[发明专利]一种铝合金、其制成的用于铝合金铸件成形的芯撑及该芯撑的制备

说明书

技术领域

本发明属于铸造领域，涉及特别适用于有承压要求的铝合金铸件铸造成形时使用、也可以用于一般铝合金铸件铸造成形时使用的辅助材料，具体是一种铝合金、其制成的用于铝合金铸件成形的芯撑及该芯撑的制备。

背景技术

铸件生产过程中，砂芯在型腔中主要靠芯头固定，但有时砂芯只靠芯头定位难以稳固，因此在生产中常采用芯撑对砂芯进行加固，以起到辅助支撑的作用。

芯撑在应用中需要关注强度和与铸件本体熔合性两方面的问题。首先，在型腔中铸件未完全凝固之前，芯撑自身应具有足够的强度，不应在型腔中过早熔化而使强度下降引起芯撑对砂芯支撑作用的丧失；其二是芯撑有可能因与铸件熔合不良而引起气孔，或者不熔合，引起铸件断面存在致密性缺陷，因此，原则上有承压要求的铸件应尽量不用芯撑，以免引起渗漏。

现有黑色金属铸造生产中广泛应用的芯撑就材质而言多为铁基金属(钢或铸铁)，表面镀锌或镀铝。对于铝合金铸件生产应用，此类铁基芯撑熔点过高(1200℃-1400℃)，无法与凝固过程中的铝合金基体有效熔合，熔合界面极易发生渗漏，根本无法应用于有承压要求的铝合金铸件。此外，铁基金属芯撑，在型腔中还会产生明显的冷铁作用，很大程度上降低铝合金液的充型能力，造成铸件的成形困难，尤其对薄壁铝合金铸件成形的负面作用非常明显。但是，单纯的选用低熔点材料制造芯撑以增加熔合性也是不可取的，因为熔点过低尽管保证了熔合性并减轻了芯撑的冷铁作用，但是芯撑在型腔中过早熔化，会失去对砂芯的支撑作用而失去芯撑的原有效果。由此可见，芯撑材料的强度和与铸件本体的熔合性是相关于芯撑材料熔点的一对矛盾。其矛盾关系可描述为芯撑材料强度随其熔点增高而增大，但芯撑与铸件本体熔合性会随之下降。

在承压铝合金铸件铸造成形时，使用国家标准规定的常用牌号铸造铝合金(如ZL101、ZL102、ZL105、ZL201等)制成芯撑(如图1所示，该结构为铸造工程应用中通用的芯撑结构)，在铸造型腔中难以在铝合金金属液凝固过程中与其充分熔合，对成形后的铸件打压发现，渗漏现象始终存在。为改善采用上述国标牌号制造的通用结构铝合金芯撑与铝合金铸件本体的熔合性，在现有芯撑结构上加工了螺纹(如图2所示)，但应用后仍然无法满足打压要求。通过研究发现，应用国标牌号铸造铝合金制造的芯撑，在合金液浇入型腔中后，对合金液流始终起到一种分流作用，在液流流经芯撑柱体表面后，液流与芯撑柱体表面接触的界面处存在较大的热量损失，在液流温度下降无法熔合芯撑表面以及液流自身表面张力的复合作用下，液流在芯撑柱面未直接接触液流处无法完全闭合，始终存在微小空隙，在最终成形的铸件中始终存在不致密缝隙，形成冷隔缺陷，无法满足承压要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种熔点合适铝合金及其制成的用于铝合金铸件成形的芯撑，以解决现有技术中承压铝合金铸件成形中芯撑与铝合金铸件本体熔合不佳、始终存在不致密缝隙、形成冷隔缺陷，无法满足承压要求的技术问题，从而提高铸件本体与芯撑熔合界面的冶金结合程度，达到铝合金承压铸件的内部质量要求。

为达上述目的，本发明提供了一种熔点较低的铝合金，该铝合金的组分的质量百分比为：Si：11～13％，Mg：0.15～0.30％，Al：86.7～88.85％。

该铝合金可通过感应电炉熔配，Mg元素通过Al-Mg中间合金加入。该铝合金的熔化温度范围低于铸造铝合金浇注温度(＜600℃)，经处理后表面易于被高温铸造铝合金液熔化并与铸造铝合金基体熔合。

用本发明的铝合金制成的用于铝合金铸件成形的芯撑，包括左侧板1、右侧板2及设置在左侧板1和右侧板2之间、设有横槽3的中间撑板4，该横槽3用于通过型腔内合金液流。

该芯撑的制作方法，包括步骤：

1)按照本发明提供的铝合金的组分熔配该铝合金液；

2)将熔制好的铝合金液浇入尺寸所需的方形锭模制成合金锭，经退火后待用；

3)通过线切割的方法，根据欲制成的芯撑的左、右侧板和横板的壁厚尺寸需求，将铝合金锭切割成薄板；

4)采用冲裁的加工方法加工芯撑中间撑板为梳篦形式，且中间撑板高度不可高于侧壁薄板的高度；

5)采用点焊的方式焊接芯撑主体。