[发明专利]铸型异形型腔温度场分区调控方法

说明书

本发明属于铸型、型芯或模型表面涂层的成分选择技术领域，具体涉及一种铸型异形型腔温度场分区调控方法，包括刷涂底层涂料步骤、分区喷涂步骤和烘干步骤，按照壁厚，将型腔的变截面薄壁区和异形分散热节区分为壁厚＜6mm的区域A、壁厚为6‑15mm的区域B和壁厚＞15mm的区域C，区域A仅喷激热层涂料，区域B先喷激冷层涂料再喷激热层涂料，区域C则仅喷激冷层涂料。本发明所述方法能够促进熔体的长流程充型，加快凝固速率，显著改善铸件的组织、性能，提高合格率，降低制造成本，安全环保，适用范围广，操作简便，稳定性好。

技术领域

本发明属于铸型、型芯或模型表面涂层的成分选择技术领域，具体涉及一种铸型异形型腔温度场分区调控方法。

背景技术

砂型铸造是指在砂型中生产铸件的铸造方法，由于砂型铸造所用的造型材料价廉易得，铸型制备简便，对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应，且生产效率高，广泛应用于航空航天、兵器、车辆等领域的轻合金构件成形。

随着装备轻量化的发展，大量铸件材料选用低密度的铝合金材料，结构设计向整体化、复杂、薄壁趋势发展。该类铸件具有异形、变截面、热节分散众多等特点，金属铸型无法成形，石膏型成本高、周期长、性能低，而砂型铸造由于自身型腔导热过快、流阻过大等问题，生产的铸件极易出现浇不足、冷隔等充型缺陷，以及热节区缩孔、缩松等凝固缺陷，特别是大面积壁厚小于5mm的变截面薄壁区和难以安装冷铁的异形内腔孤立热节区等。上述缺陷的频繁出现，极大限制了砂型铸造的低成本、高效率、高性能优势的发挥，成为制约装备研制、生产进程的瓶颈。

为解决以上问题，公开号为CN1254328C的专利文件公开了一种铝合金薄壁件金属型铸造用焓变涂料，将三氧化二铁与镁粉应用于铝合金薄壁件的铸造过程中，利用二者的放热反应，提高铝合金薄壁铸件金属液的充型能力。但采用该方法对铸件进行处理时，存在如下技术问题：涂料附着力较弱，易开裂、剥落，封孔能力和各层间透气性不足，不适合砂型铸造；仅针对薄壁简单结构的充型问题，无法解决10mm左右中等壁厚异形、复杂结构激热充型后熔体过热带来的组织性能恶化，以及难以安装冷铁异形型腔的凝固问题；氧化剂不直接添加，而是依靠水解反应生成，多次喷涂工序繁琐，操作性差；只采用单一氧化剂氧化铁密度大，易沉降，且成本高；镁粉氧化放热过程中存在燃烧风险。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种铸型异形型腔温度场分区调控方法，该方法有利于促进熔体的长流程充型，加快凝固速率，获得充型完好、致密的铸态组织，提高力学性能及合格率，同时附着力、透气性等优良，操作性强，稳定性好，安全环保，最终大幅扩展砂型铸造工艺在铝、镁合金铸件上的应用范围，降低制造成本，提升制造效率和质量。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

铸型异形型腔温度场分区调控方法，包括刷涂底层涂料步骤、分区喷涂步骤和烘干步骤，按照壁厚，将型腔的变截面薄壁区和异形分散热节区分为壁厚＜6mm的区域A、壁厚为6-15mm的区域B和壁厚＞15mm的区域C，区域A仅喷激热层涂料，区域B先喷激冷层涂料再喷激热层涂料，区域C则仅喷激冷层涂料。

进一步，所述底层涂料由耐火砖粉、煅烧石绵粉、短纤维、水玻璃和乙醇组成。

进一步，以质量百分比计，所述所述底层涂料的配比关系为：耐火砖粉18％-20wt％、煅烧石绵粉3％-5％、短纤维0.1％-0.2％、水玻璃4％-5％和乙醇余量。

进一步，所述底层涂料的喷涂厚度为160-200μm。

进一步，底层涂料刷涂过程中通过局部点燃实现干燥、硬化。

进一步，激热层涂料包括激热背层涂料和激热面层涂料，所述激热背层涂料由氧化锌粉、氧化铁粉、煅烧石绵粉、水玻璃和水组成，激热面层涂料由镁粉、石墨粉、硼酸、水玻璃和水组成。

进一步，所述激热背层涂料和激热面层涂料的喷涂厚度均为120-160μm。