大型薄壁筒形殼體鋁合金近凈成形鑄件低壓鑄造變形控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大型薄壁筒形殼體鋁合金近凈成形鑄件低壓鑄造變形控制方法，所述方法是在現(xiàn)有筒形殼體鋁合金鑄件的筋板基礎(chǔ)上，沿筋板徑向增加加工余量，然后按照鑄造工藝鑄造成型，待鑄件成型之后再通過機械加工去除掉增加的加工余量。本發(fā)明在不改變外部的結(jié)構(gòu)與工藝形式情況下，利用增高筋板起到增加橫、縱截面的剛度的方法實現(xiàn)對鑄件變形的控制，這樣控制鑄件變形的工藝形式簡單，不需要復(fù)雜的拉筋或加強筋設(shè)計，施工方便，同時，還有利于鑄件熱處理時控制鑄件的變形。
【專利說明】大型薄壁筒形殼體鋁合金近凈成形鑄件低壓鑄造變形控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種預(yù)防大型薄壁筒形殼體鋁合金近凈成形鑄件低壓鑄造變形控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]大型薄壁筒形殼體鋁合金(ZL205A)鑄件，鑄造過程由于合金本身收縮較大，因此，鑄件的鑄造應(yīng)力很大，生產(chǎn)中鑄件的變形導(dǎo)致鑄件產(chǎn)品的尺寸超差，最終報廢的現(xiàn)象很多，特別是對于近凈成形鑄件，鑄造的變形可供加工處理的余量更小，因此，鑄件的鑄造過程變形控制成為控制鑄件變形的關(guān)鍵技術(shù)。另外，由于ZL205A合金需要熱處理，因此，控制熱處理過程的變形更為重要，因為熱處理后的尺寸決定了鑄件的最終尺寸，因此，在控制鑄造過程的同時，還要考慮控制熱處理過程的變形，這需要從工藝手段上加以考慮，設(shè)計出合理、可行的控制鑄件變形的措施和方法。
[0003]目前，控制鑄件變形的方法有很多，有采用加強筋和拉筋等不同形式，在工程上應(yīng)用都取得了良好的效果。然而，對于近凈成形的ZL205A鋁合金薄壁筒形殼體鑄件，在其鑄造過程設(shè)置拉筋或加強筋都十分困難，一方面設(shè)計困難，既要考慮軸向變形，又要考慮徑向變形，另一方面，施工困難，所設(shè)計的拉筋在鑄造時不易施工。因此，針對這樣復(fù)雜的大型薄壁筒形殼體ZL205A鋁合金低壓鑄造的近凈成形鑄件，尚無很好地防止變形的方法和措施。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種預(yù)防大型薄壁筒形殼體鋁合金近凈成形鑄件低壓鑄造變形控制方法。采用增加內(nèi)部筋板的高度，利用縱橫交錯筋板高度的增加可以增加鑄件的剛度，從而，實現(xiàn)防止鑄件在鑄造過程及熱處理過程變形的目的。這種方法可以在不增加復(fù)雜控制變形工藝條件下，實現(xiàn)對鑄件變形的控制，具有工藝簡單、施工方便、節(jié)省材料的特點。
[0005]本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
一種大型薄壁筒形殼體鋁合金近凈成形鑄件低壓鑄造變形控制方法，在現(xiàn)有的筋板基礎(chǔ)上，沿筋板徑向增加高度(加工余量)，然后按照鑄造工藝鑄造成型，成型之后的鑄件再通過機械加工去除掉增加的高度(加工余量),達到增加整個筒形鑄件的剛度,最終實現(xiàn)對鑄件變形的控制，其工藝具體步驟如下:
(1)沿筋板徑向增加高度(加工余量);
(2)根據(jù)上述制定的工藝，制作鑄件金屬模樣和砂芯芯盒；
(3)采用上述的模樣與芯盒分別制造鑄型和砂芯，制造完畢后，表層涂涂料并烘干，然后修型至符合要求；
(4)將上述制造的砂芯放置于鑄型下型內(nèi)，測量尺寸，待符合要求后，將鑄型的丄型與下型扣合在一起，形成筒形鑄件的腔體； (5)將上述合箱后的鑄型放入到澆注車上，送入到低壓澆注設(shè)備上，在低壓澆注設(shè)備上實施澆注直至鑄件凝固完成；
