CN108127080A - 一种复合铸芯铝合金快速铸造工艺方法 - Google Patents

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周耀忠
柳森
程运超
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Abstract

本发明属于铝合金铸造领域，具体涉及一种复合铸芯铝合金快速铸造工艺方法。铸造砂型及砂芯三维图设计完成后，根据铸件各部位的结构特点及性能要求，将砂型(芯)进行分块设计，根据力学性能要求选择相应的造型材料和造型工艺，最后将各种不同材料和工艺制备的砂芯进行组合成整体的砂型(芯)再进行浇注。本发明针对铝合金结构件各部位结构特点及不同本体力学性能的要求，采取符合铸型的方式进行铸造生产，能够实现铸件的快速制备，并获得内部质量、尺寸及性能满足要求的高品质铸件。

Description

一种复合铸芯铝合金快速铸造工艺方法
技术领域
本发明属于铝合金铸造领域，具体涉及一种针对铝合金砂型铸造的复合铸芯铝合金快速铸造工艺方法。
背景技术
目前传统的铝合金砂型铸造分为树脂砂铸造和粘土砂铸造，树脂砂又分为呋喃树脂、酚醛树脂及酚脲烷树脂，传统的铸件生产时，其铸型或铸芯采用一种固定的造型材料，针对铸件壁厚超过15mm以上的部位采用铝制冷铁或钢冷铁进行激冷以保证铸件的本体强度，而针对某些结构较为复杂(型面为双曲面或面上有凸台等)、冷铁布置困难的部位，容易因铸件与冷铁的不符形导致铸件的尺寸超差，并获得较差的表面质量。
树脂砂由于其传热能力有限，针对某些本体性能较高的铸件仅能通过增加冷铁尺寸以提高本体强度，但由于浇注***部位无法放置冷铁，导致设置浇注***的部位与放置冷铁的部位本体性能差异较大，对铸件整体性能产生差异。
发明内容
本发明是针对铝合金结构件各部位结构特点及本体力学性能的要求，在铸件的砂型设计时，对各部位采取相应的造型材料及工艺方法进行砂芯或砂型的制备，并最终组合而成铸件铸造所需的铸型(芯)再进行浇注，从而获得内部质量、尺寸及性能满足要求的高品质铸件。具体技术方案如下：
一种复合铸芯铝合金快速铸造工艺方法，包括如下步骤：
第一步，毛坯图绘制，按设计尺寸图纸尺寸和要求绘制铸件三维图，并绘制铸型及铸芯整体三维图；
第二步，铸型芯分块设计，
将铸型及铸芯三维图按照各部位结构特点及力学性能的要求对砂芯进行分块设计：
1)对大平面或无凸台、筋条结构的外形面部位采用木模或金属模具成型；
2)对于铸件局部厚度超过15mm、带有筋条或凸台的结构复杂的部位，采用机加石墨型加工成石墨芯；
3)对于带有双曲面结构、模具投入成本大的部位采用3D打印砂芯直接成型；
4)对于3D打印砂芯上需布置冷铁的部位采取预先留出冷铁的位置，尺寸小于100mm的冷铁采取机加石墨冷铁或钢冷铁进行镶嵌处理、尺寸大于100mm的冷铁，采用铁矿砂与树脂混合后填充空腔部位；
第三步，根据力学性能要求选择相应的造型材料和造型工艺，
第四步，铸型芯制备，将设计完成的铸型及铸芯按照制造工艺进行加工制备；
第五步，合模，将各铸型及铸芯进行合模，形成铸造所需的型腔；
第六步，根据铸造工艺进行浇注；
第七步，铸件成型，浇注完成后，将铸型及铸芯取出得到相应的铸件。
本发明的有益效果
本发明针对铝合金结构件各部位结构特点及不同本体力学性能的要求，采取符合铸型的方式进行铸造生产，能够实现铸件的快速制备，并获得内部质量、尺寸及性能满足要求的高品质铸件。
附图说明
图1为本发明复合铸芯铝合金快速铸造工艺流程图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明方法的步骤进一步描述。
实施例1
一种复合铸芯铝合金快速铸造工艺方法，包括如下步骤
第一步，毛坯图绘制，
按设计尺寸图纸尺寸和要求绘制铸件三维图，并绘制铸型及铸芯整体三维图；
第二步，铸型芯分块设计，
将铸型及铸芯三维图按照各部位结构特点及力学性能的要求对砂芯进行分块设计；
第三步，选择材料及工艺，
按照表1根据力学性能要求选择相应的造型材料，以ZL114A合金为例，铸件本体性能要求为280±15(MPa)的铸造造型材料选用粘土砂；铸件本体性能要求为300±15(MPa)的铸造造型材料选用树脂砂；铸件本体性能要求为320±15(MPa)的铸造造型材料可选用铁矿砂；铸件本体性能要求为340±15(MPa)的铸造造型材料采用钢；铸件本体性能要求为350±15(MPa)的铸造造型材料采用机加石墨成型；
按照表2根据各材料的制备方法选择相应的制造工艺，粘土砂可采用模具成型的方法成型；树脂砂可采用模具造型、机加和3D打印的方法成型；铁矿砂可采用模具造型的方法成型；钢可采用机加的方法成型；石墨可采用模具造型、机加的方法成型；
按照表3对各铸型及铸芯的收缩率进行设计，各材料按照造型工艺方法不同收缩率存在差异，见表3所示；
第四步，铸型芯制备，将设计完成的铸型及铸芯按照制造工艺进行加工制备；
第五步，合模，将各铸型及铸芯进行合模，形成铸造所需的型腔；
第六步，浇注，根据铸造工艺进行浇注；
第七步，铸件成型，
浇注完成后，将铸型及铸芯取出得到相应的铸件。
表1：ZL114A材料不同造型材料下的本体强度
表2：各种不同造型材料对于的制造方法
造型材料 粘土砂 树脂砂 铁矿砂 钢 石墨
模具造型 √ √ √ × √
机加 × √ × √ √
3D打印 × √ × × ×
表3：不同材料的不同制备方法的收缩率

Claims (1)

1.一种复合铸芯铝合金快速铸造工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步，毛坯图绘制，
按设计尺寸图纸尺寸和要求绘制铸件三维图，并绘制铸型及铸芯整体三维图；
第二步，铸型芯分块设计，
将铸型及铸芯三维图按照各部位结构特点及力学性能的要求对砂芯进行分块设计：
1)对大平面或无凸台、筋条结构的外形面部位采用木模或金属模具成型；
2)对于铸件局部厚度超过15mm、带有筋条或凸台的结构复杂的部位，采用机加石墨型加工成石墨芯；
3)对于带有双曲面结构、模具投入成本大的部位采用3D打印砂芯直接成型；
4)对于3D打印砂芯上需布置冷铁的部位采取预先留出冷铁的位置，尺寸小于100mm的冷铁采取机加石墨冷铁或钢冷铁进行镶嵌处理、尺寸大于100mm的冷铁，采用铁矿砂与树脂混合后填充空腔部位；
第三步，根据力学性能要求选择相应的造型材料和造型工艺，
第四步，铸型芯制备，
将设计完成的铸型及铸芯按照制造工艺进行加工制备；
第五步，合模，
将各铸型及铸芯进行合模，形成铸造所需的型腔；
第六步，根据铸造工艺进行浇注；
第七步，铸件成型，
浇注完成后，将铸型及铸芯取出得到相应的铸件。
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