一种大型内腔复杂结构薄壁铝合金铸件石膏铸型制备方法技术

本发明专利技术属于铝合金制造技术领域，公开了一种大型内腔复杂结构薄壁铝合金铸件石膏铸型制备方法，蜡型经过丙酮和工业乙醇混合剂清洗；蜡型封闭盲腔和不利于石膏充型的大平面采用排气孔和防水透气膜配合排气；石膏粉和混合水溶液在压力差的作用下，在混料罐内垂直喷射混合，降低粉尘排放；采用压差控制石膏浆料通过阶梯压力差，在真空下灌注砂箱；真空罐上罐内的左、右混料罐可实现异步混料与灌浆。本发明专利技术有效去除表面分型剂，增加石膏浆料和蜡型表面的润湿性，提高铸件表面光洁度；保证石膏浆料充型完整，降低欠充型造成的瘤疤和残留气泡形成的铝豆，大幅度降低铸件整型打磨工作量，保证最佳铸件轮廓形状。

A preparation method of gypsum casting mould for Thin-walled Aluminium Alloy Castings with large inner cavity and complex structure

The invention belongs to the field of aluminium alloy manufacturing technology, and discloses a preparation method of gypsum casting mould for large-scale and complex inner-cavity Thin-walled Aluminium Alloy castings. The wax mould is cleaned by acetone and industrial ethanol mixture; the wax mould closes blind cavity and the large plane which is not conducive to gypsum filling adopts exhaust hole and waterproof permeable film to cooperate with exhaust gas; gypsum powder and mixed water solution are mixed under the action of pressure difference and under the action of mixture. The vertical injection mixing in the tank can reduce the dust emission; the pressure difference is used to control the gypsum slurry through the step pressure difference, and the sand box is filled in vacuum; the left and right mixing tanks in the vacuum tank can realize asynchronous mixing and grouting. The invention effectively removes the surface typing agent, increases the wettability of the surface of gypsum slurry and wax mould, and improves the surface smoothness of castings; guarantees the integrity of the filling of gypsum slurry, reduces the scar caused by underfilling and the aluminum beans formed by residual bubbles, greatly reduces the workload of the whole mold polishing of castings, and ensures the optimal contour shape of castings.

