專利名稱：薄壁合金制品浸沒結(jié)晶成型方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鑄造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種薄壁合金制品鑄造成型的新方法。
普通砂型鑄造，由于受造型方法，金屬液的充型形式和在砂型中的凝固條件等方面的影響，要獲得形狀復雜而表面有精細圖案的薄壁鑄件是非常困難的。熔模鑄造可以鑄造形狀較為復雜、表面有精細圖案和文字的薄壁鑄件，最小壁厚可達0.5mm，適用于鑄造各種合金的鑄件，但是，生產(chǎn)準備工作和工藝過程都很復雜。壓力鑄造可以鑄造形狀較為復雜、表面有精細圖案或文字的薄壁鑄件，最小壁厚可達0.3mm，雖然壓力鑄造的工藝過程較為簡單，但壓鑄設(shè)備投資高，壓鑄模制造復雜，鑄件易產(chǎn)生氣孔，壓鑄某些內(nèi)凹件、高熔點合金鑄件還比較困難，目前，還多以有色合金為主。離心鑄造也可以生產(chǎn)薄壁鑄件，制造中空鑄件時可不用型芯，沒有澆注系統(tǒng)和冒口系統(tǒng)，幾乎可用于生產(chǎn)一切合金鑄件，但是，生產(chǎn)準備工作復雜，生產(chǎn)異型鑄件有一定的局限性，鑄件內(nèi)易形成密度偏析，鑄件內(nèi)孔表面較粗糙，聚有熔渣，其尺寸不易正確控制。以上所述的普通砂型鑄造、熔模鑄造、壓力鑄造和離心鑄造，除壓力鑄造有時可降低澆注溫度，甚至可用半液態(tài)合金進行壓鑄外，其余都是在合金完全熔融狀態(tài)下進行澆注，而且，壁厚越薄，澆注溫度越高。
本發(fā)明的目的是要提供一種只將鑄型的上型或下型或型芯直接浸入液--固相共存的半液態(tài)合金中，使合金在浸入鑄型表面結(jié)晶凝固成型，獲得壁厚較為均勻、形狀復雜、乃至表面有精細圖案或文字的薄壁鑄件的新的特種鑄造方法。
本發(fā)明的目的是通過制備鑄型→烘干或焙燒→熔煉合金→浸沒結(jié)晶成型→冷卻清砂→除去多余部分合金來實現(xiàn)的。其具體操作是把用于鑄造的合金在感應(yīng)爐中的加熱熔化，脫氧打渣后，將溫度降至液相線溫度tL以下，固相線溫度tS以上某一溫度，此時已開始結(jié)晶，呈液--固相共存的狀態(tài)，并處于旋轉(zhuǎn)磁場的作用之下；然后將烘干或焙燒后的鑄型的上型或下型或型芯垂直浸入爐膛中，鑄型的上端露出液面，以便氣體排除；由于鑄型溫度低，結(jié)晶很快在其表面開始，并逐漸向外推進，當凝固層達到需要的厚度時，緩慢地將其提出爐膛，待冷卻后清砂、除去多余部分合金，即得到所需的的薄壁合金鑄件。采用本發(fā)明制造薄壁合金鑄件的鑄型既可用砂型，也可用熔模鑄造的殼型或陶瓷型，但只用鑄型的上型、下型或型芯浸沒結(jié)晶凝固，即可獲得所需要的薄壁合金鑄件，其壁厚是通過控制鑄型浸沒的時間來確定的，最薄可達0.2mm。由于結(jié)晶凝固成型是在感應(yīng)電爐中進行的，半液態(tài)合金在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，使晶體或枝晶分枝脫落，而形成為細等軸晶。
采用本發(fā)明制造形狀復雜、表面有精細圖案和文字的鑄件，其工藝過程簡單，不需要澆冒口系統(tǒng)，生產(chǎn)周期短，節(jié)約材料和能源；采用本發(fā)明制造的薄壁鑄件厚度較均勻，鑄型的狹窄的凹陷部位，由于吸熱面增加，使對應(yīng)的鑄件凸出的部位凝固層增厚而得到加強，而且氣孔、砂眼極少；采用本發(fā)明制造的薄壁合金鑄件，晶粒較小，雜質(zhì)和缺陷少而分散，故機械性能較好。本發(fā)明特別適用于結(jié)晶間隔較大的合金，可用于制造異型薄壁管件、立體工藝品、浮雕工藝品及薄壁模具等。


