一種控制熔模鑄件凝固與冷卻的方法
【專利摘要】一種控制熔模鑄件凝固與冷卻的方法，步驟為：1）在形成鑄件和相應澆注系統(tǒng)的蠟模表面制備多層內型殼，以達到預設的強度；2）在內型殼外，需要改變鑄件凝固與冷卻的部分，粘接用于制備加熱/冷卻腔和相應澆注通道的加熱/冷卻腔蠟模，并在該加熱/冷卻腔蠟模與已制備的內型殼外繼續(xù)制備多層外型殼，直至達到足夠的強度；3）對型殼進行脫蠟及焙燒，獲得具有鑄件澆注系統(tǒng)與型腔以及加熱/冷卻腔和其澆注通道的整體型殼；4）鑄件金屬液澆注前或后在加熱/冷卻腔中澆注特定溫度和成分的金屬液，以局部改變鑄件冷卻速度；本發(fā)明可根據不同金屬及鑄件形狀設計加熱/冷卻腔的隨型形狀，可靠性強，操作簡單，能夠解決熔模鑄件凝固與冷卻過程控制困難的問題。
【專利說明】一種控制熔模鑄件凝固與冷卻的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及熔模鑄件凝固控制領域，具體涉及一種控制熔模鑄件凝固與冷卻的方法。
【背景技術】
[0002]熔模鑄件特別適用于制造結構復雜、尺寸精確、表面光潔的高熔點合金薄壁鑄件和整體鑄件。但隨著鑄件結構的日益復雜化及對鑄件質量要求的提高，鑄件僅僅成型已難以滿足需求，控制鑄件的凝固冷卻過程成為熔模鑄造的重要課題。
[0003]目前熔模鑄造凝固冷卻過程控制i的相關報告并不多。由于型殼在澆注前會預熱到一定溫度，熔模鑄造不能像砂鑄那樣在鑄型中加設冷鐵改變凝固過程。有研究使用吹風冷卻改變型殼局部的凝固冷卻過程，但該方法受吹氣速度、吹氣距離、吹氣量等眾多因素影響，現場實施的重復性差，難以保證每個鑄件都達到預期的冷卻效果。而一些特殊的澆注環(huán)境，如真空環(huán)境，離心環(huán)境等，難以使用吹風冷卻的方法。

【發(fā)明內容】

[0004]為了解決上述現有工藝存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種控制熔模鑄件凝固與冷卻的方法，具有控制精度高、可靠性高的特點。
[0005]為達到以上目的，本發(fā)明采用如下技術方案:
[0006]一種控制熔模鑄件凝固與冷卻的方法，通過在熔模鑄件特定部位制作附加腔，在附加腔內澆注冷卻用金屬液來控制鑄件的凝固與冷卻過程，具體包括如下步驟:
[0007]步驟1:在形成鑄件和相應澆注系統(tǒng)的蠟模I表面制備多層內型殼2，以達到預設的強度；
[0008]步驟2:在內型殼2外、需要改變鑄件凝固與冷卻的部分，粘接用于制備加熱/冷卻腔和其澆注通道用的加熱/冷卻腔蠟模3，并在該加熱/冷卻腔蠟模3與內型殼2外繼續(xù)制備多層外型殼4，直至達到足夠的強度；
[0009]步驟3:對內型殼2及外型殼4組成的整體型殼5進行脫蠟及焙燒，獲得具有鑄件澆注系統(tǒng)與型腔6和加熱/冷卻腔和其澆注通道7的整體型殼5 ；
[0010]步驟4:鑄件金屬液8澆注前，在加熱/冷卻腔和其澆注通道7中澆注冷卻用金屬液9，以局部改變型殼溫度；或鑄件澆注或冷卻過程中，在加熱/冷卻腔和其澆注通道7中澆注冷卻用金屬液9，t以局部改變鑄件冷卻速度。
[0011]所使用的澆注及冷卻環(huán)境為大氣環(huán)境或真空環(huán)境。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點如下:
[0013]I)采用本發(fā)明可以精R確可靠地控制鑄件的凝固冷卻過程。加熱/冷卻腔的設計具有很高的靈活性，通過合理設計加熱/冷卻腔、合理選擇加熱/冷卻金屬，可實現各種金屬、各種形狀鑄件的凝固冷卻過程控制。
