一種渦殼的鑄造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鑄造技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種渦殼的鑄造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]渦殼是發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓系統(tǒng)中的重要零件，材料為ZL101，該部件形狀獨(dú)特，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁厚截面變化較大，同時(shí)工作時(shí)承受較大的應(yīng)力，氣密性要求高，不允許出現(xiàn)氣孔、縮松等缺陷(X光檢查)。
[0003]目前，絕大多數(shù)渦殼采用砂型重力鑄造或金屬型重力鑄造，這兩種鑄造方法雖然各有優(yōu)點(diǎn)，但還是存在較多的不足。首先，由于渦殼結(jié)構(gòu)復(fù)雜，外形四周加強(qiáng)筋較多，分型極為困難，故一般都采用砂型鑄造，底注式澆注系統(tǒng)，為保證渦殼鑄件渦道殼芯的定位，采用渦殼鑄件大法蘭盤面朝下的方式放置，在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，鑄件大法蘭盤極易出現(xiàn)縮松、渣孔等缺陷，嚴(yán)重制約生產(chǎn)進(jìn)度，加大了生產(chǎn)成本。其次，金屬型重力同樣采用底注式澆注系統(tǒng)，金屬型重力鑄造模具設(shè)計(jì)時(shí)，為了定位渦殼鑄件的渦道殼芯，必須使其渦殼大法蘭盤面朝下，由于金屬型冷卻速度較快，使得大法蘭盤面得不到補(bǔ)縮，容易產(chǎn)生縮松縮孔缺陷；同時(shí)渦殼鑄件大面朝下，澆注時(shí)不利于氧化夾渣上浮，易在大法蘭盤面產(chǎn)生渣孔缺陷，其鑄件出品率同樣較低，嚴(yán)重影響排產(chǎn)計(jì)劃，生產(chǎn)浪費(fèi)嚴(yán)重。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決【背景技術(shù)】中所存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種鋁合金渦殼殼體的金屬型傾轉(zhuǎn)鑄造方法，能解決鋁合金渦殼大法蘭面上的縮松縮孔及渣孔缺陷，通過明暗冒口設(shè)置并結(jié)合冒口砂芯，使得鑄件澆注后形成了理想的溫度場(chǎng)，能夠按照鑄件到冒口進(jìn)行順序凝固。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種渦殼的鑄造方法，其特征在于:所述方法包括以下步驟:
[0006]1)制芯;將冒口砂芯模具安裝到射芯機(jī)上，通電加熱模具，冒口砂芯模具型腔固化一層覆膜砂，開模得到冒口砂芯；
[0007]2)組芯;將冒口砂芯和渦道殼芯組合粘接；
[0008]3)烘烤殼芯:將刷好涂料的殼芯放入烘窯，設(shè)置烘烤溫度120 ± 10°C，時(shí)間1.5?2h，澆注前取出待用；
[0009]4)熔化精煉:將原料加入熔化保溫爐，通電熔化，鋁液熔化后，向鋁液中通入高純度氬氣，加入精煉劑進(jìn)行旋轉(zhuǎn)除氣；
[0010]5)模具準(zhǔn)備:借用金屬型模具，預(yù)熱并噴涂型腔涂料，將模具安裝到傾轉(zhuǎn)澆注機(jī)上等待饒注；
[0011 ] 6)澆注:將殼芯下進(jìn)模具，合模后，用澆包將熔化好的鋁液澆到澆口杯中，傾轉(zhuǎn)澆注；
[0012]7)切割清理:切割鑄件澆冒口，并打磨清理鑄件毛刺及披縫。
[0013]上述步驟1)的具體步驟是:
[0014]1.1)加熱芯盒模具，加熱溫度為220°C;
[0015]1.2)打開模具，對(duì)模具型腔噴涂脫模劑；
