[发明专利]一种基于复合铸型的轻金属铸造方法

说明书

本发明提供一种基于复合铸型的轻金属铸造方法，包括如下步骤：S1、根据产品零件图，分析产品结构特征，确定凝固方式；S2、根据步骤S1中确定的凝固方式，进行铸件的铸造工艺设计；S3、使用数值模拟软件，对步骤S2中的铸造工艺进行验证和优化，确定铸造工艺；S4、使用复合铸型的方式实现步骤S3中的铸造工艺要求；S5、浇注，得到铸件。对于高品质要求的铸件，以调节铸件顺序凝固的思想对铸件进行工艺设计，然后进行铸件数值模拟，对工艺进行验证和优化，工艺确定后，以复合铸型的方式实现铸件工艺要求，然后进行浇注，得到内部质量良好的铸件。

技术领域

本发明涉及铸造技术领域，特别涉及一种基于复合铸型的轻金属铸造方法。

背景技术

铝、镁合金铸件广泛应用于航天领域导弹壳体、卫星支架等结构件制造。航天领域常用的ZL114A、ZL205A、ZM5、GW63K等铝、镁合金凝固区间较宽，糊状凝固倾向性大，此类铸件一般都需经过100％无损探伤检测，不允许超标的疏松、缩裂、夹渣等内部缺陷。航天高品质铸件要求成形精度高、内部质量好、成形效率高、工艺稳定性好，对铸造工艺及铸件成形过程的质量控制能力要求非常高。

铸件缺陷是在合金凝固过程中形成的，铸造工艺设计的本质是通过恰当的方式对合金液凝固过程进行调控，这个过程是一个同时包含动量、质量和热量传输的三传耦合的物理过程，影响因素众多，调控的方法包括优化铸件的浇注系统设计、选取合适的铸型材料、浇注工艺等，实现对凝固顺序的精准调控，进而达到消除铸件缺陷的目的。以舱体铸件为例，在舱体铸件成形过程中，通过浇注工艺的优化，保证远离铸件浇注系统的地方先凝固，将缺陷控制在最后凝固的立筒中。

铸型直接与合金液相接触，其蓄热、传热能力影响凝固顺序的调控效果，其成形特性影响浇注系统的设计方案，其透气性、发气量、强度等工艺性能影响浇注工艺的选择，最终直接影响铸件的质量，其周期及成本也直接影响铸件的生产周期及成本；铸型的尺寸精度、形状精度直接影响着铸件精度，造型、制芯过程是铸型制备过程中复杂而又重要的工序，铸件缺陷的30％～60％都是由造型和制芯所造成。综上所述，铸型是调整铸件凝固顺序、控制铸件缺陷的关键，正确地使用铸型是轻合金铸件缺陷控制的关键。

在传统的制造工艺中，虽然通过控制冷铁壁厚可定性的调节其激冷效果，但是难以达到定量控制凝固顺序的目的，无法实现铸件的凝固顺序的精准调控，同时受限于手工造型对工人操作技能的依赖，造成复杂铸件容易因疏松、缩裂等内部缺陷报废，影响铸件一次合格率及稳定性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于复合铸型的轻金属铸造方法，以解决传统的制造工艺难以达到定量控制凝固顺序的目的、无法实现铸件的凝固顺序的精准调控、同时受限于手工造型对工人操作技能的依赖的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：提供一种基于复合铸型的轻金属铸造方法，包括如下步骤：

S1、根据产品零件图，分析产品结构特征，确定凝固方式；

S2、根据步骤S1中确定的凝固方式，进行铸件的铸造工艺设计；

S3、使用数值模拟软件，对步骤S2中的铸造工艺进行验证和优化，确定铸造工艺；

S4、使用复合铸型的方式实现步骤S3中的铸造工艺要求；

S5、浇注，得到铸件。

进一步的，所述步骤S1中，凝固方式分为顺序凝固和同时凝固两种；

顺序凝固：对于高度超过400mm的产品，在重力浇注条件下，选用自下而上的顺序凝固方式，在低差压浇注条件下，选用自上而下的顺序凝固方式；

同时凝固：对于壁厚≤6mm的薄壁件，选用同时凝固方式。

进一步的，所述步骤S2中：