一种铝合金或镁合金消失模铸造加压凝固方法及其装置，属于特种精密铸造领域。本发明专利技术方法包括紧实、抽真空、浇注、加压和卸压步骤。本发明专利技术装置的耐压砂箱为筒状容器，其底部装有排气阀，内下部或侧壁设有透气隔层；耐压砂箱盖上表面分别装有开关阀、安全阀和压力表；耐压砂箱侧面或耐压砂箱盖上装有进气管。本发明专利技术方法能显著减少镁合金消失模铸件中的缩孔、缩松等铸造缺陷，更有效的降低铝合金中的针孔，提高铸件致密度，细化了合金晶粒，改善铝合金或镁合金消失模铸件的表面质量和力学性能。本发明专利技术装置简化消失模铸造加压凝固工艺、制作成本低，操作方便，密封效果好，砂箱密封时间短、升压速度快。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于特种精密铸造领域，具体涉及一种铝合金或镁合金消失 模铸造加压凝固方法及其装置。
技术介绍
1958年，美国的H. F. shroyer专利技术了用可发性泡沫塑料模样制造金 属铸件的专利技术并取得了USP2830343号美国专利。消失模铸造(又称 实型铸造)是将与铸件尺寸形状相似的石蜡或泡沫模型粘结组合成模型 簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振动造型，在负压下浇注， 使模型气化，液体金属占据模型位置，凝固冷却后形成铸件的新型铸造 方法。消失模铸造方法具有铸件尺寸精度高、表面粗糙度低、生产工序 简单、材料消耗少等优点，目前被广泛用于铸铁、铸钢、铸铝件的工业 生产；但其也存在一些缺点，如由于铝合金消失模铸造的凝固时间长， 溶解在铝液中的氢气，更容易析出形成针孔。另外，消失模铸造中金属 液凝固散热慢，热梯度小，铝合金或镁合金铸件容易产生縮孔、缩松。 如果能消除铝合金或镁合金消失模铸件的这些缺陷，就能够提高铸件质 量，改善其机械性能，扩大铝合金或镁合金消失模铸造的应用。研究表明，在凝固的熔融铝合金金属液上施加一定的压力，能够减 少针孔，提高铸件密度，改善铸件力学性能。在1935年波契瓦尔与斯帕 斯基采用了各向气体压力下结晶的方法制造了铝合金铸件，见阿.依.巴 迪舍夫著、张锦升译，《金属和合金在压力下结晶》，哈尔滨工业大学出 版，1987。各向气体压力下结晶的方法一般采用先浇注完，再将砂箱放 入增压筒中加压，见《铸造有色合金手册》，机械工业出版社，1978。上世纪九十年代后期，在美国，Handtman和MercuryMarine公司开始在 Handtman铝合金消失模铸造中应用加压凝固，将浇注完的消失模砂箱放 入增压筒中加压，见叶升平、吴志超，《消失模铸造图片集》，华中科技 大学出版社，2006。以上主要对铝合金进行了加压凝固方法，主要缺点 是砂箱和增压筒是两套设备，设备的投资成本高，充压的时间长，加 压的速率低；浇注完后，需要一定的自动化装置，将砂箱移入或放入增压 筒中，并进行密封，工艺复杂。然而，针对镁合金消失模铸造縮松比较 严重，采用压力凝固来消除縮松的方法，还未见报道。
技术实现思路
本专利技术提供一种铝合金或镁合金消失模铸造加压凝固方法及其装 置，目的在于简化设备数量、降低成本、简化消失模铸造加压凝固工艺、 有利于操作，更有效的提高铸件质量。本专利技术的一种铝合金或镁合金消失模铸造加压凝固方法，包括(1) 紧实步骤将散砂和泡沫模样加入耐压砂箱中，振动紧实；(2) 抽真空步骤在耐压砂箱的散砂表面覆盖塑料薄膜密封，对耐 压砂箱抽真空，真空度为一0.05MPa 一0.01MPa;(3) 浇注步骤向耐压砂箱中泡沫模样的直浇道，浇入熔化的铝合 金或镁合金金属液后，将耐压砂箱密封；(4) 加压步骤向耐压砂箱通入压力为0.1MPa 1.2MPa的压縮气 体，充气速率0.002MPa/s 0.1MPa/s、压力保持时间为0.3min 30min， 金属液在气压下凝固；(5) 卸压步骤卸去耐压砂箱内压力后，打开耐压砂箱，实施落砂， 获得铝合金或镁合金铸件。所述的铝合金或镁合金消失模铸造加压凝固方法，其特征在于所述加压步骤中，所通入的压縮气体为干燥空气或干燥有压Ar、 N2、 C02气体中的一种；充气加压过程为加压一达到设定压力值一保持，或者加压一保持一再加压达到设定压力值一保持。所述的铝合金或镁合金消失模铸造加压凝固方法，其特征在于 在所述浇注步骤、加压步骤之一或两者，对耐压砂箱实施振动。本专利技术的铝合金或镁合金消失模铸造加压凝固装置，包括耐压砂箱、 夹紧机构、耐压砂箱盖、开关阀、压力表、安全阀、排气阀；其特征在 于所述耐压砂箱为筒状容器，其底部装有排气阀，耐压砂箱内下部或 侧壁设有透气隔层；耐压砂箱盖与耐压砂箱通过夹紧机构扣紧；耐压砂 箱盖上表面分别装有开关阀、安全阀和压力表；耐压砂箱侧面或耐压砂 箱盖上装有进气管。