薄壁鋁合金件低壓鑄造方法技術

本發明專利技術公開了一種薄壁鋁合金件低壓鑄造方法，涉及低壓金屬鑄造領域，本發明專利技術通過第一步在模具型腔和升液管的內壁上涂上導熱潤滑涂料，第二步模具型腔的預熱和熔煉鋁合金，第三步熔煉爐內氣體置換，第四步加入鍶鹽，第五步變質除雜，第六步在低壓澆注，第七步在澆筑完成后保壓、冷卻，第八步雙極均勻化處理，第九步冷卻開模取件，通過上述方法完成的薄壁鋁合金鑄件能適應航空飛行中復雜多變的環境，滿足航空飛行中對薄壁鑄件機械性能的要求。

【技術實現步驟摘要】
薄壁鋁合金件低壓鑄造方法
本專利技術涉及鋁件鑄造方法，尤其涉及薄壁鋁合金件低壓鑄造方法。
技術介紹
現代航天、航空領域對復雜薄壁輕質化結構件的需求越來越多，特別是飛機進氣道唇口、飛機垂尾等方面需求突出。通常采用的方法有鑄造冶金法，鑄造冶金法又分為壓力鑄造和低壓鑄造，壓力鑄造是將液態或者半液態金屬在高壓下，以較高速度充填到模具型腔中，并在壓力作用下凝固而獲得所需鑄件，目前將近90％左右的鋁合金零部件是壓力鑄件，壓力鑄件首先由于液態金屬充填型腔速度高，流態不穩定，故采用一般壓鑄法，鑄件易產生氣孔，不能進行熱處理；其次對內凹復雜的鑄件，壓鑄較為困難；最后還存在壓鑄型制造成本高，壓鑄機生產效率高，小批量生產不經濟等缺點，致使要做到小批量多元化生產從經濟的角度出發是很不合理。低壓鑄造是通過從型腔底部引入金屬液，讓金屬液由下而上的充填型腔，以形成鑄件。低壓鑄造由于沒有冒口和澆道，澆口較小，因此大幅度降低材料費和加工工時鑄造利用率高；容易形成方向性凝固，內部缺陷少；通過改變加壓速度，熔湯靠層流進行充填。在采用低壓鑄造的過程中雖然能使鑄件的機械性能有所提高，但是還是難以滿足航空運輸過程中復雜多變的環境薄壁鋁件的抗拉、抗變形的機械性能。
技術實現思路
本專利技術的目在于解決目前薄壁鋁合金鑄件采用傳統的壓力鑄造方式，會存在澆注道和冒口，所以材料利用率低，同時由于熔煉爐中的熔體溫度與模具型腔的溫差大，導致熔體結晶速度快，結晶顆粒大，抗拉強度低等。本專利技術提出一種薄壁鋁合金件低壓鑄造方法，包括以下步驟：第一步在模具型腔和升液管的內壁上涂上導熱潤滑涂料：在模具型腔和升液管的內壁先噴涂上導熱涂料，再噴潤滑劑，升液管將模具型腔和熔煉爐連通；第二步模具型腔的預熱和熔煉鋁合金：對模具進行加熱，并控制模具型腔的溫度于250～350℃，首先利用熔煉爐加熱熔煉7A55鋁合金，待合金全部熔化后，其次將熔體溫度升至680～700℃，除去表面的熔渣，最后將熔體溫度升至710～720℃對鋁合金熔體進行精煉；第三步熔煉爐內氣體置換：通過熔煉爐的氣流閥向熔煉爐內通入壓力為0.01MPa氦氣1～2分鐘；第四步加入鍶鹽：通過氣流閥向熔煉爐內通入氦氣的壓力為0.05～0.075MPa，將熔體溫度加熱到730～740℃，按熔煉合金總質量的0.02％～0.06％向熔煉爐內加入變質劑鍶鹽；第五步變質除雜：對變質后的熔體除雜；第六步低壓澆注：在700～725℃向熔煉爐內通入惰性氣體，同時通過調壓裝置調節進氣壓力與模具型腔內鋁合金液面壓差在0.02～0.04MPa，對模具型腔進行澆注；第七步在澆注完成后保壓、冷卻：保壓時長2～4分鐘，停止對模具型腔的加熱；第九步冷卻開模取件，待熱處理后冷卻薄壁鑄件打開模具，取出鑄件。