專利名稱：熔模鑄造用金屬芯的制備方法和基于該金屬芯的鋁合金鑄件的熔模精密鑄造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于精密設(shè)備制造領(lǐng)域，具體涉及熔模鑄造用金屬芯的制備方法和基于該金屬芯的鋁合金鑄件的熔模精密鑄造方法。
背景技術(shù)：
隨著雷達(dá)等精密設(shè)備的發(fā)展，一些精密功能構(gòu)件向著結(jié)構(gòu)緊湊、高的電性能方向發(fā)展。以某波導(dǎo)管為例，波導(dǎo)管設(shè)計(jì)中包含一寬0.8mm,長(zhǎng)3.6mm,深5.2mm的縫隙，且要求該縫隙的表面及其他非加工表面粗糙度不大于3.2 μ。目前公知的成型方法有機(jī)械加工、電火花加工及鑄造的方法成型波導(dǎo)管及其縫隙。然而，由于縫隙周圍被波導(dǎo)管壁包圍，機(jī)加工刀竿無(wú)法伸入波導(dǎo)管內(nèi)部進(jìn)行加工，也沒有長(zhǎng)度大于5.2mm，直徑小于0.8mm的刀具，因此無(wú)法采用機(jī)械加工的方法成型。采用電火花加工可以成型上述縫隙，然而，電火花加工后縫隙表面粗糙度不能滿足要求。精密鑄造成型技術(shù)可以滿足大部分表面質(zhì)量及尺寸精度要求高的精密構(gòu)件的成型需求，對(duì)于上述波導(dǎo)管的成型一般方法是采用樹脂砂造型，在造型時(shí)加入銅芯從而成型細(xì)小縫隙，然后根據(jù)使用確定是否用濃硝酸去除銅芯。然而，此種方法僅能使成型的縫隙尺寸及表面粗糙度滿足要求，波導(dǎo)管的其他部位在尺寸精度及表面粗糙度方面均不能滿足要求。熔模精密鑄造可以滿足所有部位尺寸及表面粗糙度的要求，但模殼需要經(jīng)過700°C到900°C的高溫焙燒提高模殼的強(qiáng)度，若繼續(xù)采用銅芯成型縫隙，由于銅芯在高溫焙燒條件下會(huì)被氧化，造成表面粗糙度及尺寸不合、氧化物夾雜等缺陷。有一些技術(shù)人員試圖采用石膏芯作為成型的材料，但石膏尺寸不到Imm時(shí)的強(qiáng)度很低，無(wú)法抵御澆鑄過程中鋁合金熔體對(duì)石膏芯的沖刷從而斷裂。因此，現(xiàn)有的技術(shù)均不能成型具有細(xì)小縫隙的且表面質(zhì)量要求高的精密結(jié)構(gòu)件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中不能實(shí)現(xiàn)具有細(xì)小縫隙且縫隙表面質(zhì)量要求高的問題，提供了熔模鑄造用金屬芯的制備方法和基于該金屬芯的鋁合金鑄件的熔模精密鑄造方法，其通過制備熔模鑄造用金屬芯，基于該金屬芯的熔模精密鑄造的鋁合金鑄件滿足尺寸精度及表面粗糙度的要求。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種熔模鑄造用金屬芯的制備方法，包括以下步驟:金屬芯及成型:設(shè)計(jì)金屬芯，采用慢走絲線切割的方法將鎳基或鐵基高溫合金加工成設(shè)計(jì)好的金屬芯，并對(duì)金屬芯表面進(jìn)行研磨拋光。所述金屬芯的一端為芯頭，芯頭上預(yù)留用于取出金屬芯的孔，另一端為成型部分。所述芯頭長(zhǎng)度為7mm。所述金屬芯尺寸精度為±0.04mm。一種基于金屬 芯的鋁合金鑄件的熔模精密鑄造方法，包括以下步驟:
