一種消失模鑄造液-液復(fù)合鋁-鎂雙金屬鑄件的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種消失模鑄造液?液復(fù)合鋁?鎂雙金屬鑄件的方法，其包括以下步驟：提供一個復(fù)合模型，所述復(fù)合模型包括沿豎直方向依次相連接的鑄件鎂合金部分泡沫模型、鋁片及鑄件鋁合金部分泡沫模型、分別連接所述鑄件鎂合金部分泡沫模型及所述鑄件鋁合金部分泡沫模型的鎂合金澆注系統(tǒng)部分泡沫模型及鋁合金澆注系統(tǒng)部分泡沫模型；對所述復(fù)合模型涂涂料；對所述復(fù)合模型進(jìn)行埋砂造型；向所述復(fù)合模型分別澆注鎂合金澆注液及鋁合金澆注液，直至所述復(fù)合模型被澆滿；待所述砂箱內(nèi)的所述鎂合金澆注液及所述鋁合金澆注液冷卻凝固后，進(jìn)行清理以獲得鋁?鎂雙金屬鑄件。
【專利說明】
一種消失模鑄造液-液復(fù)合鋁-鎂雙金屬鑄件的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于雙金屬零件制造相關(guān)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種消失模鑄造液-液復(fù)合鋁-鎂雙金屬鑄件的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鎂和鋁是重要的工程用輕金屬，各自有其優(yōu)缺點(diǎn)。鎂合金質(zhì)量輕，具有良好的阻尼性與導(dǎo)熱性，且我國資源豐富，但是塑性差、耐蝕性差;鋁合金塑性好、耐蝕性好且成本低，但密度相對鎂合金較大。如果將鋁合金與鎂合金復(fù)合制備成鋁-鎂雙金屬，使兩種材料的優(yōu)點(diǎn)相互結(jié)合，能夠揚(yáng)長避短，既滿足性能要求又能滿足輕量化的要求，在汽車、航空、航天等領(lǐng)域具有較大的應(yīng)用前景。目前實(shí)現(xiàn)雙金屬復(fù)合的方法主要有乳制復(fù)合、爆炸復(fù)合、砂型鑄造等。乳制復(fù)合工藝適用于制備層狀、棒狀等形狀簡單的鑄件，制備范圍有限;焊接復(fù)合方式適合于接觸面積較小且形狀簡單的雙金屬連接，對于接觸面積較大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的雙合金鑄件，很難滿足要求;砂型鑄造獲得的鑄件表面粗糙度和尺寸精確度較低，大都不能滿足要求。
[0003]當(dāng)前，消失模鑄造技術(shù)是一種很有前景的制備雙金屬鑄件的工藝，它具有無需分型面和砂芯、能夠進(jìn)行更加精確復(fù)雜零件的成型、無污染且低成本等優(yōu)勢，并且泡沫模型汽化產(chǎn)物為還原性氣體，為金屬提供了良好的保護(hù)，能夠很好地提高鑄件質(zhì)量。消失模鑄造雙金屬一般多采用固-液和液-液復(fù)合的方式，固-液復(fù)合方法由于需要先制備出固體部分，增加了工藝步驟，降低了生產(chǎn)效率，提高了生產(chǎn)成本。液-液復(fù)合的方法不需先制備固體部分，可直接澆注出雙金屬鑄件，減少了工藝步驟，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，然而，當(dāng)前的液-液復(fù)合方法多應(yīng)用于黑色金屬的復(fù)合制備，而鎂合金較為活潑，易于燃燒、氧化，對它的復(fù)合制備難度較大，目前的液-液復(fù)合方法難以控制雙金屬界面，易于發(fā)生金屬混液的現(xiàn)象，對雙金屬復(fù)合效果造成不利影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種消失模鑄造液-液復(fù)合鋁-鎂雙金屬鑄件的方法，基于消失模鑄造特點(diǎn)及鋁鎂金屬的性能，針對消失模鑄造液-液復(fù)合鋁-鎂雙金屬鑄件的工藝進(jìn)行了設(shè)計。