专利名称：一种真空泵箱体浇铸工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于航空领域的真空泵箱体浇铸工艺。
背景技术：
请参阅图1，真空泵箱体100是真空泵的关键部件，真空泵箱体多为铸件，其外轮廓为约为230mmX 170mmX95mm的长方形箱体。客户要求铸件尺寸精度高、外观平整、轮廓清晰完整；铸件内部组织致密，并且无气孔或缩松等铸造缺陷；真空泵箱体铸件材质为铝硅合金，真空泵箱体铸件的机械性能必须达到抗拉强度> 170Mpa，屈服强度> lOOMpa，硬度彡75HB ;并且要求在2个大气压下无泄漏；又由于真空泵箱体铸件的厚度平均在5-6mm区间，但也存在多处壁厚差在2倍以上的孤立厚大壁结构101 ;因此铸造难度较大。目前国内外普遍是采用全砂型重力铸造工艺进行生产，这种工艺存在以下缺点:1)铸件表面粗糙度较大；2)铸件内部组织晶粒粗大，铸件机械性能较差(同等材质用砂型铸造生产的铸件性能只能达到抗拉强度彡150Mpa，屈服强度彡90Mpa，硬度彡60HB) ；3)浇铸系统较复杂；4)造型砂消耗量大，生产环境恶劣；5)生产效率低。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种真空泵箱体浇铸工艺，其能够解决目前重力浇铸工艺中，产生飞溅、紊流而使所述真空泵箱体的铸件产生夹渣、气孔、冷隔等铸造缺陷的技术问题。实现上述目的的一种技术方案是:一种真空泵箱体浇铸工艺，包括浇铸模具制作步骤、浇铸步骤和开模步骤；所述浇铸模具制作步骤包括:金属上型腔模和金属下型腔模加工工序、内腔砂芯制作工序、下芯工序以及合模工序；所述内腔砂芯制作工序中，分别制作上砂芯和下砂芯；所述下芯工序中，所述上砂芯放入所述上型腔模的模腔内形成所述浇铸模具的上模，所述下内腔砂芯放入所述下型腔模的模腔内，形成所述浇铸模具的下模；在将所述上模和所述下模合拢，完成所述合模工序后，所述上型腔模和所述下型腔模围成所述浇铸模具的型腔模，所述上型腔模的模腔表面和所述下型腔模的模腔表面形成所述型腔模的内表面，所述上砂芯和所述下砂芯合并成为所述浇铸模具的内腔砂芯，所述型腔模的内表面与所述内腔砂芯之间形成所述浇铸模具的型腔；所述下型腔模设置一个伸出所述型腔模的浇口杯；在所述型腔模内，沿所述型腔的两侧分别设置直流浇道，所述直流浇道轴向连通所述浇口杯，所述直流浇道径向通过内浇口连通所述型腔，所述型腔和所述浇口杯之间设置溢流冒口；所述浇铸步骤包括:将金属熔融制得金属熔液的熔融工序，将所述金属熔液浇入所述浇口杯(11)，同时倾转所述浇铸模具的倾转浇铸工序，以及使所述金属熔液充满所述型腔(42)、冷却并凝固的成型工序；
所述开模步骤包括:开模工序、去除浇口和冒口工序以及去除内腔砂芯工序。进一步的，所述内腔砂芯制作工序中，在所述上砂芯或下砂芯中设置若干冷铁。进一步的，所述上砂芯和所述下内砂芯均是由粒径为50至100目的覆膜砂制成的。进一步的，所述上型腔模的模腔和下型腔模的模腔内分别设置定位座，分别用于安放所述上砂芯和下砂芯。进一步的，所述下芯工序前，预热所述上型腔模和所述下型腔模(I)，并去除所述上型腔模的模腔表面和所述下型腔模的模腔表面的锈迹，并在所述上型腔模的模腔表面和所述下型腔模的模腔表面涂敷脱模剂。进一步的，所述浇铸步骤的熔融工序中，熔融的金属是铝硅合金，从而得到铝硅合金金属熔液，所述熔融工序的温度为730至750°C。再进一步的，所述倾转浇铸工序前，对所述铝硅合金金属熔液进行洁净处理。