大型铝镁合金薄壁舱体减少变形铸造方法及结构技术

本发明专利技术提供了一种大型铝镁合金薄壁舱体减少变形铸造方法及结构，该方法包括如下步骤：结构设计，根据舱体形状尺寸设计坭芯、外模、型腔缝隙、浇道，然后在坭芯中增设竖撑型腔、围绕竖撑型腔的多个横撑型腔，横撑型腔连接型腔缝隙处的周围增设阻断冷铁；砂型制造，分别制造坭芯、外模；合模浇铸。采用本发明专利技术，有效减小了舱体铸造及热处理过程中的变形量，无需进行机械校正，节省了劳动力，且避免了矫正过程对舱体造成破坏，节约了成本；通过竖撑型腔、横撑型腔分别形成竖撑杆、横撑杆，并且由阻断冷铁保证了浇铸过程中的铸件成型质量，铸件精度达到Ct7～Ct6的公差等级要求。精度达到Ct7～Ct6的公差等级要求。精度达到Ct7～Ct6的公差等级要求。

【技术实现步骤摘要】
大型铝镁合金薄壁舱体减少变形铸造方法及结构


[0001]本专利技术涉及镁铝合金薄壁舱体铸造
，具体涉及一种大型铝镁合金薄壁舱体减少变形铸造方法及其铸造结构。

技术介绍

[0002]大型铝镁合金薄壁舱体一般直径≥600mm，壁厚≤4mm，其铸件在热处理过程中通常会有较大的变形量，变形量最大可达到4～5mm甚至更多。过大的变形量会导致后续舱体铸件在加工过程无法完成，导致零件报废。减少这种变形通常采用机械校正的方法，通过机械校正可以将舱体铸件变形量控制在2mm～3mm内，所以在铸造工序中通常需要在加工面增设加工余量，非加工面增设铸造补正工艺量，控制铸造收缩率，保证舱体铸件在热处理变形后能够顺利完成机械加工。
[0003]通过机械校正铸件，减少变形量，这对操作者具有很高的技能水平要求，劳动强度非常大。另外，由于舱体铸件经过热处理，整个舱体的刚性较弱，采用机械校正容易对舱体铸件造成整体性破坏，使舱体内部出现裂纹、局部变形等。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种大型铝镁合金薄壁舱体减少变形铸造方法及结构。
[0005]本专利技术通过以下技术方案得以实现。
[0006]本专利技术提供了一种大型铝镁合金薄壁舱体减少变形铸造方法，包括如下步骤：
[0007]A、结构设计，根据舱体形状尺寸设计坭芯、外模、型腔缝隙、浇道，然后在坭芯中增设竖撑型腔、围绕竖撑型腔的多个横撑型腔，横撑型腔的两端分别连通竖撑型腔、型腔缝隙，横撑型腔连接型腔缝隙处的周围增设阻断冷铁；
[0008]B、砂型制造，分别制造坭芯、外模，对型腔缝隙、浇道、竖撑型腔和横撑型腔之外的部位填充型砂；
[0009]C、合模浇铸，金属液进入型腔缝隙、竖撑型腔、横撑型腔，冷却形成铸件、以及与铸件一体的竖撑杆、横撑杆。
[0010]所述步骤A、结构设计，横撑型腔沿着坭芯的高度方向设有多层，每一层有数个横撑型腔。
[0011]每一层横撑型腔为周向均布的四个。
[0012]坭芯的顶面和底面分别设有一层横撑型腔。
[0013]每一层相邻的两个横撑型腔之间设有阻断冷铁。
[0014]阻断冷铁的两端分别连通同一层相邻的两个横撑型腔，阻断冷铁的外侧面连通型腔缝隙。
[0015]在舱体为回转体的情况下，阻断冷铁为弧形。
[0016]所述坭芯为多层的层叠结构，每一层坭芯上设有1～2层横撑型腔。
[0017]所述步骤B、砂型制造，采用砂型3D打印或舂砂造型制造坭芯。
[0018]所述舂砂造型具体为：将芯盒置于平板上，放置横撑型腔、竖撑型腔的模具、阻断冷铁，舂砂，再放置第二层横撑型腔的模具、阻断冷铁，舂砂完成后做出芯头定位槽，造型完成时取出横撑型腔、竖撑型腔的模具、阻断冷铁；按同样的方法做好所有坭芯后，通过芯头定位槽将坭芯定位。
[0019]本专利技术还提供了一种大型铝镁合金薄壁舱体减少变形铸造结构，包括坭芯、外模，所述坭芯位于外模内，坭芯与外模之间形成型腔缝隙，外模上设有浇道，浇道与型腔缝隙连通，坭芯上设有竖撑型腔、横撑型腔，所述横撑型腔围绕竖撑型腔设有多个，横撑型腔的两端分别连通竖撑型腔、型腔缝隙，横撑型腔连接型腔缝隙处的周围设有阻断冷铁。
[0020]本专利技术的有益效果在于：
[0021]采用本专利技术，有效减小了舱体铸造及热处理过程中的变形量，无需进行机械校正，节省了劳动力，且避免了矫正过程对舱体造成破坏，节约了成本；通过竖撑型腔、横撑型腔分别形成竖撑杆、横撑杆，并且由阻断冷铁保证了浇铸过程中的铸件成型质量，浇铸完成时的变形量减小至1mm，热处理后的变形量减小至1.5mm，可以达到Ct7～Ct6的公差等级要求，超越了原有航天产品的要求，在某些零件上，达到了航空产品的要求；也就是说，通过本专利技术，可用原有铸造工艺完成一些航空零件的制造，大大减小航空设备成本。
附图说明