泡沫模型之間通過增設(shè)鋁片可以有效的避免兩種金屬混液的現(xiàn)象，使得鑄件能夠在確定位置實(shí)現(xiàn)鋁鎂金屬的連接，且可實(shí)現(xiàn)界面均勻一致的冶金結(jié)合，保證了鑄件的結(jié)合強(qiáng)度。此外，泡沫汽化產(chǎn)物為還原性氣體，避免了澆注過程中合金液與鋁片的氧化，提高了鑄件的質(zhì)量;鑄件的鋁合金部分符合耐磨耐腐蝕的要求，鑄件鎂合金的部分使鑄件整體質(zhì)量盡量降低，提高了鑄件整體的綜合性能。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種消失模鑄造液-液復(fù)合鋁-鎂雙金屬鑄件的方法，其包括以下步驟:
[0006](a)，提供一個復(fù)合模型，所述復(fù)合模型包括沿豎直方向依次相連接的鑄件鎂合金部分泡沫模型、鋁片及鑄件鋁合金部分泡沫模型、分別連接所述鑄件鎂合金部分泡沫模型及所述鑄件鋁合金部分泡沫模型的鎂合金澆注系統(tǒng)部分泡沫模型及鋁合金澆注系統(tǒng)部分泡沫模型，所述鋁片設(shè)置在所述鑄件鎂合金部分泡沫模型及所述鑄件鋁合金部分泡沫模型之間；
[0007](b)，先將消失模鑄造涂料粉與水按照預(yù)定體積比配制成混合液，并將所述混合液攪拌均勻;之后，將所述混合液均勻涂覆在所述復(fù)合模型的所有外表面上，并將所述復(fù)合模型在溫度為50°C?60°C的烘干箱中烘干;最后再將烘干后的所述復(fù)合模型涂覆一層所述混合液后再次烘干；
[0008](c)，先將所述復(fù)合模型放入砂箱內(nèi)，并將所述砂箱內(nèi)填充干砂;采用振動臺將所述砂箱內(nèi)的所述干砂與所述復(fù)合模型振動緊實(shí);之后，采用真空栗組件對所述砂箱進(jìn)行抽真空處理；
[0009](d)，先在所述鋁合金澆注系統(tǒng)部分泡沫模型及所述鎂合金澆注系統(tǒng)部分泡沫模型的頂部分別設(shè)置第二澆口杯及第一澆口杯;之后，自所述第一澆口杯及所述第二澆口杯向所述復(fù)合模型分別澆注鎂合金澆注液及鋁合金澆注液，直至所述復(fù)合模型被澆滿；
[0010](e)，待所述砂箱內(nèi)的所述鎂合金澆注液及所述鋁合金澆注液冷卻凝固后，進(jìn)行清理，以獲得鋁-鎂雙金屬鑄件。
[0011]進(jìn)一步的，所述招片的厚度為Imm?3mm。
[0012]進(jìn)一步的，所述鋁片的材質(zhì)為以下型號鋁中的一種:ZL101、ZL107、ZL114A。
[0013]進(jìn)一步的，所述振動臺的振動頻率為50Hz?150Hz，振幅為0.6mm?1.2mm。
[0014]進(jìn)一步的，在對所述砂箱進(jìn)行抽真空的步驟之前還包括在所述砂箱頂端設(shè)置一層塑料薄膜的步驟，所述塑料薄膜覆蓋所述砂箱的頂部開口。
[0015]進(jìn)一步的，所述砂箱進(jìn)行抽真空處理后，其真空度達(dá)到0.0lMPa?0.05MPa。
[0016]進(jìn)一步的，所述鎂合金澆注液及所述鋁合金澆注液的澆注包括以下步驟:
