專利名稱：高鋁鋅合金環(huán)形鑄件的鑄模和鑄造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種有色金屬鑄件的鑄造模具，還涉及使用這種模具制造高鋁鋅合金
環(huán)形鑄件的重力鑄造方法，屬于有色金屬鑄造技術領域。
背景技術：
蝸桿蝸輪減速器以傳動功率和傳動比大、結構緊湊、體積小、噪音小、能自鎖的優(yōu) 點在大功率的機械傳動裝置中得到廣泛的應用。高層建筑的電梯曳引機大都使用蝸桿蝸輪 減速器，蝸輪材質一般使用耐磨鑄造銅合金或鑄造鋅基合金，為了降低蝸輪的制造成本，蝸 輪的結構型式主要采用有色金屬輪圈和鑄鐵輪芯的組合式。鑄造高鋁鋅合金具有較高的耐 磨性、較低的摩擦系數(shù)，常用作蝸輪輪圈，這種蝸輪輪圈常采用重力鑄造方法制作。為了得 到較高的表面粗糙度，現(xiàn)有的蝸輪輪圈一般采用金屬鑄模鑄造而成。采用常規(guī)的金屬鑄模 和鑄造方法存在以下缺陷在正常的凝固條件下，高鋁鋅合金鑄件極易發(fā)生底面縮孔，這是 由于先結晶出的富鋁a相枝晶因密度小上浮而使鑄件凝固順序發(fā)生顛倒的緣故。在鑄件 底部，當?shù)腿埸c的富鋅相最后凝固時其體積收縮得不到補充，就會形成縮 L。底面縮孔缺陷 的大小與過熱溫度和冒口體積有密切的關系，過熱度越大，冒口體積越小，其縮孔缺陷越嚴 重。此外，由于高鋁鋅合金液_固相線溫差大，凝固過程中樹枝晶生長發(fā)達，樹枝晶間最后 凝固處得不到充分補縮，極易產生顯微枝晶偏析以及晶間針孔狀縮孔。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種結構簡單、加工制造和裝配方便的高鋁鋅合金環(huán)形鑄件 的鑄模和鑄造方法，采用這種鑄模和鑄造方法，能大幅度降低鑄件底部的縮孔及顯微枝晶 偏析和晶間針孔狀縮孔，提高鑄件的機械性能。
本發(fā)明通過以下技術方案予以實現(xiàn) —種高鋁鋅合金環(huán)形鑄件的鑄模，包括金屬底板、金屬外模、金屬芯模，所述金屬 底板設有外凸止口和內凹止口 ，金屬外模通過外凸止口定位在金屬底板上，金屬芯模通過 內凹止口定位在金屬底板中央；金屬底板上側、金屬外模內緣和金屬芯模外緣之間的空腔 構成鑄模型腔；還包括鑄模砂芯、金屬蓋板，所述鑄模砂芯固定在金屬芯模的上側，金屬蓋 板覆蓋在金屬外模上側；所述金屬蓋板內孔大于與鑄模砂芯外圓。
本發(fā)明的目的還可以通過以下技術措施來進一步實現(xiàn)。 前述的高鋁鋅合金環(huán)形鑄件的鑄模，其中所述金屬蓋板的內孔邊緣覆蓋一砂模 圈，所述砂模圈內孔和鑄模砂芯外圓之間的空間構成補充澆口 ；所述金屬芯模頂面高于金 屬外模頂面。 前述的高鋁鋅合金環(huán)形鑄件的鑄模，其中所述鑄模型腔的底面制有滾花，所述滾 花的深度為0. 4 0. 7mm。 —種高鋁鋅合金環(huán)形鑄件的鑄造方法，包括以下步驟 1)將澆包內盛有的550 60(TC熔融的高鋁鋅液態(tài)金屬注入鑄模型腔，直至高溫液面升到金屬外模的上側。 2)將金屬蓋板吊裝到金屬外模上側，金屬蓋板的內孔砂模圈邊緣和金屬芯模外緣 之間構成補充澆口 ，將熔融的高鋁鋅液態(tài)金屬注入補液澆口內，補充冷縮后的鑄件上側面