【技术实现步骤摘要】
一种大型内腔复杂结构薄壁铝合金铸件石膏铸型制备方法
本专利技术属于铝合金制造
，尤其涉及一种大型内腔复杂结构薄壁铝合金铸件石膏铸型制备方法。
技术介绍
铝合金具有优良的耐蚀性能和铸造流动性，较好的强韧性和比刚度，已大规模应用于航空、航天和兵器领域的大直径壳体构件铸造加工成形，目前常规铝合金构件铸造方法为金属型铸造、砂型铸造、壳型铸造、熔模石膏型铸造和消失模铸造等。随着工业领域减重增效战略的不断推进，采用熔模石膏型铸造方法制备具有大面积内腔隔板或深盲腔、主体壁厚≤3mm、最大轮廓尺寸≥800mm的大型内腔复杂结构铝合金铸件己成为国内外技术开发热点，具有重要的应用前景。但是，在通过熔模石膏型铸造方法生产铝合金铸件时，由于石膏铸型在混料、搅拌和浇灌工序中易产生贴模度差、巷气、开裂和分层等缺陷，导致熔模石膏型铸造铝合金铸件产生不规则平面多肉、颗粒状多肉、轮廓尺寸超差和大尺寸飞边等缺陷。虽然现有技术已针对上述问题开发了一系列解决方案，但是针对具有具有大面积内腔隔板或深盲腔、主体壁厚≤3mm、最大轮廓尺寸≥800mm的大型内腔复杂结构铝合金铸件熔模石膏铸型，现有技术难以保证铸型制备质量和铝合金铸件一次成型表面粗糙度的合格率。通过文献检素发现，在申请公布号为CN105215272A中国专利中，记载了一种具有微结构石膏铸型的方法。该专利在常态下进行石膏浆料混制，然后在超声波作用下进行石膏浆料的浇灌和二次超声波处理。该方法能成形模具上100μm左右的细微结构，铸型表面光洁度较高，铸型开裂现象明显降低。但是该技术是在常温常压下进行石膏搅拌处理，基于石膏浆料密度大、粘度高和凝固较快的特点，必须使用强力快速的搅拌装置，如果在常温常压下进行搅拌，必然会造成浆料内大量卷气，虽然超声波处理对石膏浆料内的气体具有较好的清排效果，但是对于大型石膏铸型来说，由于超声波处理作用面积有限和作用时间较长的特点，可能在气体清排过程中造成铸型气泡清排不尽和铸型提前凝固结果；尤其是对于具有大面积隔板或局部封闭盲腔的铝合金铸型来说，该方法对铸型盲腔部位憋气现象处理能力更显不足。经文献检索发现，在申请公布号为CN106583648B中国专利中，记载了一种石膏铸型真空成型装置。该装置主要包括真空成型舱、转运吊臂和石膏真空混料舱等，该装置运转时，首先在石膏真空混料舱进行真空混料，然后将真空混料舱整体吊运至真空成型舱内，最后在真空成型舱内的真空环境下完成石膏浆料真空浇灌成型，通过使用该装置，能实现石膏浆料的真空搅拌和真空浇灌，能有效避免石膏浆料卷气，并提高石膏浆料的充型性能。但是该技术属于单节拍混料和浇灌工艺，每道次浇灌完成后，必须打开真空成型舱门取出真空混料舱，然后重复进行真空混料舱抽真空、混料、关闭成型舱、真空成型舱抽真空等操作，不利于进行连续化生产作业；另外，该装置和方法在未说明真空成型所能达到的真空度量级的情况下，没有针对大面积隔板或局部封闭盲腔铸型结构设计排气措施，这就导致在制备大轮廓尺寸具有局部封闭结构的石膏铸型时，会可能导致铸型盲腔残留气体，进而降低铝合金铸件的表面质量和尺寸精度。综上所述，现有技术存在的问题是：(1)采用熔模石膏型铸造方法制备具有大面积内腔隔板或深盲腔、主体壁厚≤3mm、最大轮廓尺寸≥800mm的大型内腔复杂结构铝合金铸件，难以保证铸型制备质量和铝合金铸件一次成型表面粗糙度的合格率；(2)超声波处理石膏浆料，可能在气体清排过程中造成铸型气泡清排不尽和铸型提前凝固现象；(3)真空石膏铸型在浇灌完成后，需要重复进行真空操作，不利于进行连续化生产作业；而且没有针对大面积隔板或局部封闭盲腔铸型结构设计排气措施，可能导致铸型盲腔残留气体，进而降低铝合金铸件的表面质量和尺寸精度。解决上述技术问题的难度和意义：本专利技术提供了一种贴模度好、排气性好、混料速度快、石膏铸型一致性好、铸件表面质量优良并可实现连续化生产的石膏铸型制备方法。本方法操作简单，集成度高，易于在工业生产中大规模推广应用，对于促进熔模石膏型铸造方法在半封闭或局部封闭盲腔结构的大型薄壁铝合金铸件的推广应用具有重要意义。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种大型内腔复杂结构薄壁铝合金铸件石膏铸型制备方法。本方法贴模度好、排气性好、混料速度快、石膏铸型一致性好、铸件表面质量优良并可实现连续化生产的石膏铸型制备方法。本方法操作简单，集成度高，易于在工业生产中大规模推广应用，对于促进熔模石膏型铸造方法在半封闭或局部封闭盲腔结构的大型薄壁铝合金铸件的推广应用具有重要意义。本专利技术是这样实现的，一种大型内腔复杂结构薄壁铝合金铸件石膏铸型制备方法，所述大型内腔复杂结构薄壁铝合金铸件石膏铸型制备方法蜡型经过丙酮和工业乙醇混合剂清洗；蜡型封闭盲腔和不利于石膏充型的大平面采用排气孔和防水透气膜配合排气；石膏粉和混合水溶液在压力差的作用下，在混料罐内垂直喷射混合，降低粉尘排放；采用压差控制石膏浆料通过阶梯压力差，在真空下灌注砂箱；真空罐上罐内的左、右混料罐可实现异步混料与灌浆。进一步，所述大型内腔复杂结构薄壁铝合金铸件石膏铸型制备方法包括：步骤一，使用铝合金材质压蜡模具制备蜡型，首先将蜡型放置在20～24℃的自来水中定型25～35分钟，然后使用丙酮和工业乙醇混合剂喷淋清洗蜡型内外表面。在蜡型相对于重力反方向且深度超过20mm的盲腔、与重力方向呈现垂直关系且面积超过1600mm2的隔板上，使用直径3～6mm钻头开通孔，开孔轴线与重力方向垂直，孔距为20～40mm，然后使用AB胶将厚度为0.16～0.24mm厚的圆形TPU防水透气膜粘覆孔洞上下表面。步骤二，密封罐的上罐和下罐通过中隔板分高成为两个独立空间，通过石膏浆料传导管上的阀门可分离为两个单独控制气压的气室，上罐和下罐分别通过带阀管道外接独立压力调节系统。上气室内分别放置左、右密封混料罐，左、右混料罐上部有1个气压调控带阀管道，下部有1个石膏浆料出料带管道，其中气压调控带阀管道能相对上罐进行独立气压控制，出料带阀管道与石膏浆料传导管相连左、右混料罐上盖中心安装了螺旋搅拌器，螺旋搅拌器能沿着混料桶轴线垂直升降，螺旋搅拌器上升至最高点时，其上端面与混料罐上盖下平面相距60mm，螺旋搅拌器下降至最低点时，其下端面与混料罐内底面相距40mm，在左、右混料罐内与混料罐上平面相距100～110mm处的圆周上，对称分布了1个混合石膏粉进料带阀管道和1个混合水溶液进料管道，石膏粉进料带阀管道的另一端，接石膏粉定量供给桶，混合水溶液进料管道的另一端通过2个带阀管道，以并联方式同时连混合水溶液定量供给桶和自来水桶，石膏粉进料带阀管道和混合水溶液进料管道的中心线在同一直线上，并与混料罐轴线的夹角为90°。步骤三，将待灌浆砂箱和环形清洗水箱一起放置在下罐的旋转轮盘上，清洗水箱进水口中轴线与砂箱进料口中轴线之间的角度为45°；将下罐通过导轨转移至中隔板下方，砂箱进料口与石膏浆料传导管下方正对，调节中隔板的液压升降泵，使得中隔板下降，并与下罐平稳接触，上罐、中隔板和下罐之间的接触部位通过两组橡胶垫进行防漏气隔离。步骤四，使上罐和下罐内所有管道的阀门处于关闭状态，打开上罐和下罐分别与外接独立真空系统之间的带阀管道，调节上罐的压力达到-0.05～-0.0本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大型内腔复杂结构薄壁铝合金铸件石膏铸型制备方法，其特征在于，所述大型内腔复杂结构薄壁铝合金铸件石膏铸型制备方法蜡型经过丙酮和工业乙醇混合剂清洗；蜡型封闭盲腔和不利于石膏充型的大平面采用排气孔和防水透气膜配合排气；石膏粉和混合水溶液在压力差的作用下，在混料罐内垂直喷射混合，降低粉尘排放；采用压差控制石膏浆料通过阶梯压力差，在真空下灌注砂箱；真空罐上罐内的左、右混料罐可实现异步混料与灌浆。