(6)將上述澆注的鑄件冷卻后，把其中的鑄件取出，去除澆口系統(tǒng)，然后進行熱處理；
(7)熱處理后的鑄件通過機械加工去除掉增高的筋板部分，筋板的高度最終為實際高度。
[0006]大型筒形鑄件的鑄件外壁光滑，鑄件內(nèi)壁帶有形狀各異的筋板，這樣的結(jié)構(gòu)在考慮預(yù)防變形時十分復(fù)雜。本發(fā)明采用的方法是在現(xiàn)有的筋板高度基礎(chǔ)上，再增加一定的高度，最終形成高筋板的內(nèi)壁形式，在不改變外部的結(jié)構(gòu)與工藝形式情況下，利用筋板增高(將加工余量增大)，起到增加橫、縱截面的剛度的方法實現(xiàn)對鑄件變形的控制，這樣控制鑄件變形的工藝形式簡單，不需要復(fù)雜的拉筋或加強筋設(shè)計，施工方便，同時，還有利于鑄件熱處理時控制鑄件的變形。因為，一般情況下，鑄件鑄造完后需要清理掉各種工藝措施，例如，澆注系統(tǒng)、冒口系統(tǒng)、加強筋等工藝措施。本發(fā)明可以有效地回避這些問題，既可以控制鑄造過程變形，同時，也可以有效地控制熱處理過程的變形。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為筒形殼體鑄件的澆注系統(tǒng)的立體結(jié)構(gòu)圖；
圖2為筒形殼體鑄件的鑄造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為筒形殼體鑄件的澆注系統(tǒng)的B-B向剖視圖；
圖4為筒形殼體鑄件的澆注系統(tǒng)A-A向剖視圖；
圖5為筒形殼體鑄件的立體結(jié)構(gòu)圖；
圖中:1-砂箱，2-橫澆道連接，3-橫澆道，4-直澆道，5-砂芯，6-增高筋板，7-原筋板，8-鑄件，9-縫隙式澆道，10-立筒澆道，11-鑄型。
【具體實施方式】
[0008]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的說明，但并不局限于此，凡是對本發(fā)明技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍中。
[0009]本發(fā)明提供了一種大型薄壁筒形殼體鋁合金近凈成形鑄件低壓鑄造變形控制方法，其步驟如下:
(I)在筋板高度方向(沿筋板徑向)增加高度(加工余量)，根據(jù)筒形鑄件的直徑不同，相應(yīng)增加不同的加工余量，一般取鑄件直徑的0.015%。
[0010](2)根據(jù)上述制定的工藝,制作鑄件金屬模樣和砂芯芯盒。
[0011](3)采用上述的模樣與芯盒分別制造鑄型和砂芯，鑄型采用樹脂砂制造，砂芯也采用樹脂砂制造，鑄型和砂芯制造完畢后，表層涂涂料并供干，然后修型至符合要求。
[0012](4)將上述制造的砂芯放置于鑄型下型內(nèi)，測量尺寸，待符合要求后，將鑄型的丄型與下型，利用鑄型上的定位裝置，精確的扣合在一起，形成筒形鑄件的腔體，即型腔。
[0013](5)將上述合箱后的鑄型放入到澆注車上，送入到低壓澆注設(shè)備上，在低壓澆注設(shè)備上實施澆注直至鑄件凝固完成。
[0014](6)將上述澆注的鑄件冷卻一段時間后，把其中的鑄件取出，去除澆口系統(tǒng)，然后進行熱處理。
[0015](7)熱處理后的鑄件通過機械加工去除掉增高的筋板部分，筋板的高度最終為實
際高度。
[0016]如圖1-5所示，上述加工方法中各結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系如下:
一、筋板的形狀、位置關(guān)系
