专利名称：专用箱体铸件芯模的铸造方法
技术领域：
本发明涉及铸造工艺方法，特别涉及一种专用箱体铸件芯模的铸造方法。
背景技术：
芯模是专用箱体的重要组成部件，其尺寸较大，壁厚较厚，结构复杂，承受静载荷 和冲击载荷都较大，要求毛坯铸造质量高，尺寸精确，内部组织和性能均勻可靠，无缩松、针 孔、夹渣等铸造缺陷，铸件整体力学性能要求高。现有技术中的问题芯模的上平面在浇注过程中，位于型腔上部，在浇注工艺上采 用了明浇的方式，由于上平面所处的位置处于型腔上部并暴露在空气中，使得上平面在浇 注过程中产生了夹渣、缩松和针孔等铸造缺陷，机加工以后造成了漏气现象。芯模长度尺寸 较长，在浇注和冷却过程中，芯模两端变形，向上翘起。原因分析1浇铸工艺上上平面位置处于型腔上部，并采用了明冒口方式。采用这种浇注工艺 为我们解决了造型上的困难，使得工作效率大大提高，减少了工人工作强度。但明冒口浇注 时，合金液浇入量高度不够高，造成补缩压力较小，因此容易产生缩松缺陷。2由于浇注工艺采用了明冒口方式，上平面的合金液大面积直接接触空气，冷却速 度极快，没能达到补缩需要的温度，并且使得该平面产生夹渣几率大大提高。3泥芯采用了树脂砂泥芯，树脂砂泥芯强度高，易满足生产要求，为生产造型提供 了便利。采用树脂砂泥芯的缺点是发气量大，泥芯产生大量气体来不及排出，在泥芯与泥芯 之间的间隙处泄漏，以致上平面造成气孔和氧化夹渣。4该铸件长度尺寸较长，在浇注和冷却收缩过程中，因收缩速度的差异和收缩应力 的作用，芯模两端发生局部变形。目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似解决上 述问题的资料。
发明内容
为了解决现有技术中存在上平面夹渣、缩松和针孔等铸造缺陷，机加工以后造成 了漏气现象及芯模两端变形等问题，发明了此新型铸造方法。本发明的目的在于提供一种 专用箱体铸件芯模的铸造方法。利用本发明，解决芯模铸造过程中夹渣、缩松、针孔和变形 等铸造缺陷。为了达到上述发明目的，本发明为解决现有技术中的问题所采用的技术方案是提 供一种专用箱体铸件芯模的铸造方法，包括如下步骤步骤一、浇注系统以及浇注前的准备芯模四周设横浇道1，上平面分型面16处增加横浇道2，当金属液升到上平面时， 由横浇道2注入合金液，沿芯模长度方向两侧每条筋板处设置缝隙浇道3，横浇道1和横浇 道2与缝隙浇道3之间靠内浇道4连接。
步骤二、浇注1.将熔炼好的铝合金液倒入两个容量2吨的浇包中，用精炼除气机进行二次精炼 除气，并在5分钟-10分钟时间内完成；2.将两个浇包分别用两部行车吊至直浇道5处进行浇注，待铝合金液面升至分型 面16处时，在直浇道6处用容量100公斤的浇包同时进行浇注，此处直浇道6的浇注由多 个浇包轮流进行，直至浇注结束；3.浇注结束后的5分钟-10分钟内将准备好的“工”字型钢板结构件11放置在上 砂箱上，并通过钢筋12连接到地面，以此起到减小铸件两端变形量的作用。上述冒口 10为暗冒口，高度为200mm-250mm，确保冒口有一定的压力对铸件进行 补缩。本发明专用箱体铸件芯模的铸造方法，采用以上技术解决方案后，解决了上平面 在铸造浇注过程中产生的夹渣、缩松和针孔等铸造缺陷问题，并保证缺陷数量及面积在标 准允许范围之内，芯模两端变形量减小到通过简单的常规矫正能恢复到正常状态，达到能 够不影响铸件加工和使用的效果。因此，本发明取得了芯模两端变形量极小及上平面夹渣、 缩松和针孔等铸造缺陷较少的有益效果。