[0016]1.3)合模后，將射芯機(jī)射砂口對(duì)準(zhǔn)模具吹口，吹制壓力控制在0.5MPa，吹制時(shí)間5s ；
[0017]1.4)等待結(jié)殼硬化，硬化時(shí)間為2min;
[0018]1.5)開模，殼芯由頂桿頂出后，取出殼芯；
[0019]1.6)用油石打磨清理砂芯，按順序放在墊有石棉布的托盤中。
[0020]上述步驟2)的具體步驟是:
[0021 ] 2.1)冒口砂芯上設(shè)有防錯(cuò)定位孔，渦道殼芯有配合定位凸臺(tái)。粘接之前首先進(jìn)行配合試驗(yàn)；
[0022]2.2)將K5粘接劑均勻涂到渦道殼芯定位凸臺(tái)上，然后組合殼芯，壓緊并粘牢；
[0023 ] 2.3)檢查兩個(gè)殼芯的配合面間隙，不超過0.5mm;
[0024]2.4)殼芯組合好后，在組合芯對(duì)應(yīng)的幾個(gè)暗冒口處上刷涂保溫涂料。
[0025]上述步驟4)的具體步驟是:
[0026]4.1)熔化準(zhǔn)備；除掉坩禍內(nèi)殘余的雜物，待坩禍溫度達(dá)到280°C后，用噴槍將涂料均勻噴涂預(yù)熱好的坩禍內(nèi)表面，保溫1小時(shí)，待用；
[0027]4.2)加料熔化;按回爐料、鋁硅合金錠、純鋁錠、中間合金的次序?qū)t料緊實(shí)地裝入坩禍內(nèi)，對(duì)熔化保溫爐送電熔化，鋁液熔化最高溫度760°C，達(dá)到最高溫度后設(shè)備自動(dòng)斷電；
[0028]4.3)合金精煉;將旋轉(zhuǎn)除氣機(jī)吊到熔化爐上，開啟電源開關(guān)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)侵入坩禍中的石墨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，同時(shí)通過石墨轉(zhuǎn)子在招液中導(dǎo)入高純度氬氣，精煉氣體壓力0.3MPa，并通過外部加粉裝置向鋁液中加入精煉劑，除氣時(shí)間15min;
[0029]4.4)合金質(zhì)量檢查;合金精煉完成后，澆注化學(xué)成分試樣和力學(xué)性能試樣。
[0030]上述步驟5)的具體步驟是:
[0031 ] 5.1)模具預(yù)熱;將模具裝入模具預(yù)熱爐，設(shè)定加熱溫度為260°C;
[0032]5.2)模具清理;將準(zhǔn)備好的干冰倒入干冰清理機(jī)，將喉管噴嘴對(duì)準(zhǔn)模具型腔，清理型腔涂料；
[0033]5.3)涂料噴涂;成品涂料按照與水1:4的比例混合，噴涂型腔，底模噴涂?jī)蓪?，前后左右半模涂料噴涂時(shí)，厚度應(yīng)從上到下依次遞減；
[0034]5.4)通氣塞及分型面清理;涂料噴涂后，檢查模具型腔通氣塞，如果發(fā)現(xiàn)通氣塞堵塞，及時(shí)清理;然后用鋼刷將模具分型面上的涂料清理干凈；
[0035]5.5)模具安裝;將模具吊裝到澆注機(jī)上，用螺釘固定安裝后，準(zhǔn)備澆注。
[0036]上述步驟6)的具體步驟是:
[0037]6.1)下芯合模;先下渦道殼芯，再下冒口砂芯，用壓縮空氣吹凈型腔及底板上的砂粒、灰塵，然后合模；
[0038]6.2)舀料澆注;檢測(cè)鋁液溫度達(dá)到690?720°C時(shí)，舀料澆進(jìn)澆口杯，待澆口杯內(nèi)液面平穩(wěn)后，按傾轉(zhuǎn)按鈕，澆注機(jī)開始從0?90°傾轉(zhuǎn)澆注;傾轉(zhuǎn)澆注時(shí)間為8s，傾轉(zhuǎn)速度按照先慢后快再慢的順序設(shè)定；
[0039]6.3)等待凝固；澆注完成后，底模通水冷卻，等待凝固時(shí)間2min，通過用鐵鉗戳試冒口檢查鑄件是否凝固；
[0040]6.4)開模取件;待冒口完全凝固后，依次開模取出鑄件。
[0041]本發(fā)的有益效果:
[0042]1)提高了生產(chǎn)效率，渦殼類鑄件一般采用砂型或金屬型重力鑄造鑄造，其工藝過程復(fù)雜，冒口體積較大，生產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)，每件最少耗時(shí)20min左右。本方法提供的渦殼類鑄件鑄造方法，生產(chǎn)1件只需要6?lOmin，且工藝方法簡(jiǎn)單。
