[发明专利]铝合金或镁合金消失模铸造加压凝固方法及其装置

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

1958年，美国的H.F.shroyer发明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缩孔、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缩松比较严重，采用压力凝固来消除缩松的方法，还未见报道。

发明内容

本发明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。

本发明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—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。

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，所通入的压缩气体为干燥空气或干燥有压Ar、N₂、CO₂气体中的一种；充气加压过程为加压—达到设定压力值—保持，或者加压—保持—再加压达到设定压力值—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。

本发明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：

所述开关阀为耐压球阀；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。

使用本发明装置进行铝合金或镁合金消失模铸造加压凝固时，步骤为：