薄壁鋁合金件低壓鑄造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋁件鑄造方法，尤其涉及薄壁鋁合金件低壓鑄造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)代航天、航空領(lǐng)域?qū)?fù)雜薄壁輕質(zhì)化結(jié)構(gòu)件的需求越來越多，特別是飛機(jī)進(jìn)氣 道唇口、飛機(jī)垂尾等方面需求突出。通常采用的方法有鑄造冶金法，鑄造冶金法又分為壓力 鑄造和低壓鑄造，壓力鑄造是將液態(tài)或者半液態(tài)金屬在高壓下，以較高速度充填到模具型 腔中，并在壓力作用下凝固而獲得所需鑄件，目前將近90%左右的鋁合金零部件是壓力鑄 件，壓力鑄件首先由于液態(tài)金屬充填型腔速度高，流態(tài)不穩(wěn)定，故采用一般壓鑄法，鑄件易 產(chǎn)生氣孔，不能進(jìn)行熱處理；其次對(duì)內(nèi)凹復(fù)雜的鑄件，壓鑄較為困難；最后還存在壓鑄型制 造成本高，壓鑄機(jī)生產(chǎn)效率高，小批量生產(chǎn)不經(jīng)濟(jì)等缺點(diǎn)，致使要做到小批量多元化生產(chǎn)從 經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)是很不合理。
[0003] 低壓鑄造是通過從型腔底部引入金屬液，讓金屬液由下而上的充填型腔，以形成 鑄件。低壓鑄造由于沒有冒口和澆道，澆口較小，因此大幅度降低材料費(fèi)和加工工時(shí)鑄造利 用率高；容易形成方向性凝固，內(nèi)部缺陷少；通過改變加壓速度，熔湯靠層流進(jìn)行充填。
[0004] 在采用低壓鑄造的過程中雖然能使鑄件的機(jī)械性能有所提高，但是還是難以滿足 航空運(yùn)輸過程中復(fù)雜多變的環(huán)境會(huì)薄壁鋁件的抗拉，抗變形的機(jī)械性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目在于解決目前薄壁鋁合金鑄件采用傳統(tǒng)的壓力鑄造方式會(huì)存在存在 澆注道和冒口所以材料利用率低，同時(shí)由于熔煉爐中的熔體溫度與模具型腔的溫差大，導(dǎo) 致熔體結(jié)晶速度快，結(jié)晶顆粒大，抗拉強(qiáng)度低等。
[0006] 本發(fā)明提出一種薄壁鋁合金件低壓鑄造方法，包括以下步驟：第一步在模具型腔 和升液管的內(nèi)壁上涂上導(dǎo)熱潤(rùn)滑涂料，在模具型腔和升液管的內(nèi)壁先噴涂上導(dǎo)熱涂料，再 噴潤(rùn)滑劑，將升液管將模具型腔和熔煉爐連通；第二步模具型腔的預(yù)熱和熔煉鋁合金：對(duì) 模具進(jìn)行加熱，并控制模具型腔的溫度于250~350°C，首先利用熔煉爐加熱熔煉7A55鋁合 金，待合金全部熔化后，其次將溫度升至680~700 °C，除去表面的熔渣，最后將熔體溫度升 至710~720°C對(duì)鋁合金熔體進(jìn)行精煉；第三步熔煉爐內(nèi)氣體置換：通過熔煉爐的氣流閥向 熔煉爐內(nèi)通入壓力為0.0 lMPa氦氣1~2分鐘；第四步加入鍶鹽：通過氣流閥向熔煉爐內(nèi) 通入壓力為0. 05~0. 075MPa的氦氣，將熔體溫度加熱到730~740°C，按熔煉合金總質(zhì)量 的0. 02 %~0. 06 %向熔煉爐內(nèi)加入變質(zhì)劑鍶鹽；第五步變質(zhì)除雜：對(duì)變質(zhì)后的熔體除雜； 第六步在低壓澆注：在700~725°C向熔煉爐內(nèi)通入惰性氣體，同時(shí)通過調(diào)壓裝置調(diào)節(jié)進(jìn)氣 壓力與模具型腔內(nèi)鋁合金液面壓差在〇. 02~0. 04MPa，對(duì)模具型腔進(jìn)行澆注；第七步在澆 筑完成后保壓、冷卻：保壓時(shí)長(zhǎng)2~4分鐘，停止對(duì)模具型腔的加熱；第九步冷卻開模取件， 待熱處理后冷卻薄壁鑄件打開模具，取出鑄件。
