CN87102954A

CN87102954A - 薄壁金属铸型铸造法

Info

Publication number: CN87102954A
Application number: CN 87102954
Authority: CN
Inventors: 崔尔信
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-04-21
Filing date: 1987-04-21
Publication date: 1988-11-09

Abstract

薄壁金属铸型铸造法是采用板料成型技术将金属薄板或金属网制成金属铸型，使液态低熔点金属在浇注过程中适时进入浇注箱，支撑铸型和激冷铸件。该铸造方法生产铸件，除具有一般金属型铸造法的优点，还扩大了生产铸件时对铸造工艺的选择范围，从而使某些铸件的生产更加便利。

Description

本发明介绍一种薄壁金属铸型铸造法，所属的技术领域为工业铸造。

传统金属型铸造又称“硬模铸造”，就是用铸铁、钢或其他金属材料制造铸型，用以浇注各种铸件的工艺方法。金属型铸造时可以使用金属型芯或砂芯，但一般多用金属型芯。一付金属型可以浇注几百次至几万次。其一般工艺工程在机械工业出版社1978年出版的“特种铸造手册”下册中有详尽的介绍。

目前，还有一种用低熔点金属制造铸造金属型的技术。据上海科技文献出版社的“铸造专利文摘”第一辑介绍了日本专利（专利号51099622，分类号B22C-03）“用于铸造的低熔点金属型-型的熔点低于铸造金属的熔点”，其要点是制造金属型的金属熔点低于所铸造的金属熔点;型的表面复以金属膜，其熔点高于所铸造的金属，型芯和凹穴部用低熔点金属制造可以回用。

本发明的目的在于提出一种具有新特点的铸造工艺方法，以便在生产铸件时，扩大对铸造工艺的选择范围，从而使某些铸件的生产更加便利。

本发明是一种薄壁金属铸型铸造法，采用金属材料制造铸型，利用低熔点金属承受铸造时的压力，并吸收和传导热量，采用传统的浇口、冒口和常规的铸型型腔表面喷涂料技术，发明要点在于制造铸型的金属材料为金属薄板或金属网，将加工成型的铸型各部件组合后安置在浇注箱内。整个浇注过程在浇注箱内完成，起支撑和激冷薄壁铸型作用的液态低熔点金属液在浇注前或后，或浇注过程中适时进入浇注箱内，铸件适度冷却后，液态低熔点金属排出浇注箱，然后将充满凝固浇注金属的薄壁铸型从浇注箱内取出并脱型。对于制造薄壁金属铸型的材料基本要求是：

1.能够采用通常的板金成形技术成形，且保持成形后的形状稳定。

2.浇注时能抵抗金属液的重力作用而不易变形。

3.能够在金属的热作用下不致破坏。

其第2、第3条可以与其他因素的辅助作用综合考虑，如低熔点金属液对铸型的支撑作用，冷却作用以及涂料层的隔热作用等等。

由于液态金属具有一定的表面张力，因而采用一定规格的金属网制作铸型，并在表面喷涂与金属液不相润湿的涂料，金属液就不能透过金属网，例如，据计算证明，采用小孔直径（边长）小于0.23毫米的金属网，750℃的液态纯铝在40cm的压力头下即不能透过网孔。0.23毫米孔边长大约相当于规格为60目的丝网，考虑到喷涂料后孔径的减少，因而可以用50～60目的金属网。然而由于金属网的刚性差和价格贵，使金属网作为薄壁金属铸型的材料受到限制，仅适用于薄而轻的铸件。采用金属薄板作为薄壁铸型的材料，具有刚性好，成本低的特点，为了克服透气性差的缺陷，除了采用传统方法在铸型需要透气部位打孔外，也可以采用带有许多微孔的金属薄板作铸型材料，其微孔可以是采用各种廉价工艺方法预先在金属薄板上加工出来的。金属薄板的熔点一般应高于或等于所铸造金属的熔点，但不排除采用低于铸造金属熔点的可能性，主要取决于浇注中是否破坏。

一般情况下均可以选择薄钢板，厚度在2mm之下可以满足要求，选择厚度时考虑的因素是：①铸型的刚性，②成型的工艺性，③铸造的冷却条件。

浇注前的铸型可以采用传统的喷涂料技术在型腔表面喷适当的涂料。在喷涂料之前，一般还需将成型过程中薄壁型腔表面的油污除去，还可以在热水中进行，喷涂料后还应使涂层干燥。涂料的种类和成份可以根据传统的铸造涂料技术选择。

