一种基于高温烧结型壳的镁合金熔模低压精铸方法技术

本发明专利技术属于有色金属铸造技术领域，公开了一种基于高温烧结型壳的镁合金熔模精铸低压工艺方法，包括以下步骤：步骤一：制备熔模模组；步骤二：在熔模模组厚大节和热节产生位置粘接石墨冷铁；步骤三：在粘接完石墨冷铁后的熔模模组上逐层进行浆料涂挂和撒砂；步骤四：对浆料涂挂和撒砂后的熔模模组进行脱蜡和烧结，得到陶瓷型壳；步骤五：对陶瓷型壳进行造型处理，形成上砂型和下砂型；步骤六：将上砂型和下砂型进行组型，形成复合结构铸型；步骤七：进行镁合金熔炼；步骤八：在复合结构铸型中进行镁合金低压浇注；步骤九：对浇注铸件进行检验

【技术实现步骤摘要】
一种基于高温烧结型壳的镁合金熔模低压精铸方法


[0001]本专利技术属于有色金属铸造
，涉及一种基于高温烧结型壳的镁合金熔模低压精铸方法
。

技术介绍

[0002]镁合金具有低密度
、
高比强度
、
良好的导热性能
、
阻尼性能
、
减震性能和电磁屏蔽性能，且易于回收再利用
。
在当今环保
、
轻量化和多功能化的工业需求下，镁合金铸件被愈发广泛地应用在航空航天
、
船舶工业
、
汽车工业
、3C
电子等诸多领域，其中镁合金精铸件因其极佳的表面质量
、
重量和尺寸精度在镁合金铸件中的占比逐年增高
。
[0003]新工业时代，铸件呈现出“精密化
、
轻量化
、
近无余量铸件和零缺陷铸件”的需求方向和发展趋势
。
熔模铸造具有“近净形化”和“精密化”的成形优势，采用熔模铸造开展镁合金的高性能成形能够极大地符合“无余量
、
薄壁
、
高精度
、
高性能
、
大型复杂
、
整体化”的铸造方向发展
。
但镁合金化学活性极高，在传统熔模铸造重力浇注时，镁合金熔体在敞开冒口的陶瓷型壳内流动充型，极易氧化燃烧，同时，重力浇注下，熔体流动速度难以控制，充型不稳，卷气
、
夹渣倾向更大
。
此外，镁合金的凝固温度区间相对较宽，凝固收缩率较大，重力浇注
、
充型和凝固过程中的补缩效果受限，缩松倾向相对更大
。
[0004]低压铸造具有纯净熔体充型
、
充型速度可控
、
充型平稳
、
压力下充型
、
凝固等优势，可有效解决重力浇注下的诸多弊处
。
将低压工艺引入到熔模铸造中，结合两种铸造工艺优势，可生产高品质的镁合金精铸件
。
但目前镁合金熔模精铸低压铸造在工程化中仍然相对较少，工艺体系仍不健全，虽存在一些镁合金熔模铸造低压浇注工艺方法，但也都存在各自弊端，如因铸型排气不畅引起铸件憋气
、
冷隔等现象，此外，若不进行铸型预热，浇注时陶瓷型壳表面将对高活性的镁合金熔体产生较强的充型阻碍作用，从而引的铸件冷隔
、
欠铸等现象，若铸型进行高温预热则极易引起浇注跑火
、
燃烧等现象
。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：针对镁合金高质量铸造成形的技术难点，提出一种基于高温烧结型壳的镁合金熔模低压精铸方法，包括熔模精铸冷铁开发与应用
、
硅溶胶陶瓷型壳制备
、
复合结构造型和低压充型与凝固，解决砂型铸造工艺下镁合金铸件铸造表面光洁度
、
重量及尺寸精度不足，熔模铸造工艺下镁合金铸件冶金缺陷倾向相对较大的技术难题
。
[0006]本专利技术的技术方案是：
[0007]一种基于高温烧结型壳的镁合金熔模精铸低压工艺方法，包括以下步骤：
[0008]步骤一：制备熔模模组；
[0009]步骤二：在熔模模组几何热节和实际热节位置粘接石墨冷铁；
[0010]步骤三：在粘接完石墨冷铁后的熔模模组上逐层进行浆料涂挂和撒砂；
[0011]步骤四：对浆料涂挂和撒砂后的熔模模组进行脱蜡和烧结，得到陶瓷型壳；
[0012]步骤五：对陶瓷型壳进行造型处理，形成上砂型和下砂型；
[0013]步骤六：将上砂型和下砂型进行组型，形成复合结构铸型；
[0014]步骤七：进行镁合金熔炼；
[0015]步骤八：在复合结构铸型中进行镁合金低压浇注；
[0016]步骤九：对浇注铸件进行检验
。
[0017]进一步，所述步骤一中，熔模模组具体制备方法如下：
[0018]制备与铸件形状完全相同的
PS
粉快速成型熔模，并在
PS
粉快速成型熔模上粘接蜡质材料制作的浇道
、
浇口和冒口；
[0019]在熔模冒口
、
熔模厚大位置和远离浇注系统补缩通道的位置上粘接排气蜡棒，用于形成陶瓷型壳的排气通道；
[0020]在熔模最大轮廓尺寸方向的两端及中间位置粘接三根保护气蜡棒，作为浇筑前的保护气体通入通道；
[0021]在尺寸最大的模组冒口以及距离此冒口相对距离最远的另一个模组冒口的顶部侧壁粘接两根信号线蜡棒，所述信号线蜡棒用于形成陶瓷型壳的型顶信号线通道
。
[0022]进一步，所述步骤二中，石墨冷铁与粘接位置共形，粘接时在石墨冷铁粘接面粘接一层低温蜡，随后将石墨冷铁粘接到熔模模组上
。
[0023]进一步，所述步骤三中，在粘有石墨冷铁的熔模模组上逐层进行浆料涂挂与撒砂干燥，共计八层，其中第八层为封浆层只挂桨不撒砂；
[0024]各层浆料涂挂与撒砂干燥具体参数如下表所示：