I)模殼制作:把金屬芯放進(jìn)模具用芯頭進(jìn)行固定后，壓制蠟型，蠟型經(jīng)涂掛、脫蠟后在750°C 900°C焙燒4 5個(gè)小時(shí)，吹殼；2)澆鑄:依據(jù)鑄件工藝要求熔煉鋁合金液，然后對(duì)包含金屬芯的模殼進(jìn)行澆注；3)清殼:用水力清殼機(jī)進(jìn)行清殼，去除內(nèi)腔殘余模殼后用水進(jìn)行浸泡，金屬芯用工裝取出，得到鋁合金鑄件。所述金屬芯在放進(jìn)模具進(jìn)行固定前金屬芯表面還要經(jīng)過噴涂氧化鈦涂料。所述氧化鈦涂料為水玻璃、硼酸和氧化鈦按(3 7): (21 29): (65 75)的質(zhì)量百分比進(jìn)行配料，制得氧化鈦涂料，采用50°C 60°C熱水將制得的氧化鈦涂料溶解并稀釋至濃度為1.2g/cm3。所述噴涂前將金屬芯加熱至100 200°C，采用噴槍對(duì)金屬芯表面反復(fù)多次噴涂稀釋后的氧化鈦涂料，使得氧化鈦涂料厚度為0.06 0.14mm。本發(fā)明的有益效果是:采用鎳基或鐵基高溫合金制得金屬芯，利用金屬芯在高溫焙燒條件下不會(huì)被氧化的性質(zhì)，制成鋁合金鑄件不會(huì)造成表面粗糙度及尺寸不合、氧化物夾雜的缺陷；在鋁合金熔模鑄造過程中引入耐高溫金屬芯，將金屬芯與熔模精密鑄造兩者緊密結(jié)合，獲得了尺寸精度高，表面光潔及較好的內(nèi)部質(zhì)量的鋁合金鑄件，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的砂型表面粗糙度低、石膏芯強(qiáng)度低和熔模銅芯在模殼焙燒時(shí)氧化的諸多問題，經(jīng)過電氣性能測(cè)試能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求。運(yùn)用金屬模及熔模多種鑄造技術(shù)的綜合運(yùn)用解決了加工工序繁瑣，成品率低的問題，生產(chǎn)出了滿足工藝要求的鋁合金鑄件。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖1 (a)為正視圖，圖1 (b)為圖1 (a)沿A-A線的剖視圖。

圖2為金屬芯的剖面圖。其中，1、成型部分；2、金屬芯；3、芯頭；4、孔。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例1一種熔模鑄造用金屬芯的制備方法，包括以下步驟:金屬芯及成型:參見圖1和2，設(shè)計(jì)寬度為0.50mm的金屬芯2，一端留出7mm的芯頭3并在芯頭3上預(yù)留一個(gè)用于取出金屬芯的孔4，另一端為成型部分5，然后采用慢走絲線切割的方法將鎳基或鐵基高溫合金加工成設(shè)計(jì)好的金屬芯2并對(duì)金屬芯2表面進(jìn)行研磨拋光，使其尺寸精度為±0.04mm。一種基于金屬芯的鋁合金鑄件的熔模精密鑄造方法，包括以下步驟:I)模殼制作:將水玻璃、硼酸和氧化鈦按5:25:70的質(zhì)量百分比進(jìn)行配料，制得氧化鈦涂料，采用熱水將氧化鈦涂料溶解并稀釋至濃度為1.2g/cm3，將金屬芯2加熱至150°C，采用噴槍對(duì)金屬芯2表面反復(fù)噴涂3次稀釋后的氧化鈦涂料，使得氧化鈦涂料厚度為 0.1mnin把經(jīng)過噴涂的金屬芯2放進(jìn)模具進(jìn)行固定后，壓制蠟型，再采用抹布蘸洗衣粉溶液進(jìn)行除油并局部清理。蠟型經(jīng)涂掛、脫蠟后在850°C焙燒4.5個(gè)小時(shí)，吹殼以備澆鑄使用。