圖1為制造薄壁合金異型管件的剖面示意圖。圖中，1為型芯2為合金液，3為薄壁鑄件，4為感應(yīng)電爐。
圖2為制造的薄壁立體工藝品的剖面示意圖。圖中，5為殼型，6為成型冷卻后的薄壁立體工藝品。
現(xiàn)在結(jié)合圖1，以制造1Cr18Ni9Ti薄壁異型管件為例對本發(fā)明作具體的描述。將一定重量的1Cr18Ni9Ti合金鋼坯料加入感應(yīng)電爐4中，使其加熱熔化，脫氧打渣，然后將溫度降至該合金鋼液相線溫度tL=1510℃以下，控制在1470℃±20℃，再將烘干的型芯1垂直浸入合金液2中，型芯1的上端露出在合金液面之上，停留2-3秒鐘后將其緩慢提出，此時，型芯浸入的所有表面形成了一層較為均勻的凝固層，冷卻后清砂，切除兩端多余部份的合金，即獲得所需要的1Cr18Ni9Ti薄壁異型管件3，管件的壁厚約為1.5mm。
再結(jié)合圖1和圖2，以制造錫青銅(ZQSn10-5)薄壁立體工藝品為例，對本發(fā)明作進一步的描述，將一定重量的錫青銅合金加入感應(yīng)電爐4中，使其加熱熔化，脫氧打渣，然后將溫度降至錫青銅合金液相線溫度tL=1005℃以下，控制在950℃±10℃，再將用熔模鑄造方法制備的殼型5垂直浸入合金液2中，殼型浸入的所有表面形成了一層較為均勻的凝固層，冷卻后清砂，切除多余部分的合金，即得到所需要的錫青銅薄壁立體工藝品6，其壁厚約為1.5mm。
權(quán)利要求
1．薄壁合金制品浸沒結(jié)晶成型方法，工藝過程為制備鑄型→烘干或焙燒→熔煉合金→浸沒結(jié)晶成型→冷卻清砂→除去多余部分合金；其特征在于只將鑄型的上型或下型或型芯(1)或殼型(5)直接浸入液--固相共存的合金液(2)中，使其在浸入表面結(jié)晶凝固成型的。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄壁合金制品浸沒結(jié)晶成型方法得到的薄壁鑄件包括(3)和(6)，其特征在于壁厚是通過控制浸沒時間確定的。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄壁合金制品浸沒結(jié)晶成型方法，其特征在于浸沒結(jié)晶成型是在感應(yīng)電爐(4)中進行的。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄壁合金制品浸沒結(jié)晶成型方法，其鑄型的上型、下型、型芯(1)和殼型(5)可由砂型鑄造、熔模鑄造、陶瓷型鑄造的方法制備。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制備薄壁合金制品的新的特種鑄造方法,具體操作是把用于鑄造的合金在感應(yīng)電爐中熔化,脫氧打渣后,將溫度降至液相線溫度以下,使之處于液—固相共存的狀態(tài),然后將焙燒或烘干的鑄型的上型或下型或型芯垂直浸入爐膛中,停留一定時間,使其結(jié)晶成型后緩慢將其提出,冷卻清砂,除去多余部分合金即獲得所需要的鑄件,適用于制造壁薄的異型管件、立體工藝品、浮雕工藝品及薄壁模具等。
文檔編號B22D23/00GK1212190SQ97118729
公開日1999年3月31日 申請日期1997年9月23日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月23日
發(fā)明者曾征 申請人:曾征