铸造方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、制备熔模型壳(2)；s2、将熔模型壳(2)加热至预热温度并保温；s3、先用耐火砂(3)覆盖水冷铜模(4)底部，待熔模型壳(2)转移至水冷铜模(4)中后，再用耐火砂(3)填充熔模型壳(2)与水冷铜模(4)之间的间隙；s4、将熔化后的合金液浇注到熔模型壳(2)中；s5、打开进水口(5)的开关，调节压力表(6)数值，对熔模型壳(2)进行冷却，直至温度降至室温；s6、将熔模型壳(2)转移到水冷铜模(4)外，进行清理，取出铸件。2.根据权利要求1所述的一种细化熔模铸件组织的铸造方法，其特征在于，s3中，所述水冷铜模(4)内部冷却水的通道设置为螺旋结构，以水冷铜模(4)的中心轴为轴环绕设置在水冷铜模(4)壁面内，通道的直径为10～15mm。3.根据权利要求2所述的一种细化熔模铸件组织的铸造方法，其特征在于，s3中，所述耐火砂(3)为石墨砂或石英砂，粒度为16～30目。4.根据权利要求3所述的一种细化熔模铸件组织的铸造方法，其特征在于，所述水冷铜模(4)底部覆盖的耐火砂层的厚度为30～50mm。5.根据权利要求4所述的一种细化熔模铸件组织的铸造方法，其特征在于，s5中，所述进水口(5)设置在水冷铜模(4)下部，所述出水口(1)设置在水冷铜模(4)上部，进水口(5)和出水口(1)分别与水冷铜模(4)内部冷却水的通道导通。进水口(5)和出水口(1)的直径与水冷铜模(4)内部冷却水通道直径相同。6.根据权利要求5所述的一种细化熔模铸件组织的铸造方法，其特征在于，s5中，通水冷却时，压力表(6)的数值控制在0.15～0.25mpa之间。

技术总结
本发明公开了一种细化熔模铸件组织的铸造方法，包括以下步骤：S1、制备熔模型壳(2)；S2、将熔模型壳(2)加热至预热温度并保温；S3、先用耐火砂(3)覆盖水冷铜模(4)底部，待熔模型壳(2)转移至水冷铜模(4)中后，再用耐火砂(3)填充熔模型壳(2)与水冷铜模(4)之间的间隙；S4、将熔化后的合金液浇注到熔模模壳(2)中；S5、打开进水口(5)的开关，调节压力表(6)数值，对熔模型壳(2)进行冷却，直至温度降至室温；S6、将熔模型壳(2)转移到水冷铜模(4)外，进行清理，取出铸件。本发明方法有助于细化熔模精密铸件的组织，提高其力学性能，在凝固过程中可实现铸件的顺序凝固，提供铸件内部质量。提供铸件内部质量。提供铸件内部质量。


技术研发人员：徐信锋 王宝兵 范李鹏 姬艳硕 冯港雯 顾辉旺 杨剑
受保护的技术使用者：上海航天精密机械研究所
技术研发日：2021.06.30
技术公布日：2021/11/4