2)澆鑄:依據(jù)鑄件工藝要求熔煉合格的鋁合金液，然后對(duì)包含金屬芯2的模殼進(jìn)行澆注；3)清殼:用水力清殼機(jī)進(jìn)行清殼，去除內(nèi)腔殘余模殼后用水進(jìn)行浸泡，金屬芯2用工裝取出，得鋁合金鑄件。實(shí)施例2一種熔模鑄造用金屬芯的制備方法，包括以下步驟:金屬芯及成型:設(shè)計(jì)寬度為0.70mm的金屬芯2，一端留出7mm的芯頭3并在芯頭3上預(yù)留一個(gè)用于取出金屬芯的孔4，另一端為成型部分5，然后采用慢走絲線切割的方法將鎳基或鐵基高溫合金加工成設(shè)計(jì)好的金屬芯2并對(duì)金屬芯2表面進(jìn)行研磨拋光，使其尺寸精度為±0.04mm。一種基于金屬芯的鋁合金鑄件的熔模精密鑄造方法，包括以下步驟:I)模殼制作:將水玻璃、硼酸和氧化鈦按3:29:68的質(zhì)量百分比進(jìn)行配料，制得氧化鈦涂料，采用熱水將氧化鈦涂料溶解并稀釋至濃度為1.2g/cm3，將金屬芯2加熱至100°C，采用噴 槍對(duì)金屬芯2表面反復(fù)噴涂3次稀釋后的氧化鈦涂料，使得氧化鈦涂料厚度為 0.14mm η把經(jīng)過噴涂的金屬芯2放進(jìn)模具進(jìn)行固定后，壓制蠟型，模具不能噴過多的脫模齊 ，再采用抹布蘸洗衣粉溶液進(jìn)行除油并局部清理。蠟型經(jīng)涂掛、脫蠟后在750°c焙燒5個(gè)小時(shí)，吹殼以備澆鑄使用。2)澆鑄:依據(jù)鑄件工藝要求熔煉合格的鋁合金液，然后對(duì)包含金屬芯2的模殼進(jìn)行澆注；3)清殼:用水力清殼機(jī)進(jìn)行清殼，去除內(nèi)腔殘余模殼后用水進(jìn)行浸泡，金屬芯2用工裝取出，得鋁合金鑄件。實(shí)施例3一種熔模鑄造用金屬芯的制備方法，包括以下步驟:I)金屬芯及成型:設(shè)計(jì)寬度為0.6mm的金屬芯2，一端留出7mm的芯頭3并在芯頭3上預(yù)留一個(gè)用于取出金屬芯的孔4，另一端為成型部分5，然后采用慢走絲線切割的方法將鎳基或鐵基高溫合金加工成設(shè)計(jì)好的金屬芯2并對(duì)金屬芯2表面進(jìn)行研磨拋光，使其尺寸精度為±0.04mm。一種基于金屬芯的鋁合金鑄件的熔模精密鑄造方法，包括以下步驟:I)模殼制作:將水玻璃，硼酸和氧化鈦按7:21 ,12的質(zhì)量百分比進(jìn)行配料，制得氧化鈦涂料采用熱水將氧化鈦涂料溶解并稀釋濃度為1.2g/cm3，將金屬芯2加熱至200°C，采用噴槍對(duì)金屬芯2表面反復(fù)噴涂3次稀釋后的氧化鈦涂料，使得氧化鈦涂料厚度為0.06_。把經(jīng)過噴涂的金屬芯2放進(jìn)模具進(jìn)行固定后，壓制蠟型，模具不能噴過多的脫模齊 ，再采用抹布蘸洗衣粉溶液進(jìn)行除油并局部清理。蠟型經(jīng)涂掛、脫蠟后在900°C焙燒4個(gè)小時(shí)，吹殼以備澆鑄使用。2)澆鑄:依據(jù)鑄件工藝要求熔煉合格的鋁合金液，然后對(duì)包含金屬芯2的模殼進(jìn)行澆注；3)清殼:用水力清殼機(jī)進(jìn)行清殼，去除內(nèi)腔殘余模殼后用水進(jìn)行浸泡，金屬芯2用工裝取出，得鋁合金鑄件。實(shí)施例4一種熔模鑄造用金屬芯的制備方法，包括以下步驟:I)金屬芯及成型:設(shè)計(jì)寬度為0.55mm的金屬芯2，一端留出7mm的芯頭3并在芯頭3上預(yù)留一個(gè)用于取出金屬芯的孔4，另一端為成型部分5，然后采用慢走絲線切割的方法將鎳基或鐵基高溫合金加工成設(shè)計(jì)好的金屬芯2并對(duì)金屬芯2表面進(jìn)行研磨拋光，使其尺寸精度為±0.04mm。