[发明专利]一种铝合金铸件复合外场干预凝固组织控制方法

说明书

本发明提供了一种铝合金铸件复合外场干预凝固组织控制方法，采用熔模石膏型真空加压铸造，加压同时采用行波磁场和旋转磁场作用；在熔体630~680℃时开启行波磁场，电磁频率为50~80Hz，熔体温度降至580~630℃时，关闭行波磁场，开启旋转磁场，电磁频率为100~120Hz；熔体温度降至550~580℃时，同时开启行波磁场和旋转磁场，电磁频率为150~250Hz。本发明起到破碎枝晶臂、增强微观补缩、细化晶粒、抑制疏松缺陷的效果，提高铸件本体的力学性能。本发明将晶粒细化至20~40μm，铸件内部质量由Ⅱ～Ⅲ级提升至Ⅰ级。

技术领域

本发明涉及一种铝合金铸件的制备方法，主要涉及复合外场干预凝固组织控制方法。

背景技术

随着轻量化和整体化的发展需求，薄壁复杂铝合金铸件在航空航天、兵器、汽车、船舶等领域的应用正越来越广泛，熔模石膏型真空加压铸造是制备该类铸件的不二之选，能够满足最小壁厚0.5mm铸件的整体成形，具有尺寸精度高、表面质量好等特点。但石膏型导热率不足树脂砂型的1/3、金属型的1/5，即使在压力的作用下凝固，冒口的补缩距离有限，枝晶还会过渡生长，重力下充型卷气和析氢严重，导致铸件本体性能低于国标或行标要求，已成为困扰铸造行业的技术难题之一。

目前，国内针对熔模石膏型真空加压铸造的冷却效果差、成形铸件凝固组织粗大的问题也展开了相关研究，主要集中在设置冷铁、补缩冒口、激冷复合铸型制备等方面，并取得了一定的效果，但对铸件的凝固组织改善效果有限。

发明内容

本发明目的在于提供一种提高除气效果、增强补缩、晶粒细化的铝合金铸件复合外场干预凝固组织控制方法。

本发明的目的是通过这样的技术方案实现的：

一种铝合金铸件复合外场干预凝固组织控制方法，采用熔模石膏型真空加压铸造，加压同时采用行波磁场和旋转磁场作用；在熔体630～680℃时开启行波磁场，电磁频率为50～80Hz，熔体温度降至580～630℃时，关闭行波磁场，开启旋转磁场，电磁频率为100～120Hz；熔体温度降至550～580℃时，同时开启行波磁场和旋转磁场，电磁频率为150～250Hz。

上述加压的压力场400～500KPa，保压时间20～30min。

上述铝合金铸件复合外场干预凝固组织控制方法，包括了低真空加高真空的二级真空除气步骤，充型前熔体在50～60KPa的低真空状态下静置5～10min，充型时真空度提升至10～20KPa。

上述铝合金铸件复合外场干预凝固组织控制方法，包括以下步骤：

(1)将精炼好的740～760℃铝熔体转入250～300℃焙烧好的石膏铸型浇包，抽真空至50～60KPa，保压5～10min；

(2)当铝熔体温度降至700～720℃时，以20～30mm/s速度充型；当铝熔体流至铸型底部时，抽真空至10～20KPa，使铝熔体在高真空环境下完成充型；

(3)充型结束后，按照3～5KPa/s加压速率升压至400～500KPa，保压20～30min；

(4)当温度在630～680℃时，开启行波磁场，电磁频率为50～80Hz；熔体温度降至580～630℃时，关闭行波磁场，开启旋转磁场，电磁频率为100～120Hz；熔体温度降至550～580℃时，同时开启行波磁场和旋转磁场发生器，电磁频率提升至150～250Hz；

(5)排气卸压，开启密封盖。

有益效果

1.本发明设计了低真空+高真空的二级真空除气工艺，促进熔体内氢气的析出，减少型腔发气，提升薄壁充型能力，实现ZL114A铝合金的流动性由325～355mm提升至395～420mm，成形铸件针孔度由III～IV级提升至I～II级。