再进一步的，所述倾转浇铸工序是在倾转浇铸机上进行的，所述倾转浇铸工序中所述铝硅合金金属熔液的温度为720至730°C，所述倾转浇铸工序持续的时间为7至12秒。再进一步的，所述成型工序持续的时间为200秒。进一步的，所述开模步骤后，对所述真空泵箱体进行精加工处理。采用了本发明的一种真空泵箱体浇铸工艺的技术方案，即采用倾转浇铸工艺代替传统的重力浇铸工艺。其技术效果是:在浇铸步骤中，金属熔液平稳地注入所述浇铸模具的型腔内，避免了由于重力浇铸过程中产生飞溅、紊流，因而真空泵箱体铸件不会产生夹渣、气孔、冷隔等铸造缺陷；在浇铸的过程中型腔中的气体很容易排出，排气效果很好，避免了真空泵箱体铸件产生憋气、浇铸不足等铸造缺陷。
图1为真空泵箱体的结构示意图。图2a为本发明的一种真空泵箱体浇铸工艺中浇铸模具的砂芯整体视图。图2b为本发明的一种真空泵箱体浇铸工艺中浇铸模具的砂芯主视图。图2c为本发明的一种真空泵箱体浇铸工艺中浇铸模具的砂芯左视图。图2d为图2b的A-A面剖视图。图3为本发明的一种真空泵箱体浇铸工艺中浇铸模具的分解示意图。图4a为本发明的一种真空泵箱体浇铸工艺中浇铸模具的仰视结构示意图。图4b为本发明的一种真空泵箱体浇铸工艺中浇铸模具的局部俯视结构示意图。图5为本发明的一种真空泵箱体浇铸工艺中浇铸模具的直流浇道和浇口截面示意图。
具体实施例方式请参阅图2a至图5，为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例并结合附图进行详细地说明: 在本实施例中，使用的浇铸原料是铝硅合金。请参阅图2a至图5，本发明的一种真空泵箱体浇铸工艺包括:浇铸模具制作步骤、浇铸步骤和开模步骤；所述浇铸模具制作步骤包括:金属上型腔模2和金属下型腔模I加工工序、制作内腔砂芯3工序、下芯工序以及合模工序；采用金属加工所述上型腔模2和所述下型腔模I的原因在于:采用金属加工所述上型腔模I和所述下型腔模2，与所述内腔砂芯3配合，由于金属有良好的冷却效果，比起全砂型模具铸造的铸件，材质致密度高，密封性好，机械性能好，尺寸精度高；并且比砂型铸造节省了大量的型砂，节能效果显著。制作内腔砂芯3工序中，分别制作上砂芯和下砂芯，所述上砂芯和所述下砂芯内均是采用粒径在50 100目的覆膜砂在形状分别与所述上砂芯和所述下砂芯外形相匹配的金属模具中制作得到的。在制作所述上砂芯和所述下砂芯前，所述金属模具使用天然气加热器具上在200 440°C下预热30分钟。在制作所述上砂芯和所述下砂芯制作的过程中，所述上砂芯或下砂芯中设置若干冷铁31。所述述冷铁31是为增加铸件局部冷却速度，在砂型、砂芯表面埋置的或型腔内安放的金属激冷物。这样设计的目的在于；通过在所述内腔砂芯3中设置冷铁，解决了真空泵箱体100铸件在孤立厚大壁结构101处组织存在缩松、气孔等缺陷的技术问题。所述下芯工序前，即将所述上砂芯放入所述上型腔模2的模腔，得到所述浇铸模具的上模，将所述下砂芯放入所述下型腔模I的模腔，得到所述浇铸模具的下模前，要对所述上型腔模2和所述下型腔模I进行预热处理，预热处理是在天然气加热器具上进行的，预热的温度是200 350°C。在预热后，要对所述上型腔模2的模腔表面和所述下型腔模I的模腔表面进行去除表面锈迹和杂物的处理，并在所述上型腔模2的模腔表面和所述下型腔模I的模腔表面涂覆脱模剂，这些脱模剂在市场是均是能够买到的。本实施例中，所述上型腔模2的模腔中设置上定位座(图中未显示)，用于安放上砂芯，所述下型腔模I的模腔中设置下定位座12，用于安放下砂芯。所述合模工序，即将所述上模和所述下模合并成为所述浇铸模具的工序是在倾转浇铸机上完成的。