一種基于金屬芯的鋁合金鑄件的熔模精密鑄造方法，包括以下步驟:I)模殼制作:將水玻璃，硼酸和氧化鈦按3:22:75的質(zhì)量百分比進(jìn)行配料，制得氧化鈦涂料，采用熱水將氧化鈦涂料溶解并稀釋至濃度為1.2g/cm3，將金屬芯2加熱至120°C，采用噴槍對(duì)金屬芯2表面反復(fù)噴涂3次稀釋后的氧化鈦涂料，使得氧化鈦涂料厚度為 0.08mm。把經(jīng)過噴涂的金屬芯2放進(jìn)模具進(jìn)行固定后，壓制蠟型，模具不能噴過多的脫模齊 ，再采用抹布蘸洗衣粉溶液進(jìn)行除油并局部清理。蠟型經(jīng)涂掛、脫蠟后在780°c焙燒5個(gè)小時(shí)，吹殼以備澆鑄使用。2)澆鑄:依據(jù)鑄件工藝要求熔煉合格的鋁合金液，然后對(duì)包含金屬芯2的模殼進(jìn)行澆注；3)清殼:用水力清殼機(jī)進(jìn)行清殼，去除內(nèi)腔殘余模殼后用水進(jìn)行浸泡，金屬芯2用工裝取出，得鋁合金鑄件。實(shí)施例5一種熔模鑄造用金屬芯的制備方法，包括以下步驟:I)金屬芯及成型:設(shè)計(jì)寬度為0.65mm的金屬芯2, —端留出7mm的芯頭3并在芯頭3上預(yù)留一個(gè)用于取出金屬芯的孔4，另一端為成型部分5，然后采用慢走絲線切割的方法將鎳基或鐵基高溫合金加工成設(shè)計(jì)好的金屬芯2并對(duì)金屬芯2表面進(jìn)行研磨拋光，使其尺寸精度為±0.04mm。一種基于金屬芯的鋁合金鑄件的熔模精密鑄造方法，包括以下步驟:I)模殼制作:將水玻璃，硼酸和氧化鈦按6:29:65的質(zhì)量百分比進(jìn)行配料，制得氧化鈦涂料，采用熱水將氧化鈦涂料溶解并稀釋至濃度為1.2g/cm3，將金屬芯2加熱至180°C，采用噴槍對(duì)金屬芯2表面反復(fù)噴涂3次稀釋后的氧化鈦涂料，使得氧化鈦涂料厚度為 0.12mm。把經(jīng)過噴涂的金屬芯2放進(jìn)模具進(jìn)行固定后，壓制蠟型，模具不能噴過多的脫模齊 ，再采用抹布蘸洗衣粉溶液進(jìn)行除油并局部清理。蠟型經(jīng)涂掛、脫蠟后在870°c焙燒4個(gè)小時(shí)，吹殼以備澆鑄使用。2)澆鑄:依據(jù)鑄件工藝要求熔煉合格的鋁合金液，然后對(duì)包含金屬芯2的模殼進(jìn)行澆注；3)清殼:用水力清殼機(jī)進(jìn)行清 殼，去除內(nèi)腔殘余模殼后用水進(jìn)行浸泡，金屬芯2用工裝取出，得鋁合金鑄件。
權(quán)利要求
1.一種熔模鑄造用金屬芯的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 金屬芯及成型:設(shè)計(jì)金屬芯(2)，采用慢走絲線切割的方法將鎳基或鐵基高溫合金加工成設(shè)計(jì)好的金屬芯(2 )，并對(duì)金屬芯(2 )表面進(jìn)行研磨拋光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熔模鑄造用金屬芯的制備方法，其特征在于，所述金屬芯(2)的一端為芯頭(3)，芯頭(3)上預(yù)留用于取出金屬芯(2)的孔(4)，另一端為成型部分(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種熔模鑄造用金屬芯的制備方法，其特征在于，所述芯頭(3)長(zhǎng)度為7_。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熔模鑄造用金屬芯的制備方法，其特征在于，所述金屬芯(2)尺寸精度為±0.04mm。
