一种大型激光切割机用铝合金横梁的铸造方法技术

本发明专利技术提供的一种大型激光切割机用铝合金横梁的铸造方法，通过合理选择和控制铸造方法参数，铸件补缩良好，铸件成形性好，能够形成轮廓清晰、表面光洁的横梁铸件。铸件组织致密、机械性能高，不仅保证了横梁的致密度，使得横梁不至于产生过多的机械粘砂，确保了横梁的表面质量，尤其是在结晶保压阶段，设置结晶增压速度1

【技术实现步骤摘要】
一种大型激光切割机用铝合金横梁的铸造方法


[0001]本专利技术涉及铸造领域，特别涉及一种大型激光切割机用铝合金横梁的铸造方法。

技术介绍

[0002]横梁是大型激光机的重要组成部分，横梁长3.6米，是主要的结构承载件。横梁安装在运动滑轨上，横梁上安装悬臂与激光切割刀具，需要良好的动态特性，也需要一定耐腐蚀性，表面不允许有冷隔、裂纹、欠铸等铸造缺陷，力学性能不低于ZL101A
‑
T6国家标准：抗拉强度≥275Mpa，延伸≥3％且硬度≥89HB。
[0003]一般大型铝合金载件使用材料都是ZL101A，但ZL101A材料需要热处理才能得到较高力学性能，大型件热处理又对热处理炉大小和控温精度要求高，研究后决定以AlZn10Si8Mg材料为基础，并对其成分进行优化，传统的AlZn10Si8Mg材料主要成分及其质量百分比为：Si：7.5～8.3％、Mg：0.2～0.4％、Zn 9.0～10.5％、Fe 0～0.3％，其余组分为AL。
[0004]然而现有的大型激光切割机横梁所采用的材料通常为钢材质，重量较大，严重影响了激光切割机的工作效率、精度和稳定性，因此，需要一种大型激光切割机用铝合金横梁的铸造方法，通过以铝合金材质替代钢材质横梁的方式，减轻重量，提高激光切割机的工作效率、精度与稳定性。