[0007] 上述方案中：第一步在模具型腔和升液管內(nèi)先噴涂導(dǎo)熱涂料，導(dǎo)熱涂料能加快熔 體與模具和升液管的熱交換，再噴涂的潤(rùn)滑劑能有效的降低熔體在升液管和模具型腔內(nèi)流 動(dòng)的阻力，降低因流動(dòng)速度慢而導(dǎo)致薄壁鋁合金鑄件的局部應(yīng)力和變形以及影響熔體填充 模具型腔的速度，升液管連通模具型腔和熔煉爐導(dǎo)通，升液管能實(shí)現(xiàn)對(duì)熔煉爐內(nèi)的熔體的 導(dǎo)流；第二步，模具型腔的預(yù)熱和熔煉鋁合金，采用熱電偶對(duì)模具進(jìn)行加熱，并控制模具型 腔的溫度于250~350°C，當(dāng)熔體進(jìn)入模具型腔時(shí)，由于模具型腔內(nèi)溫度處于250~350°C， 能有效的放緩熔體冷卻結(jié)晶的速度，避免了由于模具型腔溫度位于室溫，而加快熔體冷卻 結(jié)晶的速度，導(dǎo)致結(jié)晶顆粒大，鑄件因局部應(yīng)力而發(fā)生變形，熔煉爐熔煉7A55鋁合金，在其 溫度升至680~700°C，除去表面的熔渣，除去表面熔渣，能防止在后面的低壓鑄造過程中 熔渣從升液管進(jìn)入模具型腔，進(jìn)入模具型腔的熔渣成為鑄件的一部分，而影響鑄件的品質(zhì)， 最后將熔體溫度升至710~720°C對(duì)鋁合金熔體進(jìn)行精煉，是為了進(jìn)一步出去熔渣，降低熔 渣對(duì)鑄件的成份影響；第三步熔煉爐內(nèi)氣體置換：通過熔煉爐的氣流閥向熔煉爐內(nèi)通入壓 力為0.0 lMPa的氦氣1~2分鐘，通入的氦氣能對(duì)熔煉爐中的空氣初步排除，第四步通過 氣流閥向熔煉爐內(nèi)通入壓力為〇. 05~0. 075MPa的氦氣，將熔體溫度加熱到730~740°C， 按熔煉合金總質(zhì)量的〇. 02%~0. 06%向熔煉爐內(nèi)加入鍶鹽，鍶鹽能使觸使熔體再結(jié)晶時(shí) 形成更多細(xì)小鑄造晶粒，提高鑄件的機(jī)械性能；第五步，對(duì)變質(zhì)后的熔體除雜，降低熔渣對(duì) 鑄件的影響，第六步，在低壓澆注：在700~725 °C向熔煉爐內(nèi)通入惰性氣體，通過惰性氣體 對(duì)熔煉爐內(nèi)的熔體液面施壓，將熔體通過升液管注入到模具型腔中，通過調(diào)壓裝置調(diào)節(jié)進(jìn) 氣壓力與模具型腔內(nèi)鋁合金液面壓差在〇. 02~0. 04MPa，能有效的降低熔體在進(jìn)入模具空 腔的速度，降低熔體在大壓力情況下飛濺到模具空腔內(nèi)壁，造成費(fèi)減后的熔體在模具空腔 內(nèi)冷卻，影響后面整體鑄件的材質(zhì)分布不均勻和局部應(yīng)力過大，導(dǎo)致局部變形；第七步保壓 時(shí)長(zhǎng)2~4分鐘能使得熔體能充分充入模具型腔，同時(shí)停止對(duì)模具型腔的加熱能有效開始 對(duì)熔體進(jìn)行退火冷卻；第八步雙極均勻化處理，對(duì)薄壁鑄件采用450°C /60h+470°C雙級(jí)均 勻化處理，在結(jié)晶過程中中，合金的物相結(jié)構(gòu)為非平衡的過飽和固溶體和枝晶間粗大的非 平衡共晶，由于基體過飽和程度高，再加上非平衡共晶和殘余應(yīng)力的存在，造成合金硬度較 高；均勻化處理后，非平衡共晶充分溶解，殘余應(yīng)力消除，而且過飽和固溶體分解，在冷卻過 程中析出大量無強(qiáng)化效果的平衡第二相，使得合金硬度下降；第九步冷卻開模取件，待熱處 理后冷卻薄壁鑄件打開模具，取出鑄件，鑄件在模具中冷卻后取出，能降低其因?yàn)榫植繙囟?改變大而出現(xiàn)應(yīng)力集中，導(dǎo)致局部變形；上述第二步中的加熱是利用第二步中對(duì)熔煉7A55 過程中熔煉爐的熱量來加熱，第八步中的雙極均勻化處理中鑄件的保溫結(jié)晶過程中的熱量