一种防止合金锭产生铸造缩孔的复合铸型的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于铸造技术领域，特别是涉及一种防止合金锭产生铸造缩孔的复合铸型，能有效消除大长径(高厚)比合金铸件缩孔疏松缺陷，保证合金锭质量。
【背景技术】
[0002]在铸造生产中，液态合金浇满铸型后，合金液向侧向和纵向两个方向散热，产生侧向和纵向两个温度梯度方向，导致柱状晶向两个方向生长。在凝固初期，两个生长方向互不干扰，合金液的补缩通道畅通，不会产生缩孔疏松；由于侧向固液界面是以平直方式向前推进，随着凝固过程的进行，有些侧向位置的柱状晶接触闭合，此时纵向合金液的补缩通道被堵塞，导致下方合金液在凝固过程中得不到上方合金液的及时补充，下方没有完全凝固的位置就会因固液两相密度差而产生缩孔疏松。
[0003]在现有金属型铸造过程中，多采用在不锈钢管或铸铁管上端使用保温冒口的方法来减小缩孔疏松的产生。如专利CN201120329874.3公开了一种金属型铸造用保温冒口，用于提高冒口补缩效果；CN201010527041.8中公开了一种提高明冒口保温效果的方法，用于消除缩孔。以上方法对上方补缩效果明显，能够消除铸锭顶部缩孔疏松，但对于铸锭中下部位缩孔的减小效果却不显著。CN200910086665.8中公开了一种外加小温度梯度消除铸件缩孔疏松的凝固过程控制方法，这种方法虽然能够提高单个铸件合格率，但对于有几十个不锈钢管的模组来说，对每个模组中的不锈钢管都分段式加热，操作困难，不易于实现，同时会大大增加生产成本。因此非常有必要寻找一种简单、易操作、成本低并且能够有效实现铸锭顺序凝固，减少铸锭心部缩孔疏松的方法。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种防止合金锭产生铸造缩孔的复合铸型，解决了高温合金锭铸造过程中产生缩孔的问题。并且，结构简单、易操作实现、通过控制合金液本身热量散失，减小中上部合金液的侧向辐射和对流传热，延长合金液凝固时间，实现合金液从下部到上部的顺序凝固，提高合金液补缩效果，有效消除缩孔，保证合金锭铸造质量的复合模型。
[0005]本发明的原理是通过在铸型中上部位设计一层保温材料，有效减少中上部位热量散失，浇入合金液后，使合金液内部形成一个自上而下的正温度梯度，实现铸件顺序凝固。本发明的复合铸型能显著消除大长径(高厚)比合金铸件轴心部位的宏观缩孔疏松，提高铸件致密度和成材率。同时，由于铸型外形结构简单，可以多支铸型组成模组使用，易于规模化生产，极大提高生产效率。
[0006]本发明主要是通过以下技术方案实现的:现有铸型为长400?1000mm，内径30?90mm,壁厚5?20mm的不锈钢管。在现有上下端直径和壁厚均一致的不锈钢管铸型基础上，将铸型上端部位设计为:内径尺寸30?90mm不变，铸型壁厚在原壁厚5?20mm基础上减薄10%?15%，铸型外壁涂上粘结剂，然后紧贴一层厚度为原来铸型壁厚10%?15%的保温材料，使用紧固件将保温材料紧固在铸型外壁形成新型复合铸型。复合铸型下端壁厚不变仍为5?20mm。其中，上端部分长度占铸型总长度的30%?50%，所用保温材料的50°C导热率小于等于0.08w/m *k，保温材料能够承受2000°C及以上高温。参照附图2，将4?6支复合铸型排列成一排，形成一组，将3?8组复合铸型固定在一个底盘上，形成一个模组。具体使用过程为将复合铸型模组放入600°C保温箱中预热，达到温度后浇入合金液实施铸造。
[0007]本发明通过外加保温层，使铸型内合金液形成自上而下的正温度梯度，实现自下而上顺序凝固；复合铸型的特点是，总体外形尺寸不变，结构简单，易于规模化生产。
[0008]本发明的有益效果是:复合铸型结构简单、成本低、易于规模化生产。铸型上端能够减少85%以上侧向热量散失，能够显著减少铸件中的缩孔疏松，提高铸件质量。
【附图说明】
[0009]图1为本发明的结构示意图。I不锈钢管，2保温材料。