上述方案中：第一步在模具型腔和升液管內先噴涂導熱涂料，導熱涂料能加快熔體與模具和升液管的熱交換，再噴涂的潤滑劑能有效的降低熔體在升液管和模具型腔內流動的阻力，降低因流動速度慢而導致薄壁鋁合金鑄件的局部應力和變形以及影響熔體填充模具型腔的速度，升液管連通模具型腔和熔煉爐，升液管能實現對熔煉爐內的熔體的導流；第二步，模具型腔的預熱和熔煉鋁合金，采用熱電偶對模具進行加熱，并控制模具型腔的溫度于250～350℃，當熔體進入模具型腔時，由于模具型腔內溫度處于250～350℃，能有效的放緩熔體冷卻結晶的速度，避免了由于模具型腔溫度位于室溫，而加快熔體冷卻結晶的速度，導致結晶顆粒大，鑄件因局部應力而發生變形，熔煉爐熔煉7A55鋁合金，在其溫度升至680～700℃，除去表面的熔渣，除去表面熔渣，能防止在后面的低壓鑄造過程中熔渣從升液管進入模具型腔，進入模具型腔的熔渣成為鑄件的一部分，而影響鑄件的品質，最后將熔體溫度升至710～720℃對鋁合金熔體進行精煉，是為了進一步出去熔渣，降低熔渣對鑄件的成份影響；第三步熔煉爐內氣體置換：通過熔煉爐的氣流閥向熔煉爐內通入壓力為0.01MPa的氦氣1～2分鐘，通入的氦氣能對熔煉爐中的空氣初步排除，第四步通過氣流閥向熔煉爐內通入壓力為0.05～0.075MPa的氦氣，將熔體溫度加熱到730～740℃，按熔煉合金總質量的0.02％～0.06％向熔煉爐內加入鍶鹽，鍶鹽能使熔體再結晶時形成更多細小鑄造晶粒，提高鑄件的機械性能；第五步，對變質后的熔體除雜，降低熔渣對鑄件的影響，第六步，在低壓澆注：在700～725℃向熔煉爐內通入惰性氣體，通過惰性氣體對熔煉爐內的熔體液面施壓，將熔體通過升液管注入到模具型腔中，通過調壓裝置調節進氣壓力與模具型腔內鋁合金液面壓差在0.02～0.04MPa，能有效的降低熔體在進入模具空腔的速度，降低熔體在大壓力情況下飛濺到模具空腔內壁，造成飛濺后的熔體在模具空腔內冷卻，影響后面整體鑄件的材質分布不均勻和局部應力過大，導致局部變形；第七步保壓時長2～4分鐘能使得熔體能充分充入模具型腔，同時停止對模具型腔的加熱能有效開始對熔體進行退火冷卻；第八步雙極均勻化處理，對薄壁鑄件采用450℃/60h+470℃雙級均勻化處理，在結晶過程中中，合金的物相結構為非平衡的過飽和固溶體和枝晶間粗大的非平衡共晶，由于基體過飽和程度高，再加上非平衡共晶和殘余應力的存在，造成合金硬度較高；均勻化處理后，非平衡共晶充分溶解，殘余應力消除，而且過飽和固溶體分解，在冷卻過程中析出大量無強化效果的平衡第二相，使得合金硬度下降；第九步冷卻開模取件，待熱處理后冷卻薄壁鑄件打開模具，取出鑄件，鑄件在模具中冷卻后取出，能降低其因為局部溫度改變大而出現應力集中，導致局部變形；上述第二步中的加熱是利用第二步中對熔煉7A55過程中熔煉爐的熱量來加熱，第八步中的雙極均勻化處理中鑄件的保溫結晶過程中的熱量主要是通過熔煉爐主來加熱，但是由于熔煉爐的內溫高于保溫結晶溫度，所以鑄件所處的模具位于熔煉爐外，利用熔煉爐的余熱，雙極均勻化處理過程中，溫度通過傳感器來調節位于模具外的熱偶電阻絲的電流，實現溫度恒定，達到保溫處理的效果，本方法中將薄壁鋁合金鑄件的鑄造和熱處理融合在一起，既能保證鑄造的效率，同時也能對薄壁鑄件進行熱處理，使其滿足航空使用的機械性能，同時熱處理過程中的加熱保溫熱量來源于熔煉爐溫度，能有效的節約能源，降低能源消耗。