图1是芯模结构及工艺简图；图2是图1的侧视具体实施例方式我们采用铝硅合金ZLlOlA砂型铸造整体铸造成形，ZLlOlA是目前应用最为广泛 的铝合金之一。其综合性能良好，特别是熔铸工艺性能优良，常用于薄壁、复杂的结构件，具 有充型平稳，减少氧化夹杂，提高凝固速度和铸件致密性的作用，如将其与熔体的精炼除气 结合起来，则效果会更好。但是当ZLlOlA用于铸造芯模这样大型的复杂铸件时，在铸件的 厚壁大平面处易产生针孔、缩松、氧化夹渣等铸造缺陷。因此对铸造工艺要求高，要强化激 冷、加强补缩并在浇注工艺上采取必要的措施，创造较大温度梯度，形成较好的顺序凝固条 件，才能获得致密的组织和优质铸件，充分发挥ZLlOlA合金的铸造特性。本发明主要应用于一种专用箱体芯模的铸造，该芯模具有如下的结构特点(1)尺寸较长，结构复杂，外形尺寸大(5200mmX520mmX530mm)，内腔中筋板多， 不易观察及测量。(2)热节集中，壁厚较厚(55mm)。(3)底面无窗口，不易于下泥芯。(4)铸件较长，容易变形。为解决上述问题，加工出符合要求的芯模，本发明提供一种专用箱体芯模铸件的 铸造方法，下面结合
本发明的优选实施例。附图为本发明专用箱体芯模铸件的铸造方法的工艺简图，其中图1是芯模结构 及工艺简图；图2是图1的侧视图；如附图的实施例所示，本发明的方法包括如下的步骤步骤一、浇注系统以及浇注前的准备
芯模四周设横浇道1，分型面16处增加横浇道2，当金属液升到上平面时，由横浇 道2注入合金液，确保冒口对铸件补缩所需要的温度及压力。沿芯模长度方向两侧每条筋 板处设置缝隙浇道3，横浇道1和横浇道2与缝隙浇道3之间靠内浇道4连接，芯模两端横 浇道1中间设置直浇道5，芯模长度方向两侧横浇道2中间设置直浇道6。在芯模底部至分 型面15处放置冷铁7，在芯模长度方向两层分型面之间设置冷铁8，在芯模长度方向两端放 置冷铁9。芯模上平面径向每条筋板上放置冒口 10。在芯模长度方向两端的上砂箱上采用 “工”字型钢板结构件11通过钢筋12连接到地面作为反变形工装，减小铸件因冷却收缩的 变形量。在泥芯13中心位置放置Φ150πιπι的钢管14作为出气管，并在冷铁9中间留出方 形孔作为出气管通往外面的通道。步骤二、浇注，包括如下步骤2. 1将熔炼好的铝合金液倒入两个容量2吨的浇包中，用精炼除气机进行二次精 炼除气(第一次精炼除气在炉内熔炼时已完成)，精炼除气时间根据合金液重量确定，在5 分钟-10分钟之间；2. 2将两个浇包分别用两部行车吊至直浇道5上方处进行浇注，待铝合金液面升 至分型面16处时，在直浇道6处用容量100公斤的浇包同时进行浇注，此处直浇道6的浇 注由多个浇包轮流进行，直至浇注结束；2. 3浇注结束后的5分钟-10分钟内将准备好的“工”字型钢板结构件11放置在 上砂箱上，并通过钢筋12连接到地面，以此起到减小铸件两端变形量的作用。上述冒口 10为暗冒口，高度为200mm-250mm，确保冒口有一定的压力对铸件进行 补缩。上述冷铁均为铸铁冷铁，以增加冷铁的热容量。上述步骤一，浇注系统设置的依据如下由图1所示，该铸件浇注状态为卧式。在芯模使用过程中，会受到较大的冲击载 荷，因此要求芯模各部位受力均勻，组织致密。为达到此项要求，采用卧式浇注方式，可保证 铸件各面在结晶时成分、组织一致，从而使芯模整体性能很高、成分均勻合理，充分满足使 用要求。由于铸件壁厚较厚，必须加强激冷，才能保证组织细小致密和强化顺序凝固，从而 使壁厚较厚部位得到良好的补缩。该铸件尺寸较长，壁厚相对较厚，采用底面、侧面区域全 部放置冷铁的半金属型结构式激冷方式，使整个铸件外表面除顶部以外及缝隙浇口处都包 围在冷铁之中，这样可强化顺序凝固趋势，有助于凝固时自下而上的顺序凝固，在结晶凝固 时充分得到激冷，保证铸件组织致密，减少缩松的产生，从而起到细化组织、提高性能的作 用。冷铁采用铸铁冷铁，冷铁的平均厚度取被激冷处壁厚的1-1. 2倍，有集中热节处的冷铁 厚度加厚，可增加到热节圆直径的1. 5倍，以保证被激冷处的组织致密。激冷要与冒口补缩相配合，才能达到最理想的效果，在铸件顶部设置冒口 10，冒口 的高取200mm-250mm，以增加补缩压力，保证铸件组织致密，性能优良。