[发明专利]一种离心铸造生产镁合金大型环件的方法

摘要

一种离心铸造制备镁合金大型环件的方法，包括模具预热、挂隔热涂料、离心浇注参数的确定和离心浇注等。其技术要点为转速和浇注速度的确定。2启动离心动力装置进行离心浇注，离心转速n按照重力系数公式计算：n=29.9其中n为离心转速，R为铸件内表面半径（m），G为重力系数。本发明解决了现有镁合金大型环件制备工艺的不足，制备出组织致密、抗拉强度好的镁合金大型环件，对镁合金的应用和镁合金离心铸造工艺的发展具有重要意义。

主权项

1.一种离心铸造生产大型镁合金环件的方法，其特征是工艺步骤如下：第1步：根据镁合金大型环件尺寸规格设计模具；第2步：对模具进行挂隔热涂料1）清理模具表面的锈、灰尘、残存涂料等，并严格控制油污；2）制备隔热涂料：隔热涂料组成为：以ZnO为基础的水基涂料,加入质量分数为1.5%的硼酸( H₃BO₃)、1.1%的烷基磺酸钠、2.0%的Na₂SiO₃；3）用涂料浆滚挂法把上述涂料均匀地挂在模具内表面上，涂料厚度3~7mm，涂挂后将模具烘干保温１小时；第3步：将第２步涂挂后的模具预热至200~250℃； 第4步：熔炼1）中频炉或者电阻炉加热到710~740℃，在坩埚内壁及底部均匀地撒上一层1号熔剂使坩埚内表面形成一层均匀的保护层，1号溶剂中各种成分质量分数为：MgCl₂为45% 、KCl 为40%、CaF₂为5%、 BaCl₂为10%，加入经过预热的合金锭，尽量紧实，加料后向坩埚内不断通入经过均匀混合、干燥的体积比为Ar ：SF₆=60%：40%的混合保护气，然后在其表面撒一层1号熔剂，待部分合金锭熔化后再向坩埚内加入合金锭，在其上方均匀撒一层1号熔剂，重复上述工序，直至炉料加完为止，在熔化过程中1号熔剂的使用量为总炉料的1~1.2%；2）精炼：熔化温度至710℃~750℃停止加温，扒除坩埚底部的脏物，清除金属液面的熔渣，撒上一层1号熔剂，再用搅勺进行搅拌5～8分钟，将2号精炼熔剂（2号精炼溶剂为0.4%的菱镁矿（主要成分为MgCO₃），粒度10~15）分2包用铝箔包好，预热至120℃～200℃装入钟罩浸入镁合金液的2/3深处，垂直方向搅动15分钟，同时不断在合金液流波峰上撒2号精炼熔剂，直到镁液表面不再有白色氧化物从熔池下部翻上来，液面干净为止，彻底扒渣，再撒上一层新的1号熔剂；变质处理后，仔细清除坩埚壁上和液面的熔渣，再搅拌8～10分钟，搅拌时翻动的波面要大，但不得破坏金属液面，搅拌动作要准确而迅速，使翻起的波浪高度保持不变，搅拌时要经常在波浪前面慢慢的撒入1号熔剂；在精炼过程中2号精炼熔剂的使用量为总炉料的1~1.5%；3）浇包烘烤至700℃后不断通入步骤3中的混合保护气以排除包内空气；4）当炉内测温为700℃时保温静置约30～40分钟后转移到浇包内静置待浇；第5步：浇注１）浇注时铸型初始温度为200~250℃，浇注温度680℃；在整个浇注过程中不断向模具和浇包内通入步骤4中的干燥Ar 和SF₆混合保护气；２）启动离心动力装置进行浇铸离心转速n按照重力系数公式（鲁布左夫公式）计算：式中n为铸型转速（r/min），R为铸件内表面半径（m），G为重力系数；浇注前先从浇包嘴倒出占浇包现盛合金量的2～3%的合金液，然后将浇嘴接近浇口杯的上边缘30～10mm处使合金液流平稳，均匀而不间断地浇入铸型，浇口杯内不可产生漩涡；在浇注期间浇口杯内应始终保持充满，以免杂质、氧化皮等落入铸型中使铸件报废，浇铸后浇包内应留下不少于20%的合金液，以避免沉入浇包底部的杂质进入模具型腔；第6步：浇注完成后继续通入步骤4中的干燥Ar 和SF₆混合保护气，离心机器继续旋转40~60min后停车脱模后得到镁合金大型环形铸件。