薄壁薄壁铝合金铸件的组芯工艺

薄壁薄壁铝合金铸件的组芯工艺

1产品结构轮廓zl101产品车架（zalsi7mg），化学成分w（%）为：6.5.5ms，0.250.45mg，cu0.2，zn0.3，mn0.35，杂质总数1.1，al余量。力学性能见表1,产品结构轮廓见图1。产品净重24kg,毛重32kg,最大轮廓尺寸950mm×275mm×365mm,平均壁厚5mm,最小壁厚4mm,产品要求试漏测试:在温度≥60℃的水中,型腔在1kPa的空气压力下,油道在3kPa的空气压力下,保持3min,不泄压。2制造工艺2.1垂直分型组芯铸造十二缸附件托架,是风冷发动机的重要零件。在工艺设计时,制定了2种方案。(1)水平分型砂型铸造,优点是工艺简单、芯子少、成本低;缺点是油道芯子在自身重力作用下,易造成偏芯、穿帮等铸造缺陷,型腔内排气不畅,易造成憋气等。(2)垂直分型组芯铸造,优点是解决了油道芯子偏芯的问题,同时组芯造型大部分是热芯盒芯子,强度好、配合精度高,有芯头抽气装置,降低憋气等的产生;缺点是工艺复杂、芯子多、易产生芯子装配不到位。综合考虑,采用垂直分型组芯铸造。产品的内外形状全部由芯子组合形成,技术关键在芯子之间的的配合。垂直分型组芯造型由1个铸铁底座胎具、1套胎具底部的抽气装置、1个主芯壳芯、4个自硬砂芯子、2个高强度热芯盒油道芯子和8个热芯盒芯子组成。2.2内浇道的设计浇注系统要求不带入气体、能充分挡渣、快速平稳充型。因此选用底注开放式浇注系统,设计2个直浇道。金属液在型腔内匀速上升,浇注时间t为:式中,H为金属液型腔高度,此处为465mm,ν为铝液平均上升速度,此处选择为40mm/s,计算得t≈11.6s根据Osann公式,计算内浇道的最小截面积S:式中,产品毛重m为32kg,铝合金密度ρ为2.66g/cm3,浇注速度t为11.6s,阻力系数μ选取0.8,重力加速度g为9.8m/s,平均压力头Hp的计算公式:Hp=Ho-P2/2CHo阻流截面以上的金属压力头;P阻流以上的铸件型腔高度;C铸件型腔高度。采用底注式,P=C故Hp=Ho-P/2,式中,Ho为465mm,P为365mm,代入以上数值,计算得出S≈1751.8mm2,考虑产品形状结构,最后取最小截面积为1800mm2,设2个内浇道。由于2个内浇道在左右底盘上,该处形状复杂最后凝固,热节处易产生缩松,所以在左右底盘上各设置1个暗冒口。在M处(见图1),壁厚较大,圆搭子易缩松,设置1个暗冒口。在产品顶端,左右各设置1个明冒口,一方面补缩型腔,另一方面有利于排气。(冒口位置,见图2)2.3道开设储层,把好或排除气体前在工艺设计时,在底座胎具下安装了抽气装置,抽气通道开设在底座胎具芯头处,使型腔内的气体和芯子产生的气体及时排除,同时在分型面开设出气槽,并在合箱前烘烤芯子、涂料及型腔等多种措施,消除了憋气现象。2.4之间装配干涉和遗忘芯子在装配过程中,按照从下向上、从左到右的原则顺序装配,防止产生芯子之间装配干涉和遗忘芯子。在合箱时,侧芯要缓慢平稳的水平推进,保证主芯芯头和侧芯芯头的精确配合,防止造成芯子干涉,装配不到位。精确合箱后,安装专用夹具,等待浇注。合箱前的装配3D模拟图,见图2。3对铝溶液的精炼和注入参数的控制3.1炉料、精制剂、变质剂的使用熔炼前先将工频炉、坩埚等熔炼工具预热到200~300℃,刷好涂料,继续加热到550℃以上使用。所用的炉料、精炼剂、变质剂须清洁干燥,并预热处理,这些措施能有效地控制铝液增铁和含气量的增加。熔炼后的铝液要进行精炼除气,加入铝液总量1.5%~2.0%的无公害变质剂,保持10~20min,变质后的铝液温度调整到730±10℃浇注。3.2浇注温度设计通过多次探索性试验浇注,得出结论,将浇注温度控制在720±10℃。浇注过程中,遵循慢-快-慢的浇注速度,保证铝液在型腔内匀速平稳的上升。4控制和处理热量4.1水冷却又保温采用T6热处理工艺,满足对产品性能的要求。热处理参数:535±5℃保温2~6h,80~100℃的水冷却,然后175±5℃保温2~5h,空冷。固溶处理时装炉温度一般控制在300℃以下,升温速度以100℃/h为宜,固溶处理后,淬火转移时间控制在8~10s。4.2检验工装的制作在进淬火炉前,使用专用防变形工装固定,减少变形。淬火完成后,按照图纸要求,制作专用的检验工装,对产品进行检验,若满足图纸要求,进行时效处理。若发现变形,及时校正,检验