铸件结构复杂，尺寸较长，内腔筋板多，铸件内腔内泥芯设计成四段。上述砂芯13利用放置在冷铁7上的芯撑17支撑并保证壁厚，每段泥芯用四件芯 撑17支撑，在泥芯中间放置Φ 150mm的钢管14并将四块泥芯连通，以保证泥芯和型腔在浇 注过程中放出的气体顺利排出。铸件结构复杂，尺寸较长，铸件内腔泥芯分成四段砂芯便于操作，并易于调整和测量壁厚。铸件两端的“工”字型钢板结构件11采用钢筋12连接到地 面作为反变形工装，减小了铸件因冷却收缩的变形量。 上述浇注系统由横浇道1、横浇道2、缝隙浇道3、内浇道4、直浇道5和直浇道6组 成。其中，横浇道1和横浇道2设计成平行于两侧面的梯形截面形式，使金属液通过内浇道4 和缝隙浇道3均勻的引入整个型腔。芯模铸件长度较长，采用缝隙浇道引入金属，以减少金 属液进入型腔时的垂直下落高度，使流动平稳，减少二次氧化夹渣在型腔中生成，从而减少 铸造缺陷的产生，同时有利于自下而上的顺序凝固，随金属液在缝隙和型腔中的逐渐上升， 合理的分配了热量，创造良好的顺序凝固条件，此外，缝隙浇道能够有效的对引入部位的厚 壁部位及筋板进行补缩，并可增加冒口的补缩效果。合理分配缝隙浇道，保证各缝隙浇道间 距，可使型腔中的金属液流动平稳，热量分布均勻合理，减少缩松的产生。
权利要求
1.一种专用箱体铸件芯模的铸造方法，其特征在于，该方法包括如下步骤步骤一、浇注系统以及浇注前的准备芯模四周设横浇道1，上平面分型面16处增加横浇道2，当金属液升到上平面时，由横 浇道2注入合金液。沿芯模长度方向两侧每条筋板处设置缝隙浇道3，横浇道1和横浇道2 与缝隙浇道3之间靠内浇道4连接；在芯模底部至分型面15处放置冷铁7，在芯模长度方 向两层分型面之间设置冷铁8，在芯模长度方向两端放置冷铁9，芯模上平面径向每条筋板 上放置冒口 10 ；在芯模长度方向两端的上砂箱上采用“工”字型钢板结构件11通过钢筋12 连接到地面作为反变形工装；在泥芯13中心位置放置Φ 150mm的钢管14作为出气管，并在 冷铁9中间留出方形孔作为出气管通往外面的通道。步骤二、浇注a.将熔炼好的铝合金液倒入两个容量2吨的浇包中，用精炼除气机进行二次精炼，在5 分钟-10分钟时间内完成精炼除气；b.将两个浇包分别用两部行车吊至直浇道5处进行浇注，待铝合金液面升至分型面16 处时，在直浇道6处用容量100公斤的浇包同时进行浇注，此处直浇道6的浇注由多个浇包 轮流进行，直至浇注结束；c.浇注结束后的5分钟-10分钟内将准备好的“工”字型钢板结构件11放置在上砂箱 上，并通过钢筋12连接到地面，以此起到减小铸件两端变形量的作用。
2.如权利要求1所述的芯模铸件的铸造方法，其特征在于所述的步骤一，包括两 层横浇道；铸件底面和两侧面全由冷铁包围；上述冒口 10为暗冒口，高度为200mm-250mm; “工”字型钢板结构件11及钢筋12 ；泥芯13中心位置放置Φ 150mm的钢管14作为出气管。
全文摘要
本发明涉及芯模的铸造方法，公开了一种专用箱体铸件芯模的铸造方法，包括浇注系统以及浇注前的制备步骤；例如，在芯模四周设横浇道1，上平面分型面16处增加横浇道2，当金属液升到上平面时，由横浇道2注入合金液，横浇道1和横浇道2与缝隙浇道3之间靠内浇道4连接，浇注结束后的5分钟-10分钟内将准备好的“工”字型钢板结构件11放置在上砂箱上，并通过钢筋12连接到地面，以此起到减小铸件两端变形量的作用，本发明取得了芯模两端变形量极小，及其上平面夹渣、缩松和针孔等铸造缺陷较少的有益效果。
文档编号B22D21/04GK102049472SQ200910198178
公开日2011年5月11日 申请日期2009年11月3日 优先权日2009年11月3日
发明者崔恩强, 王小冬, 罗建, 迟秀梅, 陈斌 申请人:上海航天精密机械研究所