在完成合模工序后，所述上型腔模2和所述下型腔模I围成所述浇铸模具的型腔模4，所述上型腔模2的模腔表面和所述下型腔模I的模腔表面围成所述浇铸模具的内表面，所述上砂芯和所述下砂芯合并成所述浇铸模具的内腔砂芯3，所述内腔砂芯3置于所述上型腔模2的模腔和所述下型腔模I的模腔围成的空间内，所述内腔砂芯3内置若干冷铁31，所述冷铁31在所述内腔砂芯内3的位置对应于孤立厚大壁结构101在所述真空泵箱体100上所在的位置。所述型腔模4的内表面与所述内腔砂芯3之间形成所述浇铸模具的型腔42 ;所述下型腔模I上有一个伸出所述型腔模4的浇口杯11 (图4b中未显示)；所述型腔模4内，沿所述型腔42的两侧分别设置直流浇道41，所述直流浇道41轴向连通所述浇口杯11，所述直流浇道41径向通过内浇口 44连通所述型腔42，所述型腔42和所述浇口杯11之间设置溢流冒口 43，其中所述内浇口 44为缝隙式的内浇口，所述直流浇道41根据所述真空泵箱体100热节和补缩需要进行设计，所述直流浇道41的内径60mm，所述内浇口 44的内径设为设为5mm。所述浇口杯11所能容纳铝硅合金熔液的质量为所述真空泵盖箱体100的质量加上是在开模过程中去除的浇口和冒口的质量之和。浇口和冒口是铸件在所述内浇口 44和溢流冒口 43处的余料。
本实施例中，生产所述真空泵箱体的原料为铝硅合金，所述浇铸步骤包括:将所述铝硅合金熔融成为铝硅合金金属熔液的熔融工序，转浇铸工序以及所述铝液充满所述型腔、冷却并凝固的成型工序。所述熔融工序中，所述铝硅合金的熔融温度为730 750°C。并且所述熔融后的铝硅合金金属熔液还要进行洁净处理:即通过常用的精炼、除气、除渣、变质等铝液处理工序得到洁净的铝硅合金金属熔液待用。所述倾转浇铸工序，该工序是在倾转浇铸机上进行的，即将所述铝硅合金金属熔液浇入所述浇口杯11的同时，采用倾转浇铸机倾转所述浇铸模具，使所述直流浇道41从平行于水平地面，变为垂直于水平地面，并且使所述浇口杯11转移到所述浇铸模具顶部。所述倾转浇铸工序中，铝硅合金金属熔液的温度为720 730°C，该工序是在7至12秒的时间内完成的。在该工序中，熔融的铝硅合金金属熔液顺着所述直流浇道41，经所述内浇口 44平稳的注入浇铸模具的型腔42内。采用倾转浇铸工艺，避免了金属熔液在浇铸过程中产生飞溅、紊流，从而避免了铸件中产生夹渣、气孔、冷隔等铸造缺陷；同时在模具倾转的过程中，所述内浇口 44和所述溢流冒口 43会随着模具的倾转而转到最高处，且开口较大，在浇铸的过程中所述型腔42中的气体很容易排出，排气效果很好，避免了铸件产生憋气、浇不足等铸造缺陷。在所述铝硅合金金属熔液在所述型腔42中进行约200秒的冷却后，凝固成型后进入开模步骤，在进行了开模工序，去除浇口和冒口工序和去除内腔砂芯工序后，对铸件进行打磨修整和表面抛丸等精加工处理，最终得到了真空泵箱体。本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
权利要求
1.一种真空泵箱体浇铸工艺，包括浇铸模具制作步骤、浇铸步骤和开模步骤；其特征在于: 所述浇铸模具制作步骤包括:金属上型腔模和金属下型腔模加工工序、内腔砂芯制作工序、下芯工序以及合模工序； 所述内腔砂芯制作工序中，分别制作上砂芯和下砂芯； 所述下芯工序中，所述上砂芯放入所述上型腔模的模腔内形成所述浇铸模具的上模，所述下内腔砂芯放入所述下型腔模的模腔内，形成所述浇铸模具的下模； 