一种铝合金壳体铸件的复合铸型及其成型方法技术

本发明专利技术涉及一种铝合金壳体铸件的复合铸型及其成型方法，属于铝合金壳体铸件铸造技术领域，解决了现有砂型铸造方法无法满足大型复杂薄壁铝合金壳体的铸件尺寸与性能要求及金属型铸造无法清理铸件的技术问题。该复合铸型包括铸件型芯和复合金属外模；复合金属外模包括缝隙浇道型芯和金属外模；缝隙浇道型芯与金属外模之间设有具有固定作用的第一定位结构；金属外模上设有多个封闭缝隙浇道，封闭缝隙浇道沿金属外模环向方向均匀设置；缝隙浇道型芯内腔的形状构成铸件和封闭缝隙浇道的外形；缝隙浇道型芯的外侧为金属外模，铸件型芯底部设有与封闭缝隙浇道连通的横浇道和过渡浇道。本发明专利技术能够实现大型复杂薄壁铝合金壳体铸件的高精度、高强度成型。

A compound mold for aluminum alloy shell casting and its forming method

The invention relates to a composite mold and a molding method of an aluminum alloy shell casting, belonging to the technical field of aluminum alloy shell casting, which solves the technical problems that the existing sand mold casting method cannot meet the casting size and performance requirements of a large complex thin-walled aluminum alloy shell and the metal mold casting cannot clean the casting. The composite mold includes a casting core and a composite metal outer mold; the composite metal outer mold includes a slot gate core and a metal outer mold; a first positioning structure with a fixed function is arranged between the slot gate core and the metal outer mold; a plurality of closed slot gates are arranged on the metal outer mold, and the closed slot gates are uniformly arranged along the ring direction of the metal outer mold; the shape and structure of the inner cavity of the slot gate core The shape of the finished casting and the closed slot runner; the outer side of the slot runner core is a metal outer mold, and the bottom of the casting core is provided with a cross runner and a transition runner connected with the closed slot runner. The invention can realize high-precision and high-strength molding of large complex thin-wall aluminum alloy shell casting.