所述的铝合金或镁合金消失模铸造加压凝固装置，其特征在于 所述耐压砂箱底部固连有振动器。所述的铝合金或镁合金消失模铸造加压凝固装置，其特征在于 所述开关阔为耐压球阀；所述排气阀为耐压球阀或电磁阀；所述安 全阀为具有耐压1.5MPa封闭全启式安全阀。使用本专利技术装置进行铝合金或镁合金消失模铸造加压凝固时，步骤为(1 )先将部分散砂加入耐压砂箱中作为底砂层，再将泡沫模样放入，并接着填入散砂同时振动紧实，直至填满耐压砂箱；(2) 在耐压砂箱的散砂表面覆盖塑料薄膜密封，从排气阀处抽真空 后，在塑料薄膜上对应泡沫模样直浇道位置放上浇口杯；(3) 在所述耐压砂箱上，加盖耐压砂箱盖，用夹紧机构扣紧；(4) 从插入开关阀的金属液导入杯，浇入熔化的铝合金或镁合金金 属液后，快速取出金属液导入杯、关闭开关阀和排气阀；(5) 从进气管通入一定压力的压縮气体，金属液在气压下凝固一定 时间后，关闭进气管，打开排气阀；(6) 松开夹紧机构，移去耐压砂箱盖，实施落砂后，获得铝合金或 镁合金铸件。在浇注过程中或在压力凝固过程中，还可以通过振动器对砂箱实施 振动。本专利技术的方法效果明显，其主要表现在，针对镁合金采用了压力凝 固方法后，其縮孔和縮松基本消失；由于砂箱密封时间短，充压速率高， 使铝合金金属液刚开始凝固时就受到压力，和其他压力凝固方法相比， 在较小的压力下，就可以实现减少针孔，提高密度的效果。由于本专利技术 采用了变压力加压方法，消除了一般压力凝固表面易出现凹坑的现象， 表面质量大大提高，铸件变形显著减少；由于浇注过程及加压过程中对 合金液进行振动，在提高合金密度的同时，也大大细化了合金的晶粒。本专利技术装置制作成本低，操作方便，耐压砂箱与耐压砂箱盖的紧固、 密封由夹紧机构及密封圈完成；开关阀和金属液导入杯设置在耐压砂箱 盖的顶部，具有密封效果好，密封时间短，砂箱密封时间〈3s的特点；排 气阀和真空阀为同一阀门，卸压的废气进入真空通道，并通过真空灌过 滤净化，保证清洁环保。在消失模铸造中采用本专利技术实现压力凝固，操 作简便、投资少、成本低。在生产应用中，可以制作多个设备，同时浇注，实现零件批量生产，提高效益；适合各种铝合金、镁合金、铜合金等有色金属零件的消失模 加压凝固，同时也能用于铸铁、铸钢等黑色金属零件的消失模铸造。附图说明图l是本专利技术的结构示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术进一步说明。如图1所示，本专利技术包括耐压砂箱(2)、夹紧机构(5)、耐压砂箱 盖(7)、开关阀(9)、压力表(12)、安全阀(13)、排气阀(18);所述 耐压砂箱(2)为筒状容器，其底部装有排气阀(18)，耐压砂箱(2)内 下部或侧壁设有透气隔层(17);耐压砂箱盖(7)与耐压砂箱(2)通过 夹紧机构(5)扣紧；耐压砂箱盖(7)上表面分别装有开关阀(9)、安 全阀(13)和压力表(12);耐压砂箱(2)侧面或耐压砂箱盖(7)上装 有进气管(8)。浇注时，在耐压砂箱(2)上，加盖具有密封圈(6)的耐压砂箱盖 (7)，用夹紧机构(5)扣紧；金属液导入杯(10)插入开关阀(9)，浇 注完成后，快速取出金属液导入杯(10),通过操作柄(11)关闭开关阀 (9)，从进气管(8)通入压縮气体，密封时间短(密封时间〈5s)，操作 简便，密封效果好；金属液导入杯(1本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种铝合金或镁合金消失模铸造加压凝固方法，包括： （１）紧实步骤：将散砂和泡沫模样加入耐压砂箱中，振动紧实； （２）抽真空步骤：在耐压砂箱的散砂表面覆盖塑料薄膜密封，对耐压砂箱抽真空，真空度为－０．０５ＭＰａ～－０．０１ＭＰａ； （３）浇注步骤：向耐压砂箱中泡沫模样的直浇道，浇入熔化的铝合金或镁合金金属液后，将耐压砂箱密封； （４）加压步骤：向耐压砂箱通入压力为０．１ＭＰａ～１．２ＭＰａ的压缩气体，充气速率０．００２ＭＰａ／ｓ～０．１ＭＰａ／ｓ、压力保持时间为０．３ｍｉｎ～３０ｍｉｎ，金属液在气压下凝固； （５）卸压步骤：卸去耐压砂箱内压力后，打开耐压砂箱，实施落砂，获得铝合金或镁合金铸件。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：樊自田，赵忠，唐波，潘迪，成平，蒋文明，董选普，魏必明，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。