[0043]2)工藝方法獨(dú)特，徹底改變了過去通過冷鐵改變整個(gè)鑄型凝固順序的思路，采用本發(fā)明方法，能有效控制鑄件的凝固順序，渦殼上端面采用明冒口與暗冒口結(jié)合對(duì)鑄件進(jìn)行補(bǔ)縮，暗冒口刷涂保溫涂料，冒口采用砂芯保溫，徹底解決了該類鑄件大法蘭面的縮松縮孔缺陷，將渦殼鑄件的合格率提高到90%以上。
[0044]3)提高了產(chǎn)品質(zhì)量，從根本上解決了鑄件縮松、氣孔等缺陷，20件渦殼鑄件經(jīng)過
0.4±0.1MPa氣密性試驗(yàn)及7.5Q+(L5MPa的強(qiáng)度試驗(yàn)，產(chǎn)品全部合格。
[0045]4)本發(fā)明使用的方法在澆注過程中金屬液充型平穩(wěn)，撇渣能力強(qiáng)，很大程度上減少了鑄件的渣孔缺陷，提高了鑄件內(nèi)部質(zhì)量。
[0046]5)降低了對(duì)工人的技術(shù)要求，本方法所有金屬型模具及殼芯模具結(jié)構(gòu)合理，定位準(zhǔn)確，極大降低了對(duì)工人的技術(shù)要求;第三，本發(fā)明所用澆注方式為傾轉(zhuǎn)澆注，將鋁液倒入澆口杯后，由傾轉(zhuǎn)澆注機(jī)傾轉(zhuǎn)澆注，減少了人為因素的影響。
[0047]應(yīng)用本發(fā)明中提供的方法，鑄造的渦殼鑄件內(nèi)部縮松縮松及渣孔缺陷明顯減少，加工后報(bào)廢率降低至20 %以內(nèi)。
【附圖說明】
[0048]圖1為本發(fā)明工藝的流程圖；
[0049]圖2為本發(fā)明的渦殼結(jié)構(gòu)示意圖；
[0050]圖3為本發(fā)明金屬型模具結(jié)構(gòu)示意圖；
[0051 ]圖4為本發(fā)明的冒口砂芯示意圖；
[0052]圖5為本發(fā)明的渦道殼芯示意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0053]參見圖1，本發(fā)明提供一種鋁合金渦殼殼體的金屬型鑄造方法，其步驟包括:制芯一一組芯一一殼芯烘烤一一熔化精煉一一模具準(zhǔn)備一一澆注一一切割清理。
[0054]參見圖2—圖5，具體流程是:
[0055]制芯:采用新設(shè)計(jì)的冒口砂芯模具及渦道殼芯模具制芯，模具預(yù)熱后，射芯機(jī)射砂口對(duì)準(zhǔn)模具吹口吹制殼芯，移走射砂口等待結(jié)殼，開模后由頂桿頂出殼芯，取出殼芯打磨清理后待用。
[0056]組芯:冒口砂芯上設(shè)有防錯(cuò)定位孔7，渦道殼芯4有配合定位凸臺(tái)6。將K5粘接劑均勻涂到渦道殼芯定位凸臺(tái)6上，然后組合殼芯，壓緊并檢查兩個(gè)殼芯的配合面間隙，不允許超過0.5mm。殼芯組合好后，在組合芯對(duì)應(yīng)的幾個(gè)暗冒口處上刷涂保溫涂料。渦殼上端面采用明冒口 1與暗冒口 2結(jié)合對(duì)鑄件進(jìn)行補(bǔ)縮，暗冒口 2刷涂保溫涂料；
[0057]烘烤殼芯:將刷好涂料的殼芯放入烘窯，設(shè)置烘烤溫度120± 10°C，時(shí)間1.5?2h。澆注前取出待用。
[0058]熔化精煉:鋁合金材質(zhì)為ZL101A。將原料加入熔化保溫爐，通電熔化，待鋁液溫度達(dá)到730?750°C后，利用旋轉(zhuǎn)除氣機(jī)進(jìn)行精煉除氣。
[0059]模具準(zhǔn)備:模具預(yù)熱至250?300°C，用干冰清理機(jī)清理型腔涂料，先均勻噴涂型腔涂料，再用保溫涂料刷涂澆口杯，清理通氣塞；
[0060]澆注:將經(jīng)過組合并烘烤過的殼芯下進(jìn)金屬型模具，按照鑄件體積大小g料，平緩倒入澆口杯后，澆注機(jī)開始從0?90°傾轉(zhuǎn)澆注。
[0061 ]切割清理:切割鑄件澆冒口，并打磨清理鑄件毛刺及披縫。<