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金壳体铸件的复合铸型及其成型方法
本专利技术涉及铸造成型
，尤其涉及一种铝合金壳体铸件的复合铸型及其成型方法。
技术介绍
在航天领域的大型、薄壁、复杂的铝合金壳体铸件(壁厚4mm～30mm，直径360mm～1000mm)，一般采用砂型低压铸造的成型工艺进行生产，砂型低压铸造能够提高铸件的致密度、力学性能。随着对铝合金壳体铸件尺寸精度和表面质量的逐渐提高，单一砂型铸型难以满足复杂型腔(复杂型面、多筋多凸台、结构大)铝合金壳体铸件的相关技术要求。而金属型铸造生产的铸件具有尺寸精度高、表面质量好的优点，在许多中小型、大批量铝合金壳体铸件中广泛应用。但是金属型低压铸造不适合大型复杂铝合金壳体铸件，不宜开设复杂的浇注系统，尤其是缝隙式浇注系统，无法开箱和清理铸件。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种铝合金壳体铸件的复合铸型及其成型方法，用于解决现有砂型铸造方法无法满足大型复杂薄壁铝合金壳体铸件尺寸与性能要求及金属型铸造无法清理铸件的技术问题。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：一方面，本专利技术提供了一种铝合金壳体铸件的复合铸型，包括铸件型芯和复合金属外模；复合金属外模包括缝隙浇道型芯和金属外模；缝隙浇道型芯与金属外模之间设有第一定位结构，第一定位结构用于固定缝隙浇道型芯与金属外模；金属外模包括封闭缝隙浇道，封闭缝隙浇道沿金属外模环向方向均匀设置；缝隙浇道型芯内腔的形状构成铸件和封闭缝隙浇道的外形；缝隙浇道型芯的外侧为金属外模，铸件型芯底部设有横浇道和过渡浇道，横浇道和过渡浇道均与封闭缝隙浇道连通。在一种可能的设计中，金属外模至少包括第一金属外模分块和第二金属外模分块，第一金属外模分块和第二金属外模分块的分界面为金属外模分模面，金属外模分模面为对立的两个封闭缝隙浇道的竖直中分面。在一种可能的设计中，第一定位结构包括定位凹槽和定位凸块，定位凹槽设于金属外模顶端，定位凸块设于铸件型芯顶端，定位凸块能够嵌入定位凹槽内；缝隙浇道型芯的上端厚度大于下端厚度；金属外模的上端厚度小于下端厚度。在一种可能的设计中，铸件型芯由铸件型芯模具制作而成，铸件型芯模具包括第二定位结构，第二定位结构用于固定铸件型芯与复合金属外模。在一种可能的设计中，第二定位结构包括第二定位凹槽和第二导向结构，第二定位凹槽设于铸件型芯上，第二导向结构设于金属外模底部，第二导向结构通过嵌入第二定位凹槽内实现金属外模与铸件型芯固定连接。在一种可能的设计中，金属外模的材质为45#钢。在一种可能的设计中，铸件型芯采用自硬树脂砂制成。另一方面，本专利技术还提供了一种铝合金壳体铸件的复合铸型成型方法，用于制备上述的复合铸型；该复合铸型方法包括以下步骤：步骤1、根据铸件内腔结构和铸造工艺方案设计铸件型芯模具，利用铸件型芯模具制作铸件型芯，铸件型芯外形形成铸件内形；步骤2、制作缝隙浇道型芯和金属外模分块，缝隙浇道型芯与金属外模之间通过第一定位结构固定连接；步骤3、装配缝隙浇道型芯与金属外模，形成复合金属外模；复合金属外模内腔形成铸件和封闭缝隙浇道外形；步骤4、装配复合金属外模与铸件型芯，形成复合铸型；步骤5、通过低压浇注成型、将复合铸型进行成型，进行及开箱、清理。进一步地，在步骤5中，将复合铸型放入烤芯炉内预热1h～2h，预热温度为50℃～100℃，预热后进行低压浇注。进一步地，在步骤5中，低压浇注的工艺条件为：工作压力≥450KPa、升液速率为35mm/s～45mm/s、充型速率40mm/s～50mm/s、保压压力90KPa、浇注温度690℃～710℃、结壳时间5～15s、保压时间195s～205s。与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：(1)本专利技术采用的复合铸型低压铸造成型工艺集成了砂型铸造和金属型铸造，能够实现大型复杂薄壁铝合金壳体铸件高精度、高强度成型；本专利技术制造的铸件公差等级提高3个数量级，达到CT6～CT8级，表面粗糙度提高2倍，达到1.6μm～6.3μm，本体力学性能提高10％左右，满足复杂型面、多筋多凸台、结构大等复杂型腔铝合金壳体铸件的相关技术要求。(2)本专利技术通过采用金属型铸造制作金属外模，提高了铸件的尺寸精度、表面质量和本体力学性能；同时利用砂型铸造制作铸件型芯和缝隙浇道型芯，缝隙浇道型芯与金属外模设计自锁定位结构，实现自锁定位和装配，解决金属铸造中，缝隙浇道无法开箱和清理的问题，能够满足大型复杂薄壁铝合金壳体铸件的精度和力学性能要求。(3)与单独利用金属铸造或者砂型铸制备的产品相比，本专利技术采用金属铸造和砂型铸造相结合的复合铸型成型工艺，生产的铸件不仅具有尺寸精度高、表面质量好的优点，而且利用砂型铸造能够开设复杂的浇注系统，尤其是缝隙式浇注系统，避免了开箱和清理困难的缺陷；利用本专利技术的复合铸型成型方法制备的大型薄壁铝合金壳体铸件具有良好的尺寸精度、表面质量和本体力学性能。本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书实施例以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。附图说明附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。图1是本专利技术实施例1提供的铸件型芯示意图；图2是本专利技术实施例1提供的复合铸型结构的俯视图；图3为本专利技术实施例1提供的复合铸型结构的剖视图。附图标记：1-铸件型芯；2-铸件型芯模具；3-缝隙浇道型芯；4-第一金属外模分块；5-第二金属外模分块；6-横浇道与过渡浇道；7-铸型型腔；8-第一定位结构；9-第二定位结构；10-封闭缝隙浇道；11-金属外模分模线。具体实施方式下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理，并非用于限定本专利技术的范围。实施例1本专利技术提供了一种铝合金壳体铸件的复合铸型，如附图1至附图3所示，包括铸件型芯1和复合金属外模；复合金属外模包括缝隙浇道型芯3和金属外模；缝隙浇道型芯3与金属外模之间设有第一定位结构8，第一定位结构8用于固定缝隙浇道型芯3和金属外模；金属外模包括封闭缝隙浇道10，封闭缝隙浇道10沿金属外模环向方向均匀设置；缝隙浇道型芯3内腔的形状构成铸件和封闭缝隙浇道10的外形；缝隙浇道型芯3的外侧为金属外模，铸件型芯1底部设有横浇道和过渡浇道6，横浇道和过渡浇道6均与封闭缝隙浇道10连通。具体地，本专利技术的复合铸型包括设于内部的铸件型芯1和设于外部的复合金属外模；其中，根据铸件内腔结构和铸造工艺方案设计铸件型芯模具2，利用铸件型芯模具2制作铸件型芯1(即内型芯)；复合金属外模包括缝隙浇道型芯3和金属外模，缝隙浇道型芯3和金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝合金壳体铸件的复合铸型，其特征在于，包括铸件型芯和复合金属外模；所述复合金属外模包括缝隙浇道型芯和金属外模；所述缝隙浇道型芯与金属外模之间设有第一定位结构，所述第一定位结构用于固定缝隙浇道型芯与金属外模；/n所述金属外模包括封闭缝隙浇道，所述封闭缝隙浇道沿所述金属外模环向方向均匀设置；所述缝隙浇道型芯内腔的形状构成铸件和封闭缝隙浇道的外形；所述缝隙浇道型芯的外侧为金属外模，所述铸件型芯底部设有横浇道和过渡浇道，所述横浇道和过渡浇道均与封闭缝隙浇道连通。/n

