一种复合激光空化和振动破碎的铸件内腔清理方法技术

本发明专利技术公开了一种复合激光空化和振动破碎的铸件内腔清理方法，包括以下步骤：S1、将待清理的铸件置于清洗槽内并注入清洗液，对铸件进行浸泡；S2、使铸件与清洗槽之间产生相对振动，使得铸件内腔中的砂芯排出；S3、向清洗槽内射入激光产生空化气泡，通过空化气泡对铸件内腔中残留的砂芯进行清理；S4、将铸件从清洗槽内取出，通过冲洗液对铸件进行冲洗，去除铸件上残留的砂芯颗粒。本发明专利技术提供一种复合激光空化和振动破碎的铸件内腔清理方法，用于薄壁复杂内腔铸件砂芯的高效清理，以解决现有薄壁复杂内腔铸件砂芯清理困难，清理周期长的问题。清理周期长的问题。清理周期长的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种复合激光空化和振动破碎的铸件内腔清理方法


[0001]本专利技术涉及铸件清洗领域。更具体地说，本专利技术涉及一种复合激光空化和振动破碎的铸件内腔清理方法。

技术介绍

[0002]随着我国碳中和战略目标的提出和航空、航天和汽车等的快速发展，零部件向轻量化、复杂化、整体化、空心薄壁化和精密化方向发展，高性能复杂薄壁内腔铸件的需求量显著增加。这类复杂薄壁铸件常具有复杂的内腔结构、部分内腔基本封闭或具许多形状不同且细长的弯曲孔道，需采用预制的型芯铸造成形复杂内腔结构、待铸件成形后设法脱除型芯。合金铸件的浇注温度低、热容量小，型芯受热温度较低、溃散难，导致铸后清理工作困难、清理周期长，复杂内腔和弯曲孔道很难清理，从而对铸造型芯清理技术的清理效率提出了更高的要求。
[0003]目前大部分的铸造工厂都采用击芯、抛丸、震击等方法来清理复杂薄壁内腔铸件内腔中的残留型芯。但金属铸件常会因震击力度过大造成难以恢复的损伤，并且钢丸难以触及复杂的内腔导致内腔中的残留型芯不能完全清理、且清理效率极低。对于性能要求高的航空航天铸件，传统的铸造型芯清理技术难以达到其铸后清理要求，多采用人工清理，劳动强度大、效率极低。因此，亟需突破复杂薄壁内腔铸件高效清理技术，以提高复杂薄壁内腔铸件的生产效率，为早日实现我国碳中和战略目标奠定基础。
[0004]常见的砂芯清理方法可分为湿法、干法两大类：湿法清理有水力清砂、水爆清砂、电液压清砂和化学清砂等；干法清理有气振除芯和抛丸清理等。电液压清理方法和化学清理可以清理复杂内腔中残留的型芯，水力清砂需要配备专门动力装备和清砂室，占地面积广，电耗和水耗都比较大；此外铸件氧化皮、粘砂不能得到有效清除。水爆清砂虽然能有效的清理砂芯，但其工艺要求比较严格，如铸件的入水温度，不易掌握；此外铸件易产生裂纹和机械性能变化，影响铸件质量。电液压清砂存在高压充放电，设备费用昂贵。化学清砂虽然清理干净彻底，对工件无机械损伤，但会排放有毒有害物质，污染环境；清理效率比较低；与加热和电解相结合时还会提高设备投资和能耗。气振除芯噪音大、粉尘多，对砂芯的振碎效果差，生产效率低。单一的清理方法往往难以满足要求，目前多采用几种型芯清理方法组合的工艺及其设备清理复杂铸件内腔中的残留型芯，其中尤以化学清理方法与其他方法组合的清理工艺研究较多。
[0005]公开号CN202779717U技术专利，提出了一种复合新型除砂方式，采用振动和锤击两种方式组合进行除砂，提高了除砂效率，但是该方法清理时噪声过大，且清理过程中粉尘多、对人体健康有害。
[0006]公开号CN101623755A专利技术专利，提出了一种复杂铸件的内部清理的方法和系统，引入微细弹球，使弹球在型腔内部进行振动和碰撞从而除去砂芯，清理更加彻底。但是该方法对内部结构磨损较为严重，增加了成本，且设备的内旋机构较为复杂。
[0007]公开号ZL201510027416.7专利技术专利，提出了一种综合化学溶解、超声空化清理和
振动破碎作用的型芯清理新方法及其设备，其中化学溶解的作用是溶解软化铸造型芯，超声波的作用是利用超声空化效应加快内腔中型芯的清理，振动破碎是利用惯性力破碎型芯，但是超声空化效率较低，需要的设备要求较高。
[0008]美国专利号为US5778963的专利技术专利，提出采用高温高压的碱溶液射流周期性地冲击溶解型芯，该清理方法的缺点是射流射出的碱溶液压力很高、喷嘴寿命短、设备要求高，并且被碱液腐蚀掉的型芯反应产物只能依靠自身重力脱落，清理效率偏低。
[0009]美国专利号US6739380的专利技术专利，提出通过改变脱芯容器的压力，使碱液过热甚至沸腾，从而冲刷碱液与型芯的反应产物使其快速地脱落，在碱液中添加活性剂（氯化钠或氯化钾），提高清理效率。但该清理工艺较复杂且需多次改变压力，对脱芯设备要求高且会一定程度上损坏设备。
[0010]美国专利号US6017398的专利技术专利，提出了一种铝镁合金铸件细小管道的高效清理方法，主要利用超声振动分离砂芯，然后利用循环液体清洗。但是该方法只能清理部分金属屑，并且处理之前需要预处理，效率较低。
[0011]因此，研究开发可用于高效清理复杂内腔残留型芯的工艺，实现型芯铸后低成本高效率清理具有重要的实际意义。