技术实现思路

[0005](一)要解决的技术问题
[0006]为了解决现有技术的上述问题，本专利技术提供一种大型激光切割机用铝合金横梁的铸造方法，通过以铝合金材质替代钢材质横梁的方式，减轻重量，提高激光切割机的工作效率、精度与稳定性。
[0007](二)技术方案
[0008]为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0009]一种大型激光切割机用铝合金横梁的铸造方法，包括步骤：
[0010]S1、将固态铝合金材料投入坩埚电阻炉中熔炼形成铝合金液；
[0011]S2、采用氮气浮游除气法，对所述铝合金液进行除气，得到除气后的铝合金液；
[0012]S3、对所述铝合金液进行低压浇注，浇注温度为690
‑
700℃；
[0013]升液阶段，升液压力为26
‑
30kPa，
[0014]升液速度40
‑
50mm/s；
[0015]充型阶段，充型压力为45
‑
50kPa；
[0016]充型速度为50
‑
60mm/s，直至将型腔全部充满；
[0017]结壳增压阶段，结壳增压速度0.8
‑
1kpa/s；
[0018]结壳增压压力为4.5
‑
5kPa；
[0019]结壳增压时间6
‑
8s；
[0020]结晶保压阶段，结晶增压速度1
‑
1.2kpa/s；
[0021]结晶保压阶段增压20kPa；
[0022]在前述条件下保压时间为500
‑
600s；
[0023]S4、卸压冷却后，得到铝合金横梁。
[0024](三)有益效果
[0025]本专利技术的有益效果在于：通过合理选择和控制铸造方法参数，铸件补缩良好，铸件成形性好，能够形成轮廓清晰、表面光洁的横梁铸件。铸件组织致密、机械性能高，不仅保证了横梁的致密度，使得横梁不至于产生过多的机械粘砂，确保了横梁的表面质量，尤其是在结晶保压阶段，设置结晶增压速度1
‑
1.2kpa/s；结晶保压阶段增压20kPa下保压时间为500
‑
600s，在很大程度上决定了铸件的致密度，使得最终得到的铝合金横梁替代钢材质横梁，减轻重量，提高激光切割机的工作效率、精度与稳定性。
具体实施方式
[0026]为了更好的解释本专利技术，以便于理解，通过具体实施方式，对本专利技术作详细描述。
[0027]一种大型激光切割机用铝合金横梁的铸造方法，包括步骤：
[0028](1)浇注前准备
[0029]S01、型砂制备：在制作好的木模模具型板上制作盛砂的砂箱，制作好砂箱后，放置所需的冷铁和冒口，采用连续砂处理线设备，调设好出砂量和树脂固化剂配比，出砂至砂箱里；
[0030]S02、造型：把混制好的砂摏实，以保证冷铁与冒口位置不偏移，待树脂砂固化后脱模起箱，起箱后涂上涂料，以保证产品表面的粗糙度；
[0031]S03、合型：涂制好的砂芯按尺寸要求放置，以保证产品的尺寸精度，定位合型完成后准备浇注。
[0032]在浇道、冒口和放置冷铁位置的设计上，要考虑凝固顺序自上而下，这样压力的作用力就自下而上的补缩铸件，浇道采用分散式在厚壁处分布内浇道，加强对铸件补缩，冷铁与冒口配合使用在较厚位置，加强补缩情况下可防止在铝合金液汇流产生的气孔和冷隔，在冒口和分型面上设置排气孔可使浇注过程中产生气体顺畅排出。
[0033](2)铝合金液制备
[0034]S1、将固态铝合金材料投入坩埚电阻炉中熔炼形成铝合金液；
[0035]所述固态铝合金材料的各组分及质量百分比为：
[0036]Si：8.0～8.5％；
[0037]Mg：0.32～0.4％；
[0038]Zn：9.5～10.0％；
[0039]Ti：0.1～0.15％；
[0040]Fe：0～0.15％；
[0041]AL：80.8～82.08％，优选的熔炼温度为690℃
‑
700℃；
[0042]S2、采用氮气浮游除气法，对所述铝合金液进行除气，得到除气后的铝合金液；
[0043]采用氮气浮游除气法，用石墨转子旋转吹出氮气气泡吸附铝合金液中氧化物杂质和氢气，同时在铝合金液中形成上下层旋涡将除渣精炼剂充分搅匀在铝合金液中。
[0044]精炼剂用量为铝合金液0.1
‑
0.2％；铝合金液温度越高吸氢量越大，铝合金液温度超过740℃，铝合金液氧化加剧，氧化物增多；同时空气中水汽会快速在高温铝合金液表面分解产生氢气进入铝合金液。所以尽量控制铝合金液温度，优选为690
‑
700℃适合后续浇注工艺方法。
[0045]除气具体方法为：采用悬臂旋转式喷吹精炼除气机，向铝合金液中通入N2，保持转子的转速在450～550r/min，添加除渣精炼剂后除渣精炼剂会被吸入铝水中工作3min；然后保持转子转速为300～400r/min，降下挡板旋转除气工作20min。静置、捞取表面浮渣形成待浇注的铝合金液，将所述的铝合金液的温度降至预定浇注温度；
[0046](3)低压浇注
[0047]S3、低压浇注，浇注温度为690
‑
700℃；
[0048]升液阶段，升液压力为26
‑
30kPa，
[0049]升液速度40
‑
50mm/s；
[0050]本专利技术所述的升液压力和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大型激光切割机用铝合金横梁的铸造方法，其特征在于，包括步骤：S1、将固态铝合金材料投入坩埚电阻炉中熔炼形成铝合金液；S2、采用氮气浮游除气法，对所述铝合金液进行除气，得到除气后的铝合金液；S3、对所述铝合金液进行低压浇注，浇注温度为690
‑
700℃；升液阶段，升液压力为26
‑
30kPa，升液速度40
‑
50mm/s；充型阶段，充型压力为45
‑
50kPa；充型速度为50
‑
60mm/s，直至将型腔全部充满；结壳增压阶段，结壳增压速度0.8
‑
1kpa/s；结壳增压压力为4.5
‑
5kPa；结壳增压时间6
‑
8s；结晶保压阶段，结晶增压速度1
‑
1.2kpa/s；结晶保压阶段增压20kPa；在前述条件下保压时间为500
‑
600s；S4、卸压冷却后，得到铝合金横梁。2.根据权利要求1所述的大型激光切割机用铝合金横梁...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄街华，占稳，陈宇，张建忠，巫世强，张位北，
申请(专利权)人：机械科学研究总院将乐半固态技术研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：