[0017](I)自所述第一澆口杯向所述復(fù)合模型澆注所述鎂合金澆注液，其澆注溫度為730Γ?750Γ;
[0018](2)所述鎂合金澆注液開始澆注8s?15s后，自所述第二澆口杯向所述復(fù)合模型澆注所述鋁合金澆注液，其澆注溫度為750°C?770°C，直至所述復(fù)合模型被澆滿。
[0019]總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的消失模鑄造液-液復(fù)合鋁-鎂雙金屬鑄件的方法，泡沫模型之間通過增設(shè)鋁片可以有效的避免兩種金屬混液的現(xiàn)象，使得鑄件能夠在確定位置實(shí)現(xiàn)鋁和鎂的連接，且可實(shí)現(xiàn)界面均勻一致的冶金結(jié)合，保證了鑄件的結(jié)合強(qiáng)度。此外，泡沫汽化產(chǎn)物為還原性氣體，避免了澆注過程中合金液與鋁片的氧化，提高了鑄件的質(zhì)量;鑄件的鋁合金部分符合耐磨耐腐蝕的要求，鑄件鎂合金的部分使鑄件整體質(zhì)量盡量降低，提高了鑄件整體的綜合性能。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明較佳實(shí)施方式提供的消失模鑄造液-液復(fù)合鋁-鎂雙金屬鑄件的方法中涉及到的設(shè)備處于使用狀態(tài)時的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2是圖1中的消失模鑄造液-液復(fù)合鋁-鎂雙金屬鑄件的流程圖。
[0022]在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中:1_鑄件鎂合金部分泡沫模型，2-鑄件鋁合金部分泡沫模型，3-鋁合金澆注系統(tǒng)部分泡沫模型，4-鎂合金澆注系統(tǒng)部分泡沫模型，5-鋁片，6-砂箱，7-干砂，8-振動臺，9-塑料薄膜，10-真空栗組件，11-第一澆口杯，12-第二澆口杯，13-鎂合金澆注液，14-鋁合金澆注液。
【具體實(shí)施方式】
[0023]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0024]請參閱圖1及圖2，本發(fā)明較佳實(shí)施方式提供的消失模鑄造液-液復(fù)合鋁-鎂雙金屬鑄件的方法，其適用于連接接觸面積較大且形狀復(fù)雜的鋁-鎂雙金屬鑄件的制造，工藝簡單，雙金屬界面易于控制，雙金屬結(jié)合性能好，鑄件質(zhì)量高，簡化了工藝過程，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，適用于生產(chǎn)各類汽車、航天領(lǐng)域等相關(guān)零件。
[0025]所述消失模鑄造液-液復(fù)合鋁-鎂雙金屬鑄件的方法包括以下步驟:
[0026]第一步，制模。具體地，復(fù)合模型的制備包括以下步驟:
[0027](I)制備鑄件鎂合金部分泡沫模型1、鑄件鋁合金部分泡沫模型2、鋁合金澆注系統(tǒng)部分泡沫模型3及鎂合金澆注系統(tǒng)部分泡沫模型4;
[0028](2)提供一個鋁片5，將所述鑄件鎂合金部分泡沫模型1、所述鋁片5、及所述鑄件鋁合金部分泡沫模型2沿豎直方向依次粘結(jié)在一起;之后，將所述鑄件鋁合金部分泡沫模型2及所述鑄件鎂合金部分泡沫模型I分別粘結(jié)到鋁合金澆注系統(tǒng)部分泡沫模型3及鎂合金澆注系統(tǒng)部分泡沫模型4上，以形成復(fù)合模型。