5.一種基于金屬芯的鋁合金鑄件的熔模精密鑄造方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)模殼制作:把金屬芯(2)放進(jìn)模具用芯頭(3)進(jìn)行固定后，壓制蠟型，蠟型經(jīng)涂掛、脫蠟后在750°C 900°C焙燒4 5個(gè)小時(shí)，吹殼； 2)澆鑄:依據(jù)鑄件工藝要求熔煉鋁合金液，然后對(duì)包含金屬芯(2)的模殼進(jìn)行澆注； 3)清殼:用水力清殼機(jī)進(jìn)行清殼，去除內(nèi)腔殘余模殼后用水進(jìn)行浸泡，金屬芯(2)用工裝取出，得到鋁合金鑄件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于金屬芯的鋁合金鑄件的熔模精密鑄造方法，其特征在于，所述金屬芯(2 )在放進(jìn)模具進(jìn)行固定前金屬芯(2 )表面還要經(jīng)過噴涂氧化鈦涂料?！?br> 7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于金屬芯的鋁合金鑄件的熔模精密鑄造方法，其特征在于，所述氧化鈦涂料為水玻璃、硼酸和氧化鈦按(3 7): (21 29): (65 75)的質(zhì)量百分比進(jìn)行配料，制得氧化鈦涂料，采用50°C 60°C熱水將制得的氧化鈦涂料溶解并稀釋至濃度為1.2g/cm3。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于金屬芯的鋁合金鑄件的熔模精密鑄造方法，其特征在于，所述噴涂前將金屬芯(2)加熱至100 200°C，采用噴槍對(duì)金屬芯(2)表面反復(fù)多次噴涂稀釋后的氧化鈦涂料，使得氧化鈦涂料厚度為0.06 0.14mm。
全文摘要
本發(fā)明提供一種熔模鑄造用金屬芯的制備方法和基于該金屬芯的鋁合金鑄件的熔模精密鑄造方法，設(shè)計(jì)金屬芯，采用慢走絲線切割的方法將鎳基或鐵基高溫合金加工成設(shè)計(jì)的金屬芯，并對(duì)金屬芯表面進(jìn)行研磨拋光。把研磨拋光后的金屬芯放進(jìn)模具進(jìn)行固定后，壓制蠟型，蠟型經(jīng)涂掛、脫蠟后焙燒，吹殼；熔煉鋁合金液，然后對(duì)包含金屬芯的模殼進(jìn)行澆注；用水力清殼機(jī)進(jìn)行清殼，去除內(nèi)腔殘余模殼后用水進(jìn)行浸泡，金屬芯用工裝取出。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中的砂型表面粗糙度低、石膏芯強(qiáng)度低和熔模銅芯在模殼焙燒時(shí)氧化諸多問題，并且解決了加工工序繁瑣，成品率低的問題，生產(chǎn)出了滿足工藝要求的鋁合金鑄件。
文檔編號(hào)B22C9/10GK103240391SQ20131014844
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月25日
發(fā)明者王金龍, 周中波, 狄瑋嵐, 林琳, 和蓉, 張利軍, 常輝, 薛祥義 申請(qǐng)人:西安西工大超晶科技發(fā)展有限責(zé)任公司