進一步優化，所述第二步中對模具的控制溫度在300～320℃，該溫度能有效提高有效放緩熔體在模具型腔內的結晶速度，同時能為第八步雙極均勻化處理的熱處理保溫調質提供基礎，降低了因為模具溫度低熔體結晶過程中應力集中，后面熱處理難以改善薄壁鑄件晶體結構，同時提高熔體的流動速，致使薄壁鑄件鑄造時間段。進一步優化，所述第六步通過調壓裝置調節進氣壓力與模具型腔內鋁合金液面壓差等于0.035MPa，0.035MPa的壓差使熔體充滿模具型腔后，機械綜合性能好。具體實施方式本專利技術的實施方式如下：第一步在模具型腔和升液管的內壁上涂上導熱潤滑涂料：在模具型腔和升液管的內壁先噴涂上導熱涂料膠體，再噴涂氧化鋅，升液管將模具型腔和熔煉爐連通；第二步模具型腔的預熱和熔煉鋁合金：采用熱電偶對模具進行加熱，并控制模具型腔的溫度于250～350℃，首先利用熔煉爐加熱熔煉7A55鋁合金，待合金全部熔化后，其次將熔體溫度升至680～700℃，除去表面的熔渣，最后將熔體溫度升至710～720℃對本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種薄壁鋁合金件低壓鑄造方法，其特征在于，包括以下步驟：第一步，在模具型腔和升液管的內壁上涂上導熱潤滑涂料，在模具型腔和升液管的內壁先噴涂上導熱涂料膠體，再噴涂氧化鋅，將升液管將模具型腔和熔煉爐連通；第二步模具型腔的預熱和熔煉鋁合金：對模具進行加熱，并控制模具型腔的溫度于250～350℃，首先利用熔煉爐加熱熔煉7A55，待合金全部熔化后，其次將溫度升至680～700℃，除去表面的熔渣，最后將熔體溫度升至710～720℃對鋁合金熔體進行精煉；第三步熔煉爐內氣體置換：通過熔煉爐的氣流閥向熔煉爐內通入壓力為0.01MPa氦氣?1～2分鐘；第四步加入鍶鹽：通過氣流閥向熔煉爐內通入壓力為0.05～0.075MPa，將熔體溫度加熱到730～740℃，按熔煉合金總質量的0.02%～0.06%向熔煉爐內加入鍶鹽；第五步變質除雜：對變質后的熔體除雜；第六步在低壓澆注：在700～725℃向熔煉爐內通入惰性氣體，同時通過調壓裝置調節進氣壓力與模具型腔內鋁合金液面壓差在0.02～0.04MPa，對模具型腔進行澆注；第七步在澆筑完成后保壓、冷卻：保壓時長2～4分鐘，停止對模具型腔的加熱；第八步雙極均勻化處理，對薄壁鑄件采用450℃?/60h?+?470℃雙級均勻化處理；第九步冷卻開模取件，待熱處理后冷卻薄壁鑄件打開模具，取出鑄件。...

【技術特征摘要】
1.一種薄壁鋁合金件低壓鑄造方法，其特征在于，包括以下步驟：第一步，在模具型腔和升液管的內壁上涂上導熱潤滑涂料：在模具型腔和升液管的內壁先噴涂上導熱涂料膠體，再噴涂氧化鋅，升液管將模具型腔和熔煉爐連通；第二步模具型腔的預熱和熔煉鋁合金：對模具進行加熱，并控制模具型腔的溫度于250～350℃，首先利用熔煉爐加熱熔煉7A55，待合金全部熔化后，其次將熔體溫度升至680～700℃，除去表面的熔渣，最后將熔體溫度升至710～720℃對鋁合金熔體進行精煉；第三步熔煉爐內氣體置換：通過熔煉爐的氣流閥向熔煉爐內通入壓力為0.01MPa氦氣1～2分鐘；第四步加入鍶鹽：通過氣流閥向熔煉爐內通入氦氣的壓力為0.05～0.075MPa，將熔體溫度加熱到730～740℃，按熔煉合金總質量的0.02%～...

【專利技術屬性】
技術研發人員：唐昌兵，
申請(專利權)人：鳳岡縣鳳鳴農用機械制造有限公司，
類型：發明
國別省市：貴州;52