薄壁薄壁鋁合金鑄件的組芯工藝

1產(chǎn)品結構輪廓zl101產(chǎn)品車架（zalsi7mg），化學成分w（%）為：6.5.5ms，0.250.45mg，cu0.2，zn0.3，mn0.35，雜質(zhì)總數(shù)1.1，al余量。力學性能見表1,產(chǎn)品結構輪廓見圖1。產(chǎn)品凈重24kg,毛重32kg,最大輪廓尺寸950mm×275mm×365mm,平均壁厚5mm,最小壁厚4mm,產(chǎn)品要求試漏測試:在溫度≥60℃的水中,型腔在1kPa的空氣壓力下,油道在3kPa的空氣壓力下,保持3min,不泄壓。2制造工藝2.1垂直分型組芯鑄造十二缸附件托架,是風冷發(fā)動機的重要零件。在工藝設計時,制定了2種方案。(1)水平分型砂型鑄造,優(yōu)點是工藝簡單、芯子少、成本低;缺點是油道芯子在自身重力作用下,易造成偏芯、穿幫等鑄造缺陷,型腔內(nèi)排氣不暢,易造成憋氣等。(2)垂直分型組芯鑄造,優(yōu)點是解決了油道芯子偏芯的問題,同時組芯造型大部分是熱芯盒芯子,強度好、配合精度高,有芯頭抽氣裝置,降低憋氣等的產(chǎn)生;缺點是工藝復雜、芯子多、易產(chǎn)生芯子裝配不到位。綜合考慮,采用垂直分型組芯鑄造。產(chǎn)品的內(nèi)外形狀全部由芯子組合形成,技術關鍵在芯子之間的的配合。垂直分型組芯造型由1個鑄鐵底座胎具、1套胎具底部的抽氣裝置、1個主芯殼芯、4個自硬砂芯子、2個高強度熱芯盒油道芯子和8個熱芯盒芯子組成。2.2內(nèi)澆道的設計澆注系統(tǒng)要求不帶入氣體、能充分擋渣、快速平穩(wěn)充型。因此選用底注開放式澆注系統(tǒng),設計2個直澆道。金屬液在型腔內(nèi)勻速上升,澆注時間t為:式中,H為金屬液型腔高度,此處為465mm,ν為鋁液平均上升速度,此處選擇為40mm/s,計算得t≈11.6s根據(jù)Osann公式,計算內(nèi)澆道的最小截面積S:式中,產(chǎn)品毛重m為32kg,鋁合金密度ρ為2.66g/cm3,澆注速度t為11.6s,阻力系數(shù)μ選取0.8,重力加速度g為9.8m/s,平均壓力頭Hp的計算公式:Hp=Ho-P2/2CHo阻流截面以上的金屬壓力頭;P阻流以上的鑄件型腔高度;C鑄件型腔高度。采用底注式,P=C故Hp=Ho-P/2,式中,Ho為465mm,P為365mm,代入以上數(shù)值,計算得出S≈1751.8mm2,考慮產(chǎn)品形狀結構,最后取最小截面積為1800mm2,設2個內(nèi)澆道。由于2個內(nèi)澆道在左右底盤上,該處形狀復雜最后凝固,熱節(jié)處易產(chǎn)生縮松,所以在左右底盤上各設置1個暗冒口。在M處(見圖1),壁厚較大,圓搭子易縮松,設置1個暗冒口。在產(chǎn)品頂端,左右各設置1個明冒口,一方面補縮型腔,另一方面有利于排氣。(冒口位置,見圖2)2.3道開設儲層,把好或排除氣體前在工藝設計時,在底座胎具下安裝了抽氣裝置,抽氣通道開設在底座胎具芯頭處,使型腔內(nèi)的氣體和芯子產(chǎn)生的氣體及時排除,同時在分型面開設出氣槽,并在合箱前烘烤芯子、涂料及型腔等多種措施,消除了憋氣現(xiàn)象。2.4之間裝配干涉和遺忘芯子在裝配過程中,按照從下向上、從左到右的原則順序裝配,防止產(chǎn)生芯子之間裝配干涉和遺忘芯子。在合箱時,側芯要緩慢平穩(wěn)的水平推進,保證主芯芯頭和側芯芯頭的精確配合,防止造成芯子干涉,裝配不到位。精確合箱后,安裝專用夾具,等待澆注。合箱前的裝配3D模擬圖,見圖2。3對鋁溶液的精煉和注入?yún)?shù)的控制3.1爐料、精制劑、變質(zhì)劑的使用熔煉前先將工頻爐、坩堝等熔煉工具預熱到200~300℃,刷好涂料,繼續(xù)加熱到550℃以上使用。所用的爐料、精煉劑、變質(zhì)劑須清潔干燥,并預熱處理,這些措施能有效地控制鋁液增鐵和含氣量的增加。熔煉后的鋁液要進行精煉除氣,加入鋁液總量1.5%~2.0%的無公害變質(zhì)劑,保持10~20min,變質(zhì)后的鋁液溫度調(diào)整到730±10℃澆注。3.2澆注溫度設計通過多次探索性試驗澆注,得出結論,將澆注溫度控制在720±10℃。澆注過程中,遵循慢-快-慢的澆注速度,保證鋁液在型腔內(nèi)勻速平穩(wěn)的上升。4控制和處理熱量4.1水冷卻又保溫采用T6熱處理工藝,滿足對產(chǎn)品性能的要求。熱處理參數(shù):535±5℃保溫2~6h,80~100℃的水冷卻,然后175±5℃保溫2~5h,空冷。固溶處理時裝爐溫度一般控制在300℃以下,升溫速度以100℃/h為宜,固溶處理后,淬火轉移時間控制在8~10s。4.2檢驗工裝的制作在進淬火爐前,使用專用防變形工裝固定,減少變形。淬火完成后,按照圖紙要求,制作專用的檢驗工裝,對產(chǎn)品進行檢驗,若滿足圖紙要求,進行時效處理。若發(fā)現(xiàn)變形,及時校正,檢驗