【技术特征摘要】
1.一种大型内腔复杂结构薄壁铝合金铸件石膏铸型制备方法，其特征在于，所述大型内腔复杂结构薄壁铝合金铸件石膏铸型制备方法蜡型经过丙酮和工业乙醇混合剂清洗；蜡型封闭盲腔和不利于石膏充型的大平面采用排气孔和防水透气膜配合排气；石膏粉和混合水溶液在压力差的作用下，在混料罐内垂直喷射混合，降低粉尘排放；采用压差控制石膏浆料通过阶梯压力差，在真空下灌注砂箱；真空罐上罐内的左、右混料罐可实现异步混料与灌浆。2.如权利要求1所述的大型内腔复杂结构薄壁铝合金铸件石膏铸型制备方法，其特征在于，所述大型内腔复杂结构薄壁铝合金铸件石膏铸型制备方法包括：步骤一，使用铝合金材质压蜡模具制备蜡型，首先将蜡型放置在20～24℃的自来水中定型25～35分钟，然后使用丙酮和工业乙醇混合剂喷淋清洗蜡型内外表面，在蜡型相对于重力反方向且深度超过20mm的盲腔、与重力方向呈现垂直关系且面积超过1600mm2的隔板上，使用直径3～6mm钻头开通孔，开孔轴线与重力方向垂直，孔距为20～40mm，然后使用AB胶将厚度为0.16～0.24mm厚的圆形TPU防水透气膜粘覆孔洞上下表面；步骤二，密封罐的上罐和下罐通过中隔板分高成为两个独立空间，通过石膏浆料传导管上的阀门可分离为两个单独控制气压的气室，上罐和下罐分别通过带阀管道外接独立压力调节系统，上气室内分别放置左、右密封混料罐，左、右混料罐上部有1个气压调控带阀管道，下部有1个石膏浆料出料带管道，其中气压调控带阀管道能相对上罐进行独立气压控制，出料带阀管道与石膏浆料传导管相连，左、右混料罐上盖中心安装了螺旋搅拌器，螺旋搅拌器能沿着混料桶轴线垂直升降，螺旋搅拌器上升至最高点时，其上端面与混料罐上盖下平面相距60mm，螺旋搅拌器下降至最低点时，其下端面与混料罐内底面相距40mm，在左、右混料罐内与混料罐上平面相距100～110mm处的圆周上，对称分布了1个混合石膏粉进料带阀管道和1个混合水溶液进料管道，石膏粉进料带阀管道的另一端，接石膏粉定量供给桶，混合水溶液进料管道的另一端通过2个带阀管道，以并联方式同时连混合水溶液定量供给桶和自来水桶，石膏粉进料带阀管道和混合水溶液进料管道出料口的中心线在同一直线上，并与混料罐轴线的夹角为90°；步骤三，将待灌浆砂箱和环形清洗水箱一起放置在下罐的旋转轮盘上，清洗水箱进水口中轴线与砂箱进料口中轴线之间的角度为45°；将下罐通过导轨转移至中隔板下方，砂箱进料口与石膏浆料传导管下方正对，调节中隔板的液压升降泵，使得中隔板下降，并与下罐平稳接触，上罐、中隔板和下罐之间的接触部位通过两组橡胶垫进行防漏气隔离；步骤四，使上罐和下罐内所有管道的阀门处于关闭状态，打开上罐和下罐分别与外接独立真空系统之间的带阀管道，调节上罐的压力达到-0.05～-0.055MPa，调节下罐内的压力为-0.055～-0....

【专利技术属性】
技术研发人员：陈强，万元元，邢志辉，陶健全，赵高瞻，黄志伟，李明，王艳彬，柴舒心，詹红，王茂川，林晓辉，
申请(专利权)人：中国兵器工业第五九研究所，
类型：发明
国别省市：重庆,50