技术实现思路

[0012]本专利技术的目的是提供一种复合激光空化和振动破碎的铸件内腔清理方法，用于薄壁复杂内腔铸件砂芯的高效清理，以解决现有薄壁复杂内腔铸件砂芯清理困难，清理周期长的问题。
[0013]为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种复合激光空化和振动破碎的铸件内腔清理方法，包括以下步骤：S1、将待清理的铸件置于清洗槽内并注入清洗液，对铸件进行浸泡；S2、使铸件与清洗槽之间产生相对振动，使得铸件内腔中的砂芯排出；S3、向清洗槽内射入激光产生空化气泡，通过空化气泡对铸件内腔中残留的砂芯进行清理；S4、将铸件从清洗槽内取出，通过冲洗液对铸件进行冲洗，去除铸件上残留的砂芯颗粒。
[0014]优选的是，所述的一种复合激光空化和振动破碎的铸件内腔清理方法中，所述清洗液为水、碱溶液或弱酸溶液中的任意一种。
[0015]优选的是，所述的一种复合激光空化和振动破碎的铸件内腔清理方法中，S1中对铸件进行浸泡5
‑
60min。
[0016]优选的是，所述的一种复合激光空化和振动破碎的铸件内腔清理方法中，S2中通过振动电机使铸件与清洗槽之间产生相对振动，振动电机的激振力为1200
‑
3600N。
[0017]优选的是，所述的一种复合激光空化和振动破碎的铸件内腔清理方法中，S2中振动电机的振动时间为5
‑
40min。
[0018]优选的是，所述的一种复合激光空化和振动破碎的铸件内腔清理方法中，S3中通过CO2气体激光器、YAG激光器、光纤激光器、蝶形激光器或半导体激光器中的任意一种向清洗槽内射入激光。
[0019]优选的是，所述的一种复合激光空化和振动破碎的铸件内腔清理方法中，S3中向清洗槽内射入激光的功率为50
‑
1000W。
[0020]优选的是，所述的一种复合激光空化和振动破碎的铸件内腔清理方法中，S3中向清洗槽内射入激光的时间为5
‑
30min。
[0021]优选的是，所述的一种复合激光空化和振动破碎的铸件内腔清理方法中，S4中采用循环冲洗液对铸件进行冲洗。
[0022]优选的是，所述的一种复合激光空化和振动破碎的铸件内腔清理方法中，S4中通过冲洗液对铸件清洗5
‑
10min。
[0023]本专利技术的铸件内腔清理方法结合化学溶解，振动破碎和激光空化清理的综合作用，对铸件的清理效果好、效率高，且可实现复杂内腔铸件残留型芯的完全清理，同时能保证内腔的表面质量，适用于薄壁复杂内腔铸件用砂芯的高效清理。
[0024]本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合激光空化和振动破碎的铸件内腔清理方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将待清理的铸件置于清洗槽内并注入清洗液，对铸件进行浸泡；S2、使铸件与清洗槽之间产生相对振动，使得铸件内腔中的砂芯排出；S3、向清洗槽内射入激光产生空化气泡，通过空化气泡对铸件内腔中残留的砂芯进行清理；S4、将铸件从清洗槽内取出，通过冲洗液对铸件进行冲洗，去除铸件上残留的砂芯颗粒。2.如权利要求1所述的一种复合激光空化和振动破碎的铸件内腔清理方法，其特征在于，所述清洗液为水、碱溶液或弱酸溶液中的任意一种。3.如权利要求1所述的一种复合激光空化和振动破碎的铸件内腔清理方法，其特征在于，S1中对铸件进行浸泡5
‑
60min。4.如权利要求1所述的一种复合激光空化和振动破碎的铸件内腔清理方法，其特征在于，S2中通过振动电机使铸件与清洗槽之间产生相对振动，振动电机的激振力为1200
ꢀ‑
3600 N。5.如权利要求4所述的一种复合激光空化和振动破碎的...

【专利技术属性】
技术研发人员：许峰，刘富初，张驰，
申请(专利权)人：湖北炬峰智能装备有限公司，
类型：发明
国别省市：