将喷过涂料的铸型组合装配好后，可以将其安置在浇注箱内，浇注箱最低部位有一升液管。该升液管延伸至浇注箱下面的熔化保温坩埚内的液态低熔点金属，使其与浇注箱内腔相连通，在压力作用下，液态低熔点金属通过所说的升液管进入浇注箱内，上升至铸型的预定高度位置，如冒口根部。浇注后的金属铸件冷却至形成一层坚固硬壳时，撤除该压力作用，液态低熔点金属自动排出浇注箱，回流入坩埚。

低熔点金属的选择影响到铸件的质量。一个重要原则是应选择有较高沸点的低熔点金属。不同的铸造金属，不同的铸件，可以选择不同种类的低熔点金属。如浇注铝合金铸件可选用锡或锡合金作低熔点金属;而浇注钢或铁铸件又可选用铝或铝合金作为低熔点金属。

液态低熔点金属上升进入浇注箱，可以先于浇注过程，也可以滞后于浇注过程，还可以与浇注过程同步进行。最佳的升液时机应该根据每种铸件的浇注试验确定。一般来讲，液态低熔点金属比浇注金属滞后上升的好处是：

1.浇注过程中，金属温度下降少，薄的铸件部位易于充满;

2.薄壁铸型内外壁温差小，型壁变形小，铸件尺寸准确;

3.液态低熔点金属逐步上升，促使铸件由下向上顺序凝固，利于提高铸件质量，并可以减小冒口的高度和大小。但当浇注金属的温度高于薄壁铸型的熔点和软化点时，必须防止薄壁铸型的破坏。此时液态低熔点金属的激冷作用至关重要，因而提前升液或与浇注金属同步升液是必要的。也有可能采取周期性升降的措施，使铸型壁的温度始终处于某一界限温度之下。

为了使液态低熔点金属更好流动，可以在熔化保温坩埚内安置搅拌装置，如螺旋叶片;坩埚外部可以设置加热器，使液态低熔点金属的温度保持在熔点之上;可以在液态低熔点金属水平面上部的坩埚壁上设置进气管，压缩空气通过该进气管进入坩埚上部，作用于液态低熔点金属水平面，造成升液所需的压力作用。为了建立和保持这种压力作用，坩埚与其上部的浇注箱底部的接合部位可以安置密封盖。浇注箱外部可以有保温材料做成的保温层。另外，连续生产中采用较快浇注周期时，低熔点液态金属吸收热量多于向周围散发的热量，因而还可以有冷却装置，使低熔点金属保持要求的温度。

本发明中的薄壁金属铸型，可以采用冲压方法成型，也可以采用胀形成型法或其他板料成型方法。在成型过程中，可以在铸型的上、下铸型或左、右铸型分型面处，分别成型出用于铸型组合时定位的凹凸形状，也可以采用其它方法在浇注箱内定位。成型的铸型一般应带有形成铸件浇注***和冒口的形状，或安放保温浇口套和冒口套所需的形状，需要时还可以有芯头的形状。本发明中型芯的使用与一般金属型铸造中型芯的使用基本相似，但对金属芯的采用有区别。如果采用与铸型相似的薄壁芯，可以采用型芯和铸型可拆开结构，使型芯后部留出一段长度，便于拔芯时夹紧用，也可以采用其他方法取出，或者不取出而留在铸件内，成为铸件的一部分，或在后续的机械加工过程中切削掉。一般情况下铸件脱模时可以沿分型面撬开铸型。如果有困难时，可以适当调整喷涂料的厚度或涂料成分。对于形状复杂的铸件，例如铸件一个较深的凹入部分，可以适当改变薄壁铸型结构，采用与前述型芯相类似的结构，预置一段长度的金属壁，以便出模时夹紧拉出（见图3）。

薄壁铸型可能是一次型，也可能是多次使用的，主要决定于铸造金属的种类、铸件的复杂程度、铸型的材料及厚度等因素。由于热变形的影响，每浇注一次，铸型即有一定变形量，因此复用时应在成形模上校形。如果不是采用升液的方法使液态低熔点金属与薄壁金属型相接触，也可以采用相应的装置使薄壁金属型向液态低熔点金属相对运动，以达到同样的效果。

