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1、金属型重力铸造条件下的铝合金铸件生产技术EquipmentManufactringTechnologyNo.10,2011金属型重力铸造条件下的铝合金铸件生产技术王宁国(南京市浦口区江北新城指挥部,江苏南京211800)摘要:为了可靠提高铝制铸件产品的性能和品质,基于金属型铸造热交换的特点,通过制定金属型铸造工艺规范,调整涂料配方等技术方案,控制金属型的预热及上下型的温差,浇注温度与开模时间等工艺参数,达到了提高金属型使用寿命和铸件品质的目的.关键词:金属型;铝合金;铸件;传热;涂料;参数;重力铸造中图分类号:TG221文献标识码:B文章编号:1672—545X(2011】10-0175—0
2、4SuperTigre在1968年左右推出了用于铝制活塞的新材料高硅铝合金【11.现代汽车制造业的发展,对铸件提出了新的要求,即净质量更小,形状更复杂,壁厚更薄,强度更高.由于铝合金的导热性好(比铸铁大3～4倍),密度小(约为铸铁的1/3),热应力小,机械磨损低,目前轻型车采用铝制铸件的总质量占发动机部件的74%闭,而生产通常采用金属型重力铸造.与砂型铸造相比,其抗拉强度可增加lO%20%,伸长率提高约1倍pJ.本文从金属型铸造铸件凝固过程的热交换特点分析人手,通过不断调整铝合金铸件金属型涂料配方和实施成型工艺,解决金属型生产过程中铸件浇不足,开裂,粘模等缺陷,防止金属型网裂,生产组织致密和
3、高力学性能铸件,从而达到提高铝制铸件的产品品质的目的.1金属型铸造简介金属型铸造,是指液态金属在重力作用下,充填至金属制成铸型中,随后冷却,凝固成型获得铸件的一种铸造方法阐.与砂型铸造比较,铸型可以反复使用数百次到数千次,符合联合国环境计划署(UNEP)"绿色"铸造的理念,在技术上与经济上有许多优点[51:1.1优点(1)金属型生产的铸件,其机械性能高,抗蚀性能和硬度亦显着提高;(2)铸件的精度和表面光洁度比砂型铸件高,而且品质和尺寸稳定;(3)铸件的工艺出品率高;(4)铸造生产效率高,易实现机械化和自动化.1_2不足之处不足之处在于:(1)金属型制造成本高;(2)不透气,且无退让性,易造成
4、铸件浇不足,开裂等缺陷;(3)铸造时,铸型的工作温度,合金的浇注温度和浇注速度,铸件在铸型中停留的时间,尤其涂料工艺等,对铸件的品质的影响甚为敏感,需要严格控制.要获得合格的金属型铸件,必须研究金属型铸造铸件凝固过程的热交换特点,制定金属型铸造工艺规范(主要包括金属型的预热,金属型上下型的温差,浇注温度与开模时间等)及相应的涂料工艺问.1铸件凝固过程的热交换特点一般的液态金属浇注后,金属液与金属型界面处的金属液冷却,并将金属型加热,但金属型的内表面温度与其接近的外表面是不同的嘲.这表明在铸件与金属型之间,存在着一个"中间层".产生的"中间层",可能是铸件与金属型之间形成的"间隙层";可能是金
5、属型与铸型产生的"反应层";也可能是金属型表面的"涂料层".为了使研究简化,取该系统某一瞬间的传热过程按稳态传热来研究.收稿日期:2011-o7_21作者简91":::F~(1965--),男,江苏宿迁人,工程师,学士学位,研究方向:从事产业规划及产业推进等工作.174《装备制造技术))2011年第l0期圈1"铸件一中间层一金属型层"传热系统温度分布如图1所示,在一个"铸件一中间层一金属型层"瞬间的传热系统中,根据傅立叶定律,其传热的比热流:gl=Al(￡.一￡i)(1)g2=A2l—t2)(2)g=(t3)(3)式(1),式(2)与式(3)中,q,q,q.分别是铸件,中问层,金属型层的比热
6、流,w/m;A,A:,A.分别是铸件,中间层,金属型层的热导率,w/(m?qC1;,,,分别是铸件厚度的一半,中间层厚度,金属型厚度的一半,m;一t.表示铸件中心到表面的温差,a【=;t,一t2表示中间层温差,c【=;t2一t表示金属型内表面与外表面的温差,℃.某一瞬间按稳态传热条件下,据傅立叶定律金属液冷却时总比热流【4]gg-g:g3蠢'4)入l'入2'入3从总比热流公式(4)可以看出,总比热流q与铸件中心到金属型表面的温差(z.一t.)成正比;与系统热阻'X1+x2+惫)成反比.金属型铸造条件下,金属型的壁厚,合金性质,涂料层厚度,涂料的性质等均可预先确定,因此金属液的传热关键在于中间
7、层热阻.当金属型表面涂^2刷涂料后,其"中间层"即"涂料层",传热过程主要取决于"涂料层"的物理性质(涂料的性质和涂料层厚度).由此可见,为了获得合格的铝合金铸件,必须在金属型的涂料工艺,上下模温度,上下模温差,浇注温度,开模时间等工艺参数上加以调控[51.2涂料喷刷工艺2.1金属型的涂料在金属型铸造过程中,需在金属型的工作表面喷刷涂料.(1)涂料的作用.调节铸件的冷却速度;保护金属型,获得铸件的复杂外形及薄