直至環(huán)形鑄件最終成形；冷卻、拆模，取出鑄成的高鋁鋅合金環(huán)形鑄件。 本發(fā)明的有益效果是 當熔融的高鋁鋅液態(tài)金屬進入模腔時，由于金屬底板、金屬外模、金屬芯模的傳熱 較快，有利于鑄件按照從下到上、從周邊到中間的順序凝固；由于在澆口處的金屬蓋板的內 孔邊緣覆蓋了砂模圈，金屬芯模上側放置鑄模砂芯，砂模圈和鑄模砂芯外圓之間的空間構 成補充澆口 。該補充澆口對通過補液澆口進入的熔融高鋁鋅液態(tài)金屬傳熱慢，起到的保溫 作用，保證了熔融液態(tài)金屬的流動性，有利于高鋁鋅合金鑄件充分補縮，減少顯微枝晶偏析 以及晶間針孔；同時，鑄造模具底部較快的冷卻凝固抑制了熔融高鋁鋅液態(tài)金屬先結晶出 的富鋁a相枝晶因密度小而出現(xiàn)的上浮現(xiàn)象，因而消除了低熔點的富鋅相最后凝固時其 體積收縮得不到補充，形成縮孔的缺陷；同時消除了高鋁鋅合金鑄件成分不均勻和力學性 能不均勻的缺陷。由于金屬蓋板的內孔邊緣覆蓋的砂模圈和金屬芯模上側放置鑄模砂芯模 之間構成的類似保溫冒口，增大了冒口體積也起到了減少縮孔缺陷的作用。鑄模型腔的底 面制有深度為0.4 0. 7mm的滾花，增加了鑄模型腔表面積，有助于高鋁鋅合金鑄件的排氣 和排渣，減少了氣孔、渣孔等鑄造缺陷。 采用本發(fā)明鑄造的高鋁鋅合金環(huán)形鑄件，其硬度從現(xiàn)有鑄件的HB90 120提高至 HB130 160，抗拉強度從現(xiàn)有鑄件的400 430MPa提高至490 520MPa，延伸率從現(xiàn)有鑄 件的1 3%提高至10 15%，針孔度從現(xiàn)有鑄件的3級提高至1級，鑄件合格率從70 80%提高至98%以上。 本發(fā)明的優(yōu)點和特點，將通過下面優(yōu)選實施例的非限制性說明進行圖示和解釋， 這些實施例，是參照附圖僅作為例子給出的。


圖1是本發(fā)明鑄模的結構示意圖； 圖2是圖1移走金屬蓋板后的局部俯視圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。 如圖1所示，本發(fā)明的一種高鋁鋅合金環(huán)形鑄件的鑄模，包括金屬底板1、金屬外 模2、金屬芯模3、鑄模砂芯4、金屬蓋板5。本實施例金屬底板1為圓形法蘭，該圓形法蘭徑 向外緣處設有外凸止口 ll，中心處設有內凹止口 12，金屬外模1的內孔通過金屬外模2的 外凸止口 11定位在金屬底板1上，金屬芯模3的外圓通過金屬底板1的內凹止口 12定位 在金屬底板1中央。為了減輕金屬底板1和金屬芯模3的重量，在金屬底板1和金屬芯模 3的中心都開有通孔。本發(fā)明的鑄模型腔6由金屬底板1上側、金屬外模2內緣和金屬芯 模3外緣之間的空腔構成，鑄模型腔6的上口敞開的環(huán)形作為鑄件澆口 。鑄模砂芯4固定 放置在金屬芯模3的上側。金屬蓋板5覆蓋在金屬外模2上側。金屬蓋板5內孔大于與鑄 模砂芯4外圓，金屬蓋板5的內孔邊緣覆蓋砂模圈51，由于補液澆口由內、外兩圈砂模面構成，澆鑄時通過補液澆口進入的熔融高鋁鋅液態(tài)金屬傳熱慢，起到的保溫作用，保證了熔融 的液態(tài)金屬的流動性，有利于高鋁鋅合金鑄件充分補縮，減少顯微枝晶偏析以及晶間針孔。 金屬芯模3頂面高于金屬外模2頂面，有利于高鋁鋅合金環(huán)形鑄件補縮。如圖2所示，鑄模 型腔4的底面制有深度為0. 4 0. 7mm的滾花13，可為直紋滾花，也可為網(wǎng)紋或其他形式的 滾花，本實施例為網(wǎng)紋滾花，用于增加鑄模型腔4的表面積，有助于高鋁鋅合金鑄件的排氣 和排渣。 本發(fā)明的高鋁鋅合金環(huán)形鑄件的鑄造方法包括以下步驟 1)將澆包內盛有的550 60(TC熔融的液態(tài)高鋁鋅合金注入鑄模型腔4，直至高溫 液面升到金屬外模l的上側。 