[0022]图1是本专利技术的铸造砂型的结构示意图。
[0023]图2是本专利技术的铸造件结构示意图。
[0024]图3是本专利技术的铸造件的立体图。
[0025]图中：1
‑
坭芯；2
‑
外模；3
‑
型腔缝隙；4
‑
浇道；5
‑
竖撑型腔；6
‑
横撑型腔；7
‑
阻断冷铁；8
‑
竖撑杆；9
‑
横撑杆；10
‑
铸造件。
具体实施方式
[0026]下面进一步描述本专利技术的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
[0027]如图1～2所示为本专利技术的结构示意图：
[0028]本专利技术提供了一种大型铝镁合金薄壁舱体减少变形铸造方法，包括如下步骤：
[0029]A、结构设计，根据舱体形状尺寸设计坭芯1、外模2、型腔缝隙3、浇道4，然后在坭芯1中增设竖撑型腔5、围绕竖撑型腔5的多个横撑型腔6，横撑型腔6的两端分别连通竖撑型腔5、型腔缝隙3，横撑型腔6连接型腔缝隙3处的周围增设阻断冷铁7；
[0030]B、砂型制造，分别制造坭芯1、外模2，对型腔缝隙3、浇道4、竖撑型腔5和横撑型腔6之外的部位填充型砂；
[0031]C、合模浇铸，金属液进入型腔缝隙3、竖撑型腔5、横撑型腔6，冷却形成铸件、以及与铸件一体的竖撑杆8、横撑杆9。
[0032]原理：当金属液进入整个砂型后，在没有阻断冷铁7的情况下，横撑型腔6、竖撑型腔5对浇铸系统的补缩会有一定影响，具体为金属液进入横撑型腔6时有一定几率导致铸件内缩变形，导致缺陷和影响质量；而阻断冷铁7可以防止这种现象产生，当金属液进入横撑型腔6和竖撑型腔5时，阻断冷铁7使金属液快速激冷，从而避免该部位型腔缝隙3的金属液
过快流失造成缺陷。铸造件10浇铸成型后，竖撑杆8、横撑杆9与舱体铸件形成整体，在热处理升温加热到快速冷却的过程中，横撑杆9产生向内的牵引力，竖撑杆8提高了整个铸件的刚性，使变形量均匀且整体性好，减小了舱体的变形量。根据舱体形状尺寸设计坭芯1、外模2、型腔缝隙3、浇道4，以及浇铸过程是常规方法。
[0033]采用本专利技术，有效减小了舱体铸造及热处理过程中的变形量，无需进行机械校正，节省了劳动力，且避免了矫正过程对舱体造成破坏，节约了成本；通过竖撑型腔5、横撑型腔6分别形成竖撑杆8、横撑杆9，并且由阻断冷铁7保证了浇铸过程中的铸件成型质量，浇铸完成时的变形量减小至1mm，热处理后的变形量减小至1.5mm，可以达到Ct7～Ct6的公差等级要求，超越了原有航天产品的要求，在某些零件上，达到了航空产品的要求；也就是说，通过本专利技术，可用原有铸造工艺完成一些航空零件的制造，大大减小航空设备成本。
[0034]所述步骤A、结构设计，横撑型腔6沿着坭芯1的高度方向设有多层，每一层有数个横撑型腔6。便于对舱体铸件的不同部位进行支撑，保证长度较大的舱体各部位的变形量均满足要求。
[0035]每一层横本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大型铝镁合金薄壁舱体减少变形铸造方法，其特征在于：包括如下步骤，A、结构设计，根据舱体形状尺寸设计坭芯(1)、外模(2)、型腔缝隙(3)、浇道(4)，然后在坭芯(1)中增设竖撑型腔(5)、围绕竖撑型腔(5)的多个横撑型腔(6)，横撑型腔(6)的两端分别连通竖撑型腔(5)、型腔缝隙(3)，横撑型腔(6)连接型腔缝隙(3)处的周围增设阻断冷铁(7)；B、砂型制造，分别制造坭芯(1)、外模(2)，对型腔缝隙(3)、浇道(4)、竖撑型腔(5)和横撑型腔(6)之外的部位填充型砂；C、合模浇铸，金属液进入型腔缝隙(3)、竖撑型腔(5)、横撑型腔(6)，冷却形成铸件、以及与铸件一体的竖撑杆(8)、横撑杆(9)。2.如权利要求1所述的大型铝镁合金薄壁舱体减少变形铸造方法，其特征在于：所述步骤A、结构设计，横撑型腔(6)沿着坭芯(1)的高度方向设有多层，每一层有数个横撑型腔(6)。3.如权利要求2所述的大型铝镁合金薄壁舱体减少变形铸造方法，其特征在于：每一层横撑型腔(6)为周向均布的四个。4.如权利要求2所述的大型铝镁合金薄壁舱体减少变形铸造方法，其特征在于：坭芯(1)的顶面和底面分别设有一层横撑型腔(6)。5.如权利要求2所述的大型铝镁合金薄壁舱体减少变形铸造方法，其特征在于：每一层相邻的两个横撑型腔(6)之间设有阻断冷铁(7)。6.如权利要求5所述的大型铝镁合金薄壁舱体减少变形铸造方法，其特征在于：阻断冷铁...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓龙，谢懿，李翔光，胡健，
申请(专利权)人：贵州航天风华精密设备有限公司，
类型：发明
国别省市：