在将所述上模和所述下模合拢，完成所述合模工序后，所述上型腔模(2)和所述下型腔模(I)围成所述浇铸模具的型腔模(4)，所述上型腔模(2)的模腔表面和所述下型腔模(1)的模腔表面形成所述型腔模(4)的内表面，所述上砂芯和所述下砂芯合并成为所述浇铸模具的内腔砂芯(3)，所述型腔模(4)的内表面与所述内腔砂芯(3)之间形成所述浇铸模具的型腔(42);所述下型腔模(I)设置一个伸出所述型腔模(4)的浇口杯(11);在所述型腔模(4)内，沿所述型腔的两侧分别设置直流浇道(41)，所述直流浇道(41)轴向连通所述浇口杯(11)，所述直流浇道(41)径向通过内浇口(42)连通所述型腔，所述型腔(42)和所述浇口杯(11)之间设置溢流冒口(43)； 所述浇铸步骤包括:将金属熔融制得金属熔液的熔融工序，将所述金属熔液浇入所述浇口杯(11)，同时倾转所述浇铸模具的倾转浇铸工序，以及使所述金属熔液充满所述型腔(42)、冷却并凝固的成型工序； 所述开模步骤包括:开模工序、去除浇口和冒口工序以及去除内腔砂芯工序。
2.根据权利要求1所述的一种真空泵箱体浇铸工艺，其特征在于:所述内腔砂芯制作工序中，在所述上砂芯或下砂芯中设置若干冷铁。
3.根据权利要求1或2所述的一种真空泵箱体浇铸工艺，其特征在于:所述上砂芯和所述下内砂芯均是由粒径为50至100目的覆膜砂制成的。
4.根据权利要求1或2所述的一种真空泵箱体浇铸工艺，其特征在于:所述上型腔模(2)的模腔和下型腔模(I)的模腔内分别设置定位座，分别用于安放所述上砂芯和下砂芯。
5.根据权利要求1或2所述的一种真空泵箱体浇铸工艺，其特征在于:所述下芯工序前，预热所述上型腔模(2)和所述下型腔模(I)，并去除所述上型腔模的模腔表面和所述下型腔模的模腔表面的锈迹，并在所述上型腔模的模腔表面和所述下型腔模的模腔表面涂敷脱模剂。
6.根据权利要求1或2所述的一种真空泵箱体浇铸工艺，其特征在于:所述浇铸步骤的熔融工序中，熔融的金属是铝硅合金，从而得到铝硅合金金属熔液，所述熔融工序的温度为 730 至 750 0C ο
7.根据权利要求6所述一种真空泵箱体浇铸工艺，其特征在于:所述倾转浇铸工序前，对所述铝硅合金金属熔液进行洁净处理。
8.根据权利要求6所述一种真空泵箱体浇铸工艺，其特征在于:所述倾转浇铸工序是在倾转浇铸机上进行的，所述倾转浇铸工序中所述铝硅合金金属熔液的温度为720至730°C，所述倾转浇铸工序持续的时间为7至12秒。
9.根据权利要求6所述一种真空泵箱体浇铸工艺，所述成型工序持续的时间为200秒。
10.根据权利要求6所述一种真空泵箱体浇铸工艺，其特征在于:所述开模步骤后的对.所述真空泵箱体进行精加工处理。
全文摘要
本发明公开了一种用于航空领域的真空泵箱体浇铸工艺，包括浇铸模具制作步骤、浇铸步骤和开模步骤；所述浇铸模具制作步骤包括金属上型腔模和金属下型腔模加工工序、内腔砂芯制作工序、下芯工序以及合模工序；完成所述合模工序后，所述上型腔模和所述下型腔围成所述浇铸模具的型腔模，所述上型腔模的模腔表面和所述下型腔模的模腔表面形成所述型腔模的内表面，所述型腔模的内表面与所述内腔砂芯之间形成所述浇铸模具的型腔；所述下型腔模上设置一个伸出所述型腔模的浇口杯，所述型腔模内，沿所述型腔的两侧设置直流浇道，所述直流浇道轴向连通的所述浇口杯，所述直流浇道径向通过内浇口连通所述型腔，所述型腔和所述浇口杯之间设置溢流冒口。
文档编号B22C9/08GK103182471SQ201110456010
公开日2013年7月3日 申请日期2011年12月30日 优先权日2011年12月30日
发明者陈灵巧 申请人:上海爱仕达汽车零部件有限公司