2)通過固定在金屬蓋板1上的吊環(huán)7，將金屬蓋板1吊裝到金屬外模2上側，金屬 蓋板2的砂模圈51邊緣和金屬芯模3外緣之間構成補液澆口 7，將熔融的高鋁鋅液態(tài)金屬 注入補液澆口 7內，用來補充冷縮后的鑄件上側面直至環(huán)形鑄件最終成形；冷卻、拆模，取 出鑄成的高鋁鋅合金環(huán)形鑄件。 采用本發(fā)明鑄造的高鋁鋅合金環(huán)形鑄件，硬度為HB130 160，抗拉強度為 490520MPa，延伸率為10 15%。針孔度提高至1級，鑄件合格率從70 80%提高至98% 以上。 除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式，凡采用等同替換或等效變換形 成的技術方案，均落在本發(fā)明要求的保護范圍內。
權利要求
一種高鋁鋅合金環(huán)形鑄件的鑄模，包括金屬底板、金屬外模、金屬芯模，所述金屬底板設有外凸止口和內凹止口，金屬外模通過外凸止口定位在金屬底板上，金屬芯模通過內凹止口定位在金屬底板中央；金屬底板上側、金屬外模內緣和金屬芯模外緣之間的空腔構成鑄模型腔；其特征在于還包括鑄模砂芯、金屬蓋板，所述鑄模砂芯固定在金屬芯模的上側，金屬蓋板覆蓋在金屬外模上側；所述金屬蓋板內孔大于鑄模砂芯外圓。
2. 如權利要求1所述的高鋁鋅合金環(huán)形鑄件的鑄模，其特征在于所述金屬蓋板的內 孔邊緣覆蓋一砂模圈，所述砂模圈內孔和鑄模砂芯外圓之間的空間構成補充澆口 。
3. 如權利要求1所述的高鋁鋅合金環(huán)形鑄件的鑄模，其特征在于所述金屬芯模頂面 高于金屬外模頂面。
4. 如權利要求1、2或3所述的高鋁鋅合金環(huán)形鑄件的鑄模，其特征在于所述鑄模型 腔的底面制有滾花。
5. 如權利要求4所述的高鋁鋅合金環(huán)形鑄件的鑄模，其特征在于所述滾花的深度為 0. 4 0. 7mm。
6. 如權利要求1所述的一種高鋁鋅合金環(huán)形鑄件的鑄造方法，其特征在于包括以下 步驟1) 將澆包內盛有的550 60(TC熔融的液態(tài)高鋁鋅合金注入鑄模型腔，直至高溫液面 升到金屬外模的上側；2) 將金屬蓋板吊裝到金屬外模上側，金屬蓋板的砂模圈邊緣和金屬芯模外緣之間構成 補液澆口 ，將熔融的高鋁鋅液態(tài)金屬注入補液澆口內，補充冷縮后的鑄件上側面直至環(huán)形 鑄件最終成形；冷卻、拆模，取出鑄成的高鋁鋅合金環(huán)形鑄件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高鋁鋅合金環(huán)形鑄件的鑄模，該鑄模的金屬外模定位在金屬底板上，金屬芯模定位在金屬底板中央。金屬底板上側、金屬外模內緣和金屬芯模外緣之間的空腔構成上口成環(huán)形敞開的鑄模型腔。鑄模砂芯固定在金屬芯模的上側，金屬蓋板覆蓋在金屬外模上側，鑄模型腔的底面制有滾花。本發(fā)明還公開了一種高鋁鋅合金環(huán)形鑄件的鑄造方法，1)將液態(tài)高鋁鋅合金注入鑄模型腔，直至高溫液面升到金屬外模的上側。2)將金屬蓋板吊裝到金屬外模上側，繼續(xù)澆鑄，補充冷縮后的鑄件上側面直至鑄件最終成形。本發(fā)明減少了枝晶偏析以及晶間針孔，提高了鑄件的機械性能，并大大提高了鑄件的合格率。
文檔編號B22D21/00GK101693283SQ20091023281
公開日2010年4月14日 申請日期2009年10月20日 優(yōu)先權日2009年10月20日
發(fā)明者吳晶, 張鐸, 紀嘉明, 虞建平, 魯遠勇 申請人:鎮(zhèn)江匯通金屬成型有限公司;