[发明专利]一种多层隔热保温型浇包及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于铝合金熔体浇注的多层隔热保温型浇包及其在铸造过程中的使用方法，特别适合于大尺寸或镶嵌结构复杂薄壁铝铸件。

背景技术

在航空航天、武器装备、汽车、船舶等领域，随着轻量化、精益化的趋势日益明显，零部件逐步向着复杂、整构、薄壁、集成方向发展，而其中的两类铸件——大型复杂薄壁铝合金铸件和镶嵌结构复杂薄壁铸件获得越来越广泛的应用。大型复杂薄壁铝合金铸件由于具有轮廓尺寸大（最大1.5m左右）、薄壁（最薄2.5mm左右）等特点而很难实现完整充型，镶嵌结构复杂薄壁铸件尽管尺寸相对较小，但由于壁厚较薄且内嵌异质结构，浇注时异质结构（如钢质管架，预热300℃左右）相对铝液温度（720℃左右）较低，同样容易出现浇不足现象。

真空加压铸造工艺通过真空条件下浇注、加压条件下凝固能够大幅提高铝液的充型能力，目前已在多种产品上实现应用。以150kg的浇包为例，通常从铝液熔炼结束并转入浇包、到将浇包吊装入浇注机，再到封闭舱门抽真空至设定真空度（约-0.08~-0.095MPa），需要约1.5min~2.5min，如果真空泵等设备能力不足，时间可能会进一步延长。常常出现浇注温度已到但真空度未到的情况，如果等待真空度达标，则可能出现浇不足甚至未浇先凝现象。

上述情况下，要保证铝液温度满足浇注需要，必然要大大提高合金熔炼温度，而过高的熔炼温度将使铝熔体吸氢量、烧损率急剧增加，恶化铸件质量，不利于生产成本的降低。

要解决上述问题，必须控制铝液的熔炼温度，而其核心就是改善浇包的隔热保温效果，减小铝液降温。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种真空加压铸造条件下用于铝液浇注的多层隔热保温型浇包。

本发明的目的是这样实现的，一种真空加压铸造条件下用于铝液浇注的多层隔热保温型浇包，其特征在于包括以下三个组成部分：剖面为多层复合结构的主体浇包（1）、可通过齿轮传动实现浇包旋转浇注的转轴（2）以及可实现熔体顶部隔热保温的浇包盖（3）。

上述主体浇包（1）外形呈杯形，由外向内依次为：不锈钢外壁（4）、纤维棉隔热层（5）、复合隔热层（6）、不锈钢内壁（7），各层呈紧密贴合状态。其中，上述复合隔热层包括：铝箔-纤维布复合层（8）和不锈钢箔-纤维布复合层（9），由外向内依次包裹在不锈钢内壁（7）上。

上述铝箔-纤维布复合层（8）由不同层数的0.025mm厚单面光软性铝箔（10）与13×14玻璃纤维布（11）按照“ABAB”的交替方式直接热压复合而成，复合时确保铝箔光亮面均朝向浇包中心。

上述不锈钢箔-纤维布复合层（9）由不同层数的0.03mm厚不锈钢箔（12）与13×14玻璃纤维布（11）同样按照“ABAB”的交替方式热压复合而成。

上述转轴（2）通过焊接与主体浇包（1）外壁连为一体，沿浇包中心面对称分布，一端通过齿轮（13）与浇注机传动装置连接，另一端支撑辅助转动的轴承（14），浇包借助该转轴在浇注过程中实现0~120°的可控速转动，从而保证铝液的平稳充型。

所述浇包盖（3）由薄不锈钢板加工、组焊而成，与上述主体浇包（2）口部内、外形吻合，一侧开口方便浇注，中心为复合隔热层，与浇包内部复合隔热层（6）完全相同，不锈钢箔-纤维布复合层位于下侧，且需确保浇包盖安装后铝箔光亮面均朝向浇包中心。同时，浇包盖侧壁设置挂钩（15），与浇包口部外壁固定环（16）配合实现浇注过程中浇包盖的牢固覆盖。

依据浇包的容量大小，浇包复合隔热层等结构的主要参数选择见表1。

表1 不同规格浇包的主要结构参数选择

注：(1+1)代表单层铝箔（或不锈钢箔）+单层纤维布。

本发明的另一个目的在于提供一种上述浇包用于复杂薄壁铝合金铸件真空加压铸造工艺下铝液浇注的使用方法。

本发明的另一个目的是这样实现的，一种上述多层隔热保温型浇包用于复杂薄壁铝合金铸件真空加压铸造工艺下铝液浇注的使用方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步，熔炼铝合金，熔炼量不小于实际需要量的1.5倍，同时在150~250℃干燥箱内预热主体浇包及浇包盖，预热时间15~30min；

第二步，取出主体浇包及浇包盖，在主体浇包内壁及浇包盖下底面均匀喷涂铝合金通用隔热保温涂料（17），涂层厚度约0.3~0.5mm，喷涂结束放回干燥箱继续预热至150~250℃保温；

第三步，裁剪5×5玻璃纤维布，制作与主体浇包内壁形状吻合的纤维布内衬（18），并用耐热石棉绳缝合好，待用；