[0029]本實(shí)施方式中，所述鋁片5位于所述鑄件鎂合金部分泡沫模型I及所述鑄件鋁合金部分泡沫模型2之間，且其連接所述鑄件鎂合金部分泡沫模型I及所述鑄件鋁合金部分泡沫模型2;所述鋁片5的材質(zhì)為以下型號鋁中的一種:ZL101、ZL107、ZL114A，其厚度為Imm?3mm;所述鋁合金澆注泡沫模型3及所述鎂合金澆注泡沫模型4沿豎直方向設(shè)置。
[0030]第二步，涂涂料。具體地，所述復(fù)合模型的涂涂料包括以下步驟:
[0031 ] (I)將消失模鑄造涂料粉與水按預(yù)定體積比配制成混合液，并將所述混合液攪拌均勻；
[0032](2)將所述混合液均勻涂覆在所述復(fù)合模型的所有外表面上，并將所述復(fù)合模型在溫度為50 0C?60 0C的烘干箱中烘干；
[0033](3)將烘干后的所述復(fù)合模型再涂覆一層所述混合液后烘干。
[0034]第三步，埋砂造型。具體地，所述復(fù)合模型的埋砂造型包括以下步驟:
[0035](I)將所述復(fù)合模型放入砂箱6中，加無粘結(jié)劑的干砂7到所述砂箱6中；
[0036](2)使用振動臺8將所述砂箱6內(nèi)的干砂7與所述復(fù)合模型振動緊實(shí)。本實(shí)施方式中，所述振動臺8的振動頻率為50取?150取，振幅為0.6臟?1.21111]1。
[0037]第四步，抽真空。具體地，在所述砂箱6的頂端設(shè)置一層塑料薄膜9，所述塑料薄膜9覆蓋所述砂箱6的頂部開口；之后，通過所述真空栗組件10自所述砂箱6的底部對所述砂箱6進(jìn)行抽真空，使所述砂箱6內(nèi)的真空度達(dá)到0.0lMPa?0.05MPa。
[0038]第五步，添加澆口杯。在所述鋁合金澆注系統(tǒng)部分泡沫模型3及所述鎂合金澆注系統(tǒng)部分泡沫模型4的頂部分別設(shè)置第二澆口杯12及第一澆口杯11。本實(shí)施方式中，所述第二澆口杯12及所述第一澆口杯11的底部均帶有耐火泥。
[0039]第六步，熔煉。具體地，分別在兩個電阻爐中同時熔煉鋁合金和鎂合金，以分別得到鎂合金澆注液13及鋁合金澆注液14。本實(shí)施方式中，所述鎂合金在SF6體積分?jǐn)?shù)為0.5%的CO2保護(hù)氣體下熔煉。
[0040]第七步，澆注。具體地，首先，自所述第一澆口杯11向所述復(fù)合模型澆注所述鎂合金澆注液13，其澆注溫度為730°C?750°C;所述鎂合金澆注液13開始澆注8s?15s后，自所述第二澆口杯12向所述復(fù)合模型開始澆注所述鋁合金澆注液14，其澆注溫度為750 °C?770°C，直至所述復(fù)合模型被澆滿。同時，所述復(fù)合模型發(fā)生汽化，汽化產(chǎn)物為還原性氣體。
[0041 ]第八步，清理。具體地，待所述砂箱6內(nèi)的所述鎂合金澆注液13及所述鋁合金澆注液14冷卻凝固后，進(jìn)行清理，以獲得鋁-鎂雙金屬鑄件。
[0042]本發(fā)明提供的消失模鑄造液-液復(fù)合鋁-鎂雙金屬鑄件的方法，泡沫模型之間通過增設(shè)鋁片可以有效的避免兩種金屬混液的現(xiàn)象，使得鑄件能夠在確定位置實(shí)現(xiàn)鋁和鎂的連接，且可實(shí)現(xiàn)界面均勻一致的冶金結(jié)合，保證了鑄件的結(jié)合強(qiáng)度。此外，泡沫汽化產(chǎn)物為還原性氣體，避免了澆注過程中合金液與鋁片的氧化，提高了鑄件的質(zhì)量;鑄件的鋁合金部分符合耐磨耐腐蝕的要求，鑄件鎂合金的部分使鑄件整體質(zhì)量盡量降低，提高了鑄件整體的