本发明除了具有一般金属型铸造所具有的优点，例如铸件的机械性能较高;减少或取消了砂处理工作和劳动生产率较高，便于机械化、自动化等，还具有一些特有的长处：

1.传统金属型铸造时，必须待铸件凝固后方能开模，而本方法在铸件有一层凝固硬壳时，即可将整个铸型由浇注箱取出，进一步提高了劳动生产率。

2.采用低熔点合金液循环冷却，铸件冷却速度快于一般金属型铸造，铸件的表面和内部质量好。

3.铸型在成型模上制成，模具寿命一般不受浇注金属种类的影响。而一般金属型受到铸造金属高温的影响，寿命不如模具的长。因此本方法有可能降低铸造的生产成本。

4.某些情况下有可能采用低熔点合金制造成形模具，使模具制造成本降低，并缩短整个铸造生产的准备周期。

5.由于铸型仅仅是一层薄壳，铸件收缩阻力小。

6.如果采用金属网制造铸型，不但具有良好透气性，还使整个金属充型过程可见。

附图1是水平分型的上下薄壁铸型图

附图2是薄壁铸型浇注法（浇注前的状态）图

附图3是铸型脱模方案图

附图4是铸件外形图

附图5是铸造工艺方案图

附图中的符号为：1上铸型、2下铸型、3冒口、4浇口杯和直浇口、5压边圈、6密封盖、7坩埚、8加热器、9升液管、10液态低熔点金属、11进气管、12浇注箱、13保温层、14卡子、15铸件、16预置夹紧部位、17脱模方向、18分型面。

附图4和附图5显示了本发明的一个实施例。

具体介绍如下：

实施例

铸件名称：模板（图4）

材料：铸造铝合金，厚度δ＝7mm

铸造工艺方案：如图5所示。

铸件制造过程如下：

1.制造冲模;

2.选择0.8毫米薄钢板在压力机上冲压成左、右薄壁铸型;

3.在沸水中洗去铸型内外表面的油污，并将铸型加热到150～200℃;

4.在型腔表面喷涂料，涂料成份如下：

氧化锌：4%，石墨粉：9%，二氧化钛：9%，

水玻璃：7%，水：其余。

喷涂厚度0.1～0.2毫米;

5.将左、右铸型合在一起，并固定夹紧在浇注箱内。固定、夹紧采用两块U形夹铁，底部用绞链联结，一片与浇注箱固定在一起，一片为活动的。将铸型夹在中间、上部用套钳锁紧;

6.浇注。浇注温度710～720℃。

下部坩埚中低熔点金属采用纯锡，温度保持250℃左右。

浇注开始时，让低熔点金属上升到铸件下沿处（铸件最低点），当浇注金属达到铸件中部时，低熔点金属缓慢上升，最后停止在冒口根部位置。

浇注箱内有螺旋叶片，在箱外电机的带动下旋转，使低熔点金属（液体锡）循环对流。

7.铸型充满后约30秒，关闭下部坩埚处压缩空气，使液体锡流回坩埚内。将铸型取出，令其在空气中冷却。

8.将下一个准备好的铸型装入浇注箱内，进行浇注。

Claims

1、一种薄壁金属型铸造法，采用金属材料制造铸型，利用低熔点金属承受铸造时的压力并吸收和传导热量，采用传统的浇口、冒口和常规的铸型型腔表面喷涂料技术，其特征在于制造铸型的金属材料为金属薄板或金属网；组合后的铸型安置在浇注箱内，浇注过程在浇注箱内完成；起支撑和激冷薄壁铸型作用的液态低熔点金属在浇注前或后；或浇注过程中适时进入浇注箱内；铸件适度冷却后，液态低熔点金属液排出浇注箱；将充满凝固浇注金属的薄壁铸型从浇注箱内取出并脱型。

2、一种如权利要求1所述的薄壁金属型铸造法，其特征在于所说的用于制造铸型的金属薄板上有许多微孔。

3、一种如权利要求1或2所述的薄壁金属型铸造法，其特征在于将喷过涂料并组合装配好的铸型安置在浇注箱内;浇注箱最低部位有一升液管，延伸至浇注箱下面的熔化保温坩埚内的液态低熔点金属，使其与浇注箱内腔相连通，在压力作用下，液态低熔点金属通过所说的升液管进入浇注箱内，上升至铸型的预定高度位置;浇注后的金属铸件冷却至形成一层坚固硬壳时，撤除该压力作用，液态低熔点金属自动排出浇注箱，回流入坩埚。

4、一种如权利要求3所述的薄壁金属型铸造法，其特征在于所述的熔化保温坩埚内有使液态低熔点金属流动的搅拌装置，如螺旋叶片;坩埚外部有加热器;位于液态低熔点金属水平面上部的坩埚壁上有进气管，使压缩空气可以进入坩埚上部，作用于液态低熔点金属水平面上;坩埚与其上部的浇注箱下底部的接合部位有密封盖。

5、一种如权利要求1和4所述的薄壁金属铸型铸造法，其特征在于所述的薄壁金属铸型可以采用冲压方法成型，也可以采用胀形成型法或其他板料成型方法;在成型过程中，可以在铸型的上、下铸型或左、右铸型分型面处，分别成型出用于铸型组合时定位的凹凸形状，也可以采用其它方法在浇注箱内定位;成型的铸型一般应带有形成铸件浇注***和冒口的形状，或安放保温浇口套和冒口套所需的形状，需要时还可以有芯头的形状。