[发明专利]一种大型复杂镁合金构件近液相线差压铸造方法及装置

说明书

本发明提供了一种大型复杂镁合金构件近液相线压差铸造方法，属于镁合金铸造领域，基于受控扩散凝固原理，通过混合两种不同成分、不同温度的合金母液，得到近液相线温度且流动性高的镁合金浇铸液，基于反重力铸造方法，采用压力驱动镁合金浇铸液自下而上充入砂型，并在高于环境压力下冷却凝固，完成铸造。本发明还提供了一种应用于上述铸造方法的铸造装置，包括用于盛放两种母液的第一下罐和第二下罐、用于母液混合的中罐、用于充型铸造的上罐，所述下罐与中罐之间设有导流器，下罐与中罐通过升液管连通，所述中罐与上罐之间通过升液管连通。本发明可有效降低镁合金浇铸温度，避免树脂砂型差压铸造过程中因高温造成的燃烧。

技术领域

本发明属于铸造领域，具体为一种航空航天用大型复杂镁合金构件近液相线差压铸造方法及铸造装置。

背景技术

一般航空航天用大型复杂镁合金高端构件，如镁合金舱段、机匣等，因其形状及尺寸精度要求很高，故采用树脂砂型反重力铸造。但是传统铸造需较高的温度保证金属液的高流动性，树脂砂型的粘结剂在金属液的高温烘烤作用下容易发生热分解，释放出氧化性气体与镁合金熔液反应，造成镁合金液在凝固过程中燃烧甚至爆炸，不仅使整炉金属液报废，而且还威胁作业人员生命安全。因此需要改进现有工艺，研发出一种新型安全可靠的镁合金铸造方法及装置。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种大型复杂镁合金构件近液相线差压铸造方法和装置。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种大型复杂镁合金构件近液相线差压铸造装置，包括第一下罐、第二下罐、中罐和上罐；所述第一下罐与第二下罐位于中罐下端，所述上罐连接在中罐上端；

所述第一下罐中设有第一保温坩埚，第二下罐中设有第二保温坩埚，中罐中设有反应坩埚，上罐中设有砂型；所述第一保温坩埚和第二保温坩埚分别通过第一升液管和第二升液管与反应坩埚连通，所述反应坩埚通过砂型升液管与砂型连通。

进一步地，所述第一下罐、第二下罐与所述中罐之间设有导流器；导流器内部设有两条导流管和金属液截止装置；所述第一升液管上端与一条导流管下端连接，所述第二升液管上端与另一条导流管下端连接，两条导流管上端均与所述反应坩埚底端连接，两条导流管出口段交错倾斜，两条导流管轴线不共面。

进一步地，所述第一下罐、第二下罐和中罐各自内部均设有控温炉。

进一步地，所述第一下罐、第二下罐、中罐和上罐各自均设有进气阀和排气阀。

进一步地，所述第一下罐与第二下罐之间设有互通阀，所述上罐和中罐之间设有互通阀。

一种基于上述铸造装置的大型复杂镁合金构件近液相线差压铸造方法，包括如下步骤：

母液混合：镁合金浇铸液由第一母液和第二母液混合而成，所述混合方式是在压力差驱动下，第一母液与第二母液自下而上流入混合，所述第一母液和第二母液成分不同、温度不同，第一母液的温度T1满足t1＜T1＜t1+50℃，第二母液的温度T2满足t2＜T2＜t2+50℃，混合完成后的镁合金浇铸液温度T满足t＜T＜t+50℃；母液混合过程中，保持温度恒定；其中t为镁合金浇铸液的液相线温度，t1为第一母液的液相线温度，t2为第二母液的液相线温度；

铸造成型：镁合金浇铸液由压力差驱动，自下而上充入砂型；待充型完成，铸件冷却凝固后，完成铸造。

进一步地，所述第一母液和第二母液分别由镁锭添加镁合金中部分元素制备而成；第一母液与第二母液混合后得到的镁合金浇铸液中各元素及元素占比符合镁合金材料成分的要求。

进一步地，所述母液混合具体步骤为：第一母液与第二母液分别置于第一下罐和第二下罐中，往第一下罐和第二下罐中充气加压，使第一母液与第二母液在压力差的驱动下，自下而上流入中罐，并经导流器在中罐中形成对流促进混合，混合后得到镁合金浇铸液。