[0010]图2为模组示意图。
【具体实施方式】
[0011]实施例1，参照附图1，现有铸型为长900mm，内径80mm，壁厚9mm的不锈钢管。在现有上下端直径和壁厚均一致的不锈钢管铸型基础上，将铸型上端300mm长部位设计为:内径尺寸80mm不变，铸型壁厚在原壁厚9mm基础上减薄1mm，在铸型外壁涂上水玻璃粘结剂，然后紧贴一层厚度为1_的碳纤维毡，使用细铁丝将碳纤维毡紧固在不锈钢管外壁形成新型复合铸型。复合铸型下端壁厚不变仍为9mm。其中，碳纤维毡的50°C导热率为0.065w/m*k，能够承受2000°C及以上高温。参照附图2，将4支复合铸型排列成一排，形成一组，将3组复合铸型固定在一个底盘上，形成一个模组。具体使用过程为将复合铸型放入600°C保温箱中预热，达到温度后浇入合金液实施铸造。
[0012]实施例2，参照附图1，现有铸型为长1000mm，内径50mm，壁厚14mm的不锈钢管。在现有上下端直径和壁厚均一致的不锈钢管铸型基础上，将铸型上端500mm长部位设计为:内径尺寸50mm不变，铸型壁厚在原壁厚14mm基础上减薄2mm，在铸型外壁涂上水玻璃粘结剂，然后紧贴一层厚度为2mm的石墨碳毡，使用紧固环将石墨碳毡紧固在不锈钢管外壁形成新型复合铸型。复合铸型下端壁厚不变仍为14_。其中，石墨碳毡的50°C导热率为0.060w/m*k，能够承受2000°C及以上高温。参照附图2，将6支复合铸型排列成一排，形成一组，将8组复合铸型固定在一个底盘上，形成一个模组。具体使用过程为将复合铸型放入600 V保温箱中预热，达到温度后浇入合金液实施铸造。
[0013]本发明不局限于上述最佳实施方式，该实施方式并非用来限定本发明专利的实施范围。即凡依本申请专利范围的内容所做的等效变化与修饰，都应为本发明专利的技术范畴。
【主权项】
1.一种防止合金锭产生铸造缩孔的复合铸型，现有铸型为长400?1000mm，内径30?90mm，壁厚5?20mm的不锈钢管；其特征在于: 在现有上下端直径和壁厚均一致的不锈钢管铸型基础上，将铸型上端部位设计为:内径尺寸30?90mm，铸型壁厚在原壁厚5?20mm基础上减薄10%?15%，铸型外壁涂上粘结剂，然后紧贴一层厚度为原来铸型壁厚10%?15%的保温材料，使用紧固件将保温材料紧固在铸型外壁形成新型复合铸型；复合铸型下端壁厚为5?20mm ;其中，上端部分长度占铸型总长度的30%?50%，所用保温材料的50°C导热率小于等于0.08w/m *k，保温材料能够承受2000°C及以上高温；将4?6支复合铸型排列成一排，形成一组，将3?8组复合铸型固定在一个底盘上，形成一个模组；具体使用过程为将复合铸型模组放入600°C保温箱中预热，达到温度后浇入合金液实施铸造； 通过外加保温层，使铸型内合金液形成自上而下的正温度梯度，实现自下而上顺序凝固。
【专利摘要】一种防止合金锭产生铸造缩孔的复合铸型，属于铸造技术领域。在现有上下端直径和壁厚均一致的不锈钢管铸型基础上，将铸型上端部位设计为：内径尺寸30～90mm不变，铸型壁厚在原壁厚5～20mm基础上减薄10％～15％，铸型外壁涂上粘结剂，然后紧贴一层厚度为原来铸型壁厚10％～15％的保温材料，使用紧固件将保温材料紧固在铸型外壁形成新型复合铸型。复合铸型下端壁厚不变仍为5～20mm。其中，上端部分长度占铸型总长度的30％～50％，所用保温材料的50℃导热率小于等于0.08w/m·k，保温材料能够承受2000℃及以上高温。优点在于，能显著消除大长径高厚比合金铸件轴心部位的宏观缩孔疏松，提高铸件致密度和成材率。同时，结构简单，极大提高生产效率。<!-- 2 -->
【IPC分类】B22D7/06
【公开号】CN105033198
【申请号】CN201510364562
【发明人】安宁, 李振瑞, 徐静玉
【申请人】北京北冶功能材料有限公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年6月26日