筋板首先在徑向具有一定的高度，并且，增高后的筋板應(yīng)大于原筋板7的高度，增高筋板6需在原筋板7基礎(chǔ)上等厚度增聞，增聞后的筋板等聞(即最聞點到中心點的距尚相等)。另一重要特征是筋板需要交叉，既有橫向筋板(周向)，也要有縱筋(軸向)，其交叉方式與原筋板7相同。增高筋板6與原筋板7具有相同的材質(zhì)。
[0017]二、筋板與鑄件的關(guān)系
增高后的筋板在鑄件8內(nèi)側(cè)，是在原筋板7所處位置基礎(chǔ)上，沿徑向從鑄件8開始向軸心方向增加一定的高度，增高后的筋板與原筋板7 (橫筋、縱筋)等寬度，增高方向沿徑向、向軸心方向增高。
[0018]三、筋板、鑄件與立筒的關(guān)系
在鑄件4的外側(cè)分布有縫隙式澆道9和立筒澆道10，縫隙式澆道9在鑄件4的外側(cè)與鑄件4接觸，立筒澆道10在縫隙式澆道9外側(cè)與縫隙式澆道9接觸，由筋板和鑄件4構(gòu)成的加強鑄件位于由縫隙式澆道9與立筒澆道10構(gòu)成的縫隙式澆注系統(tǒng)內(nèi)側(cè)，二者又構(gòu)成整體的加強系統(tǒng)-預(yù)防鑄件變形的特征體，共同防止鑄件在鑄造過程變形。
[0019]四、筋板、鑄件、立筒與橫澆道的關(guān)系
上述所構(gòu)成的預(yù)防鑄件變形的特征體與橫澆道3相連，橫澆道3位于預(yù)防鑄件變形的特征體下方并與立筒澆道10相連，形成鑄件防變形結(jié)構(gòu)。
[0020]五、筋板、鑄件、立筒、橫澆道與砂箱的關(guān)系
上述鑄件防變形結(jié)構(gòu)置于圓筒形砂箱I內(nèi)，即鑄件防變形結(jié)構(gòu)外面與圓筒形砂箱I內(nèi)的鑄型11緊密接觸，內(nèi)部與砂芯5緊密接觸，共同組成筒形殼體鑄件的鑄造系統(tǒng)。
【權(quán)利要求】
1.大型薄壁筒形殼體鋁合金近凈成形鑄件低壓鑄造變形控制方法，其特征在于所述方法是在現(xiàn)有的筋板基礎(chǔ)上，沿筋板徑向增加高度，然后按照鑄造工藝鑄造成型，鑄件經(jīng)熱處理后再通過機械加工去除掉增加的高度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型薄壁筒形殼體鋁合金近凈成形鑄件低壓鑄造變形控制方法，其特征在于所述方法具體步驟如下: (O沿筋板徑向增加高度； (2)根據(jù)上述制定的工藝，制作鑄件金屬模樣和砂芯芯盒； (3)采用上述的模樣與芯盒分別制造鑄型和砂芯，制造完畢后，表層涂涂料并烘干，然后修型至符合要求； (4)將上述制造的砂芯放置于鑄型下型內(nèi)，測量尺寸，待符合要求后，將鑄型的丄型與下型扣合在一起，形成筒形鑄件的腔體； (5)將上述合箱后的鑄型放入到澆注車上，送入到低壓澆注設(shè)備上，在低壓澆注設(shè)備上實施澆注直至鑄件凝固完成； (6)將上述澆注的鑄件冷卻后，把其中的鑄件取出，去除澆口系統(tǒng)，然后進行熱處理； (7)熱處理后的鑄件通過機械加工去除掉增高的筋板部分，使筋板的高度最終為實際高度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大型薄壁筒形殼體鋁合金近凈成形鑄件低壓鑄造變形控制方法，其特征在于所述筋板的增高為鑄件直徑的0.015%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大型薄壁筒形殼體鋁合金近凈成形鑄件低壓鑄造變形控制方法，其特征在于所述筋板的增高大于原筋板的高度。
【文檔編號】C22F1/04GK103934433SQ201410118018
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月27日
【發(fā)明者】吳士平, 王汝佳, 張建兵, 肖文峰, 吳光然, 蔣清, 孟慶官, 范曉宇 申請人:哈爾濱工業(yè)大學