[0043]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種消失模鑄造液-液復(fù)合鋁-鎂雙金屬鑄件的方法，其包括以下步驟: (a)，提供一個復(fù)合模型，所述復(fù)合模型包括沿豎直方向依次相連接的鑄件鎂合金部分泡沫模型、鋁片及鑄件鋁合金部分泡沫模型、分別連接所述鑄件鎂合金部分泡沫模型及所述鑄件鋁合金部分泡沫模型的鎂合金澆注系統(tǒng)部分泡沫模型及鋁合金澆注系統(tǒng)部分泡沫模型，所述鋁片設(shè)置在所述鑄件鎂合金部分泡沫模型及所述鑄件鋁合金部分泡沫模型之間； (b)，先將消失模鑄造涂料粉與水按照預(yù)定體積比配制成混合液，并將所述混合液攪拌均勻;之后，將所述混合液均勻涂覆在所述復(fù)合模型的所有外表面上，并將所述復(fù)合模型在溫度為50°C?60°C的烘干箱中烘干;最后再將烘干后的所述復(fù)合模型涂覆一層所述混合液后再次烘干； (c)，先將所述復(fù)合模型放入砂箱內(nèi)，并將所述砂箱內(nèi)填充干砂;采用振動臺將所述砂箱內(nèi)的所述干砂與所述復(fù)合模型振動緊實(shí);之后，采用真空栗組件對所述砂箱進(jìn)行抽真空處理； (d)，先在所述鋁合金澆注系統(tǒng)部分泡沫模型及所述鎂合金澆注系統(tǒng)部分泡沫模型的頂部分別設(shè)置第二澆口杯及第一澆口杯;之后，自所述第一澆口杯及所述第二澆口杯向所述復(fù)合模型分別澆注鎂合金澆注液及鋁合金澆注液，直至所述復(fù)合模型被澆滿； (e)，待所述砂箱內(nèi)的所述鎂合金澆注液及所述鋁合金澆注液冷卻凝固后，進(jìn)行清理，以獲得鋁-鎂雙金屬鑄件。2.如權(quán)利要求1所述的消失模鑄造液-液復(fù)合鋁-鎂雙金屬鑄件的方法，其特征在于:所述招片的厚度為Imm?3mm。3.如權(quán)利要求2所述的消失模鑄造液-液復(fù)合鋁-鎂雙金屬鑄件的方法，其特征在于:所述鋁片的材質(zhì)為以下型號鋁中的一種:ZLlOl、ZL107、ZL114A。4.如權(quán)利要求1所述的消失模鑄造液-液復(fù)合鋁-鎂雙金屬鑄件的方法，其特征在于:所述振動臺的振動頻率為50取?150取，振幅為0.61111]1?1.2mm。5.如權(quán)利要求1所述的消失模鑄造液-液復(fù)合鋁鎂雙金屬鑄件的方法，其特征在于:在對所述砂箱進(jìn)行抽真空的步驟之前還包括在所述砂箱頂端設(shè)置一層塑料薄膜的步驟，所述塑料薄膜覆蓋所述砂箱的頂部開口。6.如權(quán)利要求5所述的消失模鑄造液-液復(fù)合鋁-鎂雙金屬鑄件的方法，其特征在于:所述砂箱進(jìn)行抽真空處理后，其真空度達(dá)到0.0lMPa?0.05MPa。7.如權(quán)利要求1所述的消失模鑄造液-液復(fù)合鋁-鎂雙金屬鑄件的方法，其特征在于:所述鎂合金澆注液及所述鋁合金澆注液的澆注包括以下步驟: (1)自所述第一澆口杯向所述復(fù)合模型澆注所述鎂合金澆注液，其澆注溫度為730V?.750 °C； (2)所述鎂合金澆注液開始澆注8s?15s后，自所述第二澆口杯向所述復(fù)合模型澆注所述鋁合金澆注液，其澆注溫度為750°C?770°C，直至所述復(fù)合模型被澆滿。
【文檔編號】B22C9/04GK105964919SQ201610486767
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月28日
【發(fā)明人】蔣文明, 李廣宇, 樊自田, 江再良, 劉鑫旺, 劉富初
【申請人】華中科技大學(xué)