[0014]2)本發(fā)明對鑄件凝固冷卻過程的控制可操作性強，具有很高的重復度和可預測性，不會顯著增加型殼制備過程的難度和制備周期，能夠實現批量生產，并可用數值模擬等方式得到預期效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明型殼制備與脫蠟過程的示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明實現澆注鑄件金屬液前局部改變冷卻條件的工藝過程示意圖。
[0017]圖3為本發(fā)明實現澆注鑄件金屬液后局部改變冷卻條件時的工藝過程示意圖。
【具體實施方式】
[0018]以下結合附圖及具體實施例，對本發(fā)明作進一步的詳細描述。
[0019]以使用錫鉍合金作為冷卻金屬，澆注鋁合金熔模鑄件的過程為例。
[0020]如圖1所示，在鑄件的蠟模丨表面制備兩層面層、一層過渡層、一層背層組成具有預設強度的內型殼2;
[0021]在內型殼2外，需要改變鑄件凝固與冷卻的部分，用液態(tài)蠟粘接用于制備加熱/冷卻腔和其澆注通道用的加熱/冷卻腔蠟模3。在該加熱/冷卻腔蠟模3與內型殼2外繼續(xù)制備四層背層組成具有足夠強度的外型殼4 ;
[0022]對內型殼2及外型殼4組成的整體型殼5進行脫蠟，并焙燒，獲得具有鑄件澆注系統(tǒng)與型腔6和加熱/冷卻腔和其澆注系統(tǒng)7的整體型殼5 ；
[0023]如圖2，在澆注鋁合金前，在已預熱至500°C的型殼的加熱/冷卻腔和其澆注通道7中澆注溫度為200R°C的錫鉍合金，以局部降低型殼溫度；再在鑄件澆注系統(tǒng)及型腔6中澆注溫度為700°C的鋁合金，待完全冷卻后清殼，得到鋁合金鑄件及與鑄件通過型殼材料隔絕開的錫鉍合金冷卻材料。
[0024]或者如圖3所示，在鑄件澆注系統(tǒng)及型腔6中澆注溫度為700°C的鋁合金，再在加熱/冷卻腔和其澆注通道7中澆注溫度為200°C的錫鉍合金，以局部降低型殼溫度，待完全冷卻后清殼，得到鋁合金鑄件及與鑄件通過型殼材料隔絕開的錫鉍合金冷卻材料。
【權利要求】
1.一種控制熔模鑄件凝固與冷卻的方法，其特征在于:通過在熔模鑄件特定部位制作附加腔，在附加腔內澆注冷卻用金屬液來控制鑄件的凝固與冷卻過程，具體包括如下步驟: 步驟1:在形成鑄件和相應澆注系統(tǒng)的蠟模(I)表面制備多層內型殼(2)，以達到預設的強度； 步驟2:在內型殼(2)外、需要改變鑄件凝固與冷卻的部分，粘接用于制備加熱/冷卻腔和其澆注通道用的加熱/冷卻腔蠟模(3)，并在該加熱/冷卻腔蠟模(3)與內型殼(2)外繼續(xù)制備多層外型殼(4)，直至達到足夠的強度； 步驟3:對內型殼(2)及外型殼(4)組成的整體型殼(5)進行脫蠟及焙燒，獲得具有鑄件澆注系統(tǒng)與型腔(6)和加熱/冷卻腔和其澆注通道(7)的整體型殼(5)； 步驟4:鑄件金屬液(8)澆注前，在加熱/冷卻腔和其澆注通道(7)中澆注冷卻用金屬液(9)，以局部改變型殼溫度；或鑄件澆注或冷卻過程中，在加熱/冷卻腔和其澆注通道(7)中澆注冷卻用金屬液(9)，以局部改變鑄件冷卻速度。
2.根據權利要求1所述的一種控制熔模鑄件凝固與冷卻的方法，其特征在于:所使用的澆注及冷卻環(huán)境為大氣環(huán)境或真空環(huán)境。
【文檔編號】B22D27/04GK103978156SQ201410076842
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年3月4日 優(yōu)先權日:2014年3月4日
【發(fā)明者】呂志剛, 郭馨, 艾厚望, 徐明洪 申請人:清華大學