[0025][0026]每一层浆料涂挂前采用压缩空气将上一层干燥后的表面浮砂清理干净
。
[0027]进一步，所述步骤四中，将浆料涂挂与撒砂干燥完成后的熔模模组放入蒸汽脱蜡釜中将熔模模组熔化脱出，得到型壳；
[0028]对型壳进行两次焙烧，第一次在脱蜡后，焙烧温度
750℃
±
10℃
，保温时间
2h
；第二次在造型前，焙烧温度
1150℃
±
10℃
，保温时间
2h
，均随炉冷却；形成陶瓷型壳；
[0029]在排气蜡棒熔化后形成的排气通道中插入塞有排气塞的铝管，铝管口用铝箔包裹；三根保护气蜡棒形成的保护气体通入通道和信号线蜡棒形成的型顶信号线通道中不插入铝管，但同样用铝箔包裹
。
[0030]进一步，所示步骤五中，将陶瓷型壳置于高度低于陶瓷型壳一半高度的无底套箱
中，型壳浇口向下，正置于套箱中心位置，随后填埋酚醛树脂砂将陶瓷型壳固定，形成上砂箱；
[0031]选择与上砂箱长
、
宽相同且高度为
300mm
的无底套箱填入酚醛树脂砂以制备下砂箱，下砂箱的中心位置需要制作出贯穿整个高度的圆柱形通路，直径与型壳浇口直径相同；
[0032]上下砂箱干燥
2h
后拆除套箱，形成上下砂型，并将上下砂型置于
200℃
±
20℃
下的温度下回温
2h
～
3h。
[0033]进一步，所述步骤六中，具体过程如下：
[0034]使用压缩空气吹净浇注底板上的浮砂，在浇注底板中心进水口处放置直径与进水口直径相同的氧化镁陶瓷过滤片；
[0035]在上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于高温烧结型壳的镁合金熔模精铸低压工艺方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤一：制备熔模模组；步骤二：在熔模模组几何热节和实际热节位置粘接石墨冷铁；步骤三：在粘接完石墨冷铁后的熔模模组上逐层进行浆料涂挂和撒砂；步骤四：对浆料涂挂和撒砂后的熔模模组进行脱蜡和烧结，得到陶瓷型壳；步骤五：对陶瓷型壳进行造型处理，形成上砂型和下砂型；步骤六：将上砂型和下砂型进行组型，形成复合结构铸型；步骤七：进行镁合金熔炼；步骤八：在复合结构铸型中进行镁合金低压浇注；步骤九：对浇注铸件进行检验
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤一中，熔模模组具体制备方法如下：制备与铸件形状完全相同的
PS
粉快速成型熔模，并在
PS
粉快速成型熔模上粘接蜡质材料制作的浇道
、
浇口和冒口；在熔模冒口
、
熔模厚大位置和远离浇注系统补缩通道的位置上粘接排气蜡棒，用于形成陶瓷型壳的排气通道；在熔模最大轮廓尺寸方向的两端及中间位置粘接三根保护气蜡棒，作为浇筑前的保护气体通入通道；在尺寸最大的模组冒口以及距离此冒口相对距离最远的另一个模组冒口的顶部侧壁粘接两根信号线蜡棒，所述信号线蜡棒用于形成陶瓷型壳的型顶信号线通道
。3.
根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤二中，石墨冷铁与粘接位置共形，粘接时在石墨冷铁粘接面粘接一层低温蜡，随后将石墨冷铁粘接到熔模模组上
。4.
根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述步骤三中，在粘有石墨冷铁的熔模模组上逐层进行浆料涂挂与撒砂干燥，共计八层，其中第八层为封浆层只挂桨不撒砂；各层浆料涂挂与撒砂干燥具体参数如下表所示：每一层浆料涂挂前采用压缩空气将上一层干燥后的表面浮砂清理干净
。
5.
根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤四中，将浆料涂挂与撒砂干燥完成后的熔模模组放入蒸汽脱蜡釜中将熔模模组熔化脱出，得到型壳；对型壳进行两次焙烧，第一次在脱蜡后，焙烧温度
750℃
±
10℃
，保温时间
2h
；第二次在造型前，焙烧温度
1150℃
±
10℃
，保温时间
2h
，均随炉冷却；形成陶瓷型壳；在排气蜡棒熔化后形成的排气通道中插入塞有排气塞的铝管，铝管口用铝箔包裹；三根保护气蜡棒形成的保护气体通入通道和信号线蜡棒形成的型顶信号线通道中不插入铝管，但同样用铝箔包裹
。6.
根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所示步骤五中，将陶瓷型壳置于高度低于陶瓷型壳一半高度的无底套箱中，型壳浇口向下，正置于套箱中心位置，随后填埋酚醛树脂砂将陶瓷型壳固定，形成上砂箱；选择与上砂箱长
、
宽相同且高度为
300mm
的无底套箱填入酚醛树脂砂以制备下砂箱，下砂箱的中心位置需要制作出贯穿整个高度的圆柱形通路，直径与型壳浇口直径相同；上下砂箱干燥<...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑海鹏，王金龙，刘传宝，李俭英，于忠军，徐尧民，韩永华，
申请(专利权)人：中国航发哈尔滨东安发动机有限公司，
类型：发明
国别省市：