[发明专利]一种铸型温度可控的复合铸造方法

说明书

本发明涉及一种铸型温度可控的复合铸造方法，该方法首先建立铸件、铸型及浇冒口系统的实体模型，同时设计砂型型腔单元和温控单元。型腔单元采用导热系数好的原砂、树脂及固化剂造型，并通过无模铸造精密成形机切削加工或砂型打印成形机打印得到。温控单元采用导热系数良好的金属材料，中间钻孔以安装加热单元和冷却水管道，浇注前后温控单元可根据需要实现加热或快速冷却。最后将砂型型腔单元、浇冒口系统及温控单元进行组装得到铸型，浇注后得到铸件。该方法可以避免薄壁铸件浇不足或冷隔等，取代后续热处理工序，降低制造成本，节约原材料消耗，大幅度缩短制造周期。另外，该方法可以改善铸件金相组织，提高力学性能，最终获得高质量铸件。

技术领域

本发明属于铸造技术领域，具体涉及一种铸型温度可控的复合铸造方法；本发明适用于铝合金、铸铁等材质的单件小批量生产和零部件快速开发试制。

背景技术

铸造是获得机械产品毛坯的主要方法之一，是机械工业重要的基础工艺，广泛应用于航空航天、动力机械等装备制造业；高端装备迫切需要多品种、小批量、轻量化、整体化的高质量铸件，提出了高效率、高性能、高精度等迫切需要。

传统砂型铸造应用广泛，需要制作木模/金属模，存在生产工序多，工艺流程长，制造周期长；铸造尺寸精度低、质量稳定性差、单件小批生产废品率高；材料消耗大，环境污染等问题；特别对于复杂薄壁铸件容易出现冷隔、浇不足等铸造缺陷。金属型铸造的复用性好，可“一型多铸”，节省了造型材料和造型工时；但金属型设计、制造、使用及维护要求高,工艺要求严格，不适用于单件小批量铸件生产；并且金属型无退让性、透气性，易造成铸件产生裂纹或铸铁件白口等缺陷。

另外，随着市场全球化以及竞争的不断加剧，产品更新换代的速度不断加快，新产品的开发研制周期短、批量小、精度高成为必然趋势；现有技术中的砂型铸造、金属型铸造在浇注凝固过程的铸型温度场不能达到分时、分块控制，难以得到高质量精密铸件。

本发明的目的在于提供一种铸型温度可控的复合铸造方法，该方法省去模具制造环节，周期缩短，铸件质量提高；解决了铝合金、铸铁等单件小批量生产及快速开发试制的快速化、高质量的制造需求。

发明内容

为了克服传统的砂型铸造和金属型铸造所带来的各种缺陷，本发明提供了一种铸型温度可控的复合铸造方法，适用于单件、小批量铸铁、铸铝合金等材质的高质量铸造；通过该方法可以避免薄壁铸件浇不足或冷隔等现象发生，取代后续热处理工序，降低制造成本，节约原材料消耗，大幅度缩短制造周期；另外，通过该方法可以改善铸件金相组织，提高力学性能，最终获得高质量铸件。

本发明提供的铸型温度可控的复合铸造方法，其主要步骤包括：

a) 利用三维CAD造型软件建立铸件实体模型；

b) 根据铸件几何结构特征设计铸型及浇冒口系统，铸型设计包括砂型型腔单元和温控单元，建立铸型及浇冒口系统的实体模型；

c) 采用导热系数好的原砂、树脂及固化剂配置砂块，通过数字化无模铸造精密成形机切削加工或数字化砂型打印成形机打印出所需的砂型型腔单元和浇冒口系统；

d) 根据建立的温控单元三维实体模型，采用导热系数良好的金属材料加工出所需的温控单元；

e) 将加工好的砂型型腔单元、浇冒口系统及温控单元进行组装，得到待浇注铸型；

f) 配置所需金属溶液，确定浇注温度，并根据复合铸造工艺要求将温控单元加热至所需温度，最后完成铸型的浇注；

g) 铸型浇注完成后，根据复合铸造工艺要求立即对需要激冷的温控单元通入循环冷却水或液氮，以加大铸型的局部冷却速度；

h) 需要后期热处理的铸件，可根据复合铸造工艺要求，在铸件温度冷却至100-200℃时通过温控单元加热至一定温度进行定时保温；