【技术特征摘要】
1.一种铝合金壳体铸件的复合铸型，其特征在于，包括铸件型芯和复合金属外模；所述复合金属外模包括缝隙浇道型芯和金属外模；所述缝隙浇道型芯与金属外模之间设有第一定位结构，所述第一定位结构用于固定缝隙浇道型芯与金属外模；
所述金属外模包括封闭缝隙浇道，所述封闭缝隙浇道沿所述金属外模环向方向均匀设置；所述缝隙浇道型芯内腔的形状构成铸件和封闭缝隙浇道的外形；所述缝隙浇道型芯的外侧为金属外模，所述铸件型芯底部设有横浇道和过渡浇道，所述横浇道和过渡浇道均与封闭缝隙浇道连通。


2.根据权利要求1所述的铝合金壳体铸件的复合铸型，其特征在于，所述金属外模至少包括第一金属外模分块和第二金属外模分块，所述第一金属外模分块和第二金属外模分块的分界面为金属外模分模面，所述金属外模分模面为对立的两个封闭缝隙浇道的竖直中分面。


3.根据权利要求2所述的铝合金壳体铸件的复合铸型，其特征在于，所述第一定位结构包括定位凹槽和定位凸块，所述定位凹槽设于金属外模顶端，所述定位凸块设于铸件型芯顶端，所述定位凸块能够嵌入定位凹槽内；
所述缝隙浇道型芯的上端厚度大于下端厚度；所述金属外模的上端厚度小于下端厚度。


4.根据权利要求3所述的铝合金壳体铸件的复合铸型，其特征在于，所述铸件型芯由铸件型芯模具制作而成，所述铸件型芯包括第二定位结构，所述第二定位结构用于固定铸件型芯与复合金属外模。


5.根据权利要求4所述的铝合金壳体铸件的复合铸型，其特征在于，所述第二定位结构包括第二定位凹槽和第二导向结构，所述第二定位凹槽设于铸件型芯上，所述第二导向结构设于金属外模底部，所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：王目孔，孙建新，刘新超，张博，边毅，
申请(专利权)人：北京航星机器制造有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11