[发明专利]一种熔点以下完全充型铸造方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属或合金材料铸造领域，特别涉及一种浇注液体在熔点以下仍保持流动的完全充型铸造方法。

背景技术

在铸造工艺因素影响下熔融金属的流动性，即充满铸型的能力称为充型能力。液态合金的流动性越好，其充型能力越强，越易于浇注出形状正确、细长以及壁薄等形状复杂的铸件，流动性差的液态合金因其充型能力差，无法浇注出符合质量要求的形状复杂的铸件。

浇注液体的浇注温度越高并在铸型中保持流动的时间越长，其充型能力越强。但其结晶晶粒越大。

目前，本领域理论研究人员对于浇注液体在过冷状态即熔点以下时其充型能力的研究仅局限于在极其纯净和极其安静的实验室环境中进行，即不对浇注液体施加任何人为介入因素条件下的研究。这种理想状态下研制的过冷液体根本无法在工业上应用。在细晶铸造领域，目前多是以在液体熔点附近，对液体进行搅拌形成粥状固液混合体，进而浇注成细晶。这种方法的充型能力很差，浇注的铸件缺陷太多，达不到设计要求。

发明内容

本发明研制一种能够在工业上应用并能够达到设计效果的在熔点以下完全充型的铸造方法。该方法可用于各种形状复杂的难充型异型铸件，在熔点以下完全充型后再结晶，以形成全截面的细晶组织，用铸造的方法也可生产出锻造产品的质量，实现以铸代锻的设计思想。

本发明的原理是采用对浇注液体施加人为介入因素，抑制降温液体中析出固体使其流动性降低，保持浇注液体在熔点以下即过冷状态下完全充满铸型后再整体同时结晶，以利于细晶的形成。本发明的熔点以下完全充型铸造方法可使用于各种金属或合金材料的铸造。

本发明采用以下技术方案来实现，熔点以下完全充型铸造方法在于，在铸造过程中施加人为因素，使浇注液体持续降温至熔点以下仍保持流动，直至完成浇注液体完全充型以及之后的液体整体同时结晶，使铸件的每个截面上均匀析出细晶；其步骤如下：

在浇注液体的降温阶段，给浇注液体施加持续的低频率磁场，但所施加的持续低频率磁场的功率不足以弥补浇注液体的保温功率，低频率磁场的频率为200-1000HZ，功率为5-20KW，以保持浇注液体在持续降温状态；当浇注液体的温度降至其熔点以下5℃-38℃时，实施带功率浇注，模壳温度保持在500℃-1100℃。

本发明所述的完全充型是指浇注液体在熔点以下还能到达铸型的每个地方或角落，实现完全充型以及整体同时结晶铸造。

本发明完全充型铸造的产品的组织结构为等轴细晶，其晶粒度细小，实现了以铸代锻的生产方法，其生产成本也大大降低。又由于其完全的充型能力，其等轴细晶没有锻造细晶的各向异性结构，因此而优于锻造生产方法。

附图说明

图1为实施例1的铸件产品结构图；

图2为实施例1的铸件产品截面1的晶粒结构图；

图3为实施例1的铸件产品截面2的晶粒结构图；

图4为实施例2的铸件产品结构图；

图5为实施例2的铸件产品截面1的晶粒结构图；

图6为实施例2的铸件产品截面2的晶粒结构图；

图7为实施例2的铸件产品截面3的晶粒结构图；

图8为实施例2的铸件产品截面4的晶粒结构图；

图9为实施例2的铸件产品截面5的晶粒结构图；

图10为实施例2的铸件产品截面1的实物图；

图11为实施例2的铸件产品截面2的实物图；

图12为实施例2的铸件产品截面3的实物图；

图13为实施例2的铸件产品截面4的实物图；

图14为实施例2的铸件产品截面5的实物图；

图15为实施例3的铸件产品结构图；

图16为实施例3的铸件产品截面A的实物图；

图17为实施例3的铸件产品截面B的实物图。

具体实施方式

以下结合附图以及示例性实施例，进一步详细描述本发明的设计思想以及形成机理，以使本发明的技术解决方案更加清楚。

本发明的设计思想在于，在浇注时通过对浇注液体主动施加人为影响因素，抑制浇注液体在降温过程中固体的析出，使液体达到持续降温至熔点以下即产生过冷效果时，仍保持流动而不凝固或不结晶，使其具有形似高温液体的充型能力，并同时以过冷为热力学驱动力，增加液体瞬间发生爆发结晶形核的驱动力；当人为因素取消后，液体在完全充型下迅速整体形核，整体凝固，整体收缩，进而使铸件达到在整个金属或合金固体截面上均匀析出晶粒度细小的等轴晶。浇注液体在降温过程中所施加的抑制因素可以是电流(直流或交流)、交变磁场或者稳恒磁场等因素。