铝(镁)合金真空低压消失模壳型铸造技术

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1、铝(镁)合金真空低压消失模壳型铸造技术蒋文明，樊自田，廖德锋，赵忠，董选普(华中科技大学材料科学与工程学院塑性成型模拟及模具技术国家重点实验室，武汉430074)【摘要】本研究以消失模铸造的泡沫模样为原型，将熔模铸造制壳技术与真空低压铸造成型技术相结合，开发出一种真空低压消失模壳型铸造技术，该工艺具有泡沫模结构设计灵活、收缩小、成本低及熔模精密铸造制壳精度高等特点，同时铸件在真空与低压双重压力下充型和凝固，可以实现复杂薄壁铝(镁)合金零件的精密成形。本文重点研究了以泡沫模样为原型的陶瓷型壳制备工艺、失模焙烧．真空低压铸造工艺等技术，进行了复杂薄壁零件的浇注实践。

2、【关键词l泡沫模样；真空低压铸造；陶瓷型壳；复杂薄壁铸件；铝镁合金1引言随着国内外航空航天、汽车工业的迅速发展，对复杂薄壁的铝镁合金精密铸件的需求颇为急切【¨】。但复杂薄壁铝镁合金铸件在重力下浇注成形难度火，金属液易于氧化燃烧，常出现浇不足、氧化夹杂、铸件性能偏低等缺陷。目前，常采用压力铸造、金属型铸造和砂型铸造等方法生产铝镁合金铸件。压力铸造容易卷气，铸件通常不能进进热处理，且成本较高【5】：金属铸型加工周期长、无退让性和透气性差，铸件易于出现气孔、裂纹等缺陷；普通砂型铸造难以满足表面粗糙度和尺寸精度要求。消失模铸造是大量生产复杂、高精度铸件的新方法，最新研究

3、表明铝镁合金非常适合消失模铸造[6】。但泡沫模样会在浇注过程中产生分解气体，使铸件易产生气孔、夹杂等铸造缺陷，模样分解的吸热通常还使浇注温度较高、液态金属氧化燃烧加剧。388针对以上存在的问题，笔者在大量研究的基础上【7】，以消失模铸迄．j，J泡沫模样为原型，利用熔模铸造制壳技术在原型表面结壳，结合铝镁合金的特点研发出了一种真空低压消失模壳型复合铸造技术，以实现复杂薄壁铝镁合金精密铸件成形。本文进行了真空低压消失模壳型铸造工艺研究，重点扪述了泡沫原型制备、陶瓷型壳制备、失模焙烧、真空低压铸造技术，并成功进行了复杂薄壁零件的浇注实践，证明该技术具有很火的优势和实用

4、价值。2基于泡沫模原型的真空低压消失模壳型铸造技术路线铝镁合金真空低雎消失模壳型铸造技术是将“消失模铸造精密泡沫模样”、“熔模精密铸造制壳技术”、“反重力真空低压铸造成形”多项精密铸造技术结合起来，实现复杂薄壁铝镁合金铸件精密成彤。图1为真空低压消失模壳型铸造流程。制作泡沫原型l_—一原型表面制作陶瓷壳型}_—一泡沫原型脱去}-—-{壳型焙烧获得铸件l‘—_J脱壳、清理l-—-{真空低压铸造成型lI-一壳型装箱顼砂图l真空低压消失模壳型铸造工艺流程较萁他单构铸造方法谆技术具有以下特点：(1)与斗午通熔模精密铸造相比：其特J‘^是泡沫塑荆模料成奉低廉．模样料接组合

5、方便．气化消失容易．克服了熔模铸造模料容易软化而引起的熔模变形的问题．--r以生产较人尺寸帕各种台盒的精南复杂铸件。(2)与消失模铸造相比：可采用较低∞浇注温度．克胜了普通消失模铸造浇“：过程。h囡泡沫模样受热分解带来的气孔、来杂等铸造缺陷。口1与压铸相比：具有投资小、成本低、铸件内在质量好，铸件·、r热处理等优点。(4)与砂型铸造相比：具有铸件的H寸精度高、表面粗糙压好、!F产牢高的优势3泡沫原型的制备高质量的泡沫模砸型‘I：，“高质登铸件的必要条什之一。通过制定合理『『J发泡成型上艺参数，便可制备m强度高、表lH】质量好晌泡沫横样(J芷型上艺参数见表1)，图

6、2所示为泡沫模样。--』见模样表面光滑．轮廊清晰．泡沫模收缩率仪为o．51％。埘于币同大小、形状及复杂程度的泡沫模样，其所需帕成型工艺参数各不相同，因此麻根据具体零仆适当调整J．艺参数．才能获得高质量的泡沫横样。团口I国雾霍卜≥洱一鼍重?童霍霍：1il■r’。i擘1雪雩I■㈤重量量蕈星量量-■‘一．一心譬圈圈■■_阳2泡沫模枰丧1发泡成型T艺参数4铸造用型壳的制备4{型壳涂挂型壳制备足真辛低压消失模壳型铸造工艺较为关键的挂术型壳既要很好的复制泡洙模柑的形状、尺寸牯度殷表『“】光洁艘，叉要具有较高的强度束满足后续的铸遗成型．我们选用熔横钵造精膏制壳技术束制缶特型，

7、采用较少层敬的砖i释腔．水玻璃复弁E2

8、i瓷型壳(2-3崖)，其qI铅箕粉娃涪胶‘州表咖层．销矾士作为背培耐火材剃。制壳过程：将泡沫校样浸入配制好的滁料中，上F、左右转动，使模样寝m∞匀地滁挫层涂料，然后取卅模样空掉多余涂科，进行撤砂、T燃，再制缶下层型壳．反复进行以}，操作．州可获得具有定厚度的复合附瓷型克。复台型壳制蔷的T艺多数见表2所不。谆复台型壳小仪具有较高的表Im质量投强瞳(强度见表3所小)，而且制壳圳期较短、大大简化了现有的制壳工序，井具有鞍低的制壳成木．型壳可完牟满足制镬合金的后续浇注成型．浇7j：过程中束『}{现型壳开裂，跑火的玑象。389幂‘≥

9、=．目．磐o≥表2复合陶