[发明专利]复杂薄壁中空铝合金航空件的熔模铸造工艺

说明书

本发明属于熔模铸造工艺技术领域的复杂薄壁中空铝合金航空件的熔模铸造工艺，采用3D打印方式制作水溶性陶瓷芯，将水溶性陶瓷芯涂覆有机防水涂料并烘干；根据铸件外形制作射蜡模，将水溶性陶瓷芯置入射蜡模内，合模后将蜡料射入射蜡模内，形成蜡模，在蜡模上涂敷石膏浆液，待石膏浆液硬化后，加热脱蜡并焙烧得到石膏铸型，采用真空浇注、增压凝固的方法将金属液浇注进石膏铸型内得到铸型，最后将铸型放入清水中将水溶性陶瓷芯溶解去除即可得到所需的复杂薄壁中空铝合金航空件。本发明通过将水溶性陶瓷芯和石膏型铸型相结合，解决了石膏型铸型狭长内腔的下沉问题，通过真空浇注和增压凝固，降低了铸件中疏松、冷隔和热裂纹的形成。

技术领域

本发明属于熔模铸造工艺技术领域，具体地，涉及复杂薄壁中空铝合金航空件的熔模铸造工艺。

背景技术

随着国防工业的发展,在铝合金铸造领域里出现了许多大型、复杂、薄壁的中空的铝合金铸件，飞机辅助动力装置进气系统的风门框结构就是一种复杂的薄壁中空铝合金航空件，现有的复杂薄壁中空铝合金航空件制作工艺不规范，利用现有技术制作飞机辅助动力装置进气系统的风门框结构的过程中，石膏模型狭长内腔容易下沉，且熔体易出现疏松、冷隔和热裂纹，由此，亟需对复杂薄壁中空铝合金航空件的熔模铸造工艺加以改进。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供的复杂薄壁中空铝合金航空件的熔模铸造工艺，包括如下步骤为：

(1)采用3D打印方式制作水溶性陶瓷芯，所述水溶性陶瓷芯与所需铸件中内腔结构复杂、细孔难于成形及型芯难以清理处的型腔形状一致，所述水溶性陶瓷芯材料组份包括食盐、电熔刚玉和粗制聚乙二醇。

(2)将水溶性陶瓷芯放置在电烤箱中以5～10℃/h的速度加热到180～190℃，并保温60分钟后出炉，空冷至室温后，在所述水溶性陶瓷芯外表面涂覆有机防水涂料并烘干待用。

(3)根据所需铸件的外形制作射蜡模，将所述水溶性陶瓷芯置入射蜡模内，合模后由射蜡口将蜡料射入射蜡模内，形成蜡模，冷却至室温打开射蜡模，取出包覆有水溶性陶瓷芯的蜡模。

(4)在所述蜡模上涂敷石膏浆液，待石膏浆液硬化后，以每小时升温10～20℃的速率加热升温至190～200℃，保温2～3h，然后再以每小时升温40～45℃的速率加热升温至500℃，焙烧脱去蜡模，保温1h，再以50～60℃的速率加热升温至600℃～700℃，保温2h，得到石膏铸型。

(5)采用真空浇注和增压凝固的铸造方法，将步骤(4)所得的石膏铸型置于550～600℃保温条件下抽真空，当真空度抽至0.18～0.20Kpa时，向石膏铸型中缓慢浇注熔化的金属液，浇注完成后对石膏铸型进行增压处理使之凝固补缩，凝固补缩后再保持加压状态1～1.5h，冷却后去除模壳，得到铸件，通过真空浇注、增压凝固可提升熔体的流动，形成熔体的顺序凝固。

(6)将步骤(5)得到的铸件浸入清水中，将水溶性陶瓷芯溶解去除即可得到所需的复杂薄壁中空铝合金航空件。

优选的，步骤(1)中所述水溶性陶瓷芯材料组份的重量百分比为：食盐65％、电熔刚玉10％和粗制聚乙二醇25％，以保证水溶性陶瓷芯具有较好的强度和水溶性。

优选的，步骤(5)中，所述增压处理时压力为0.4～0.45Mppa，以获得稳定的顺序凝固过程。

本发明还包括能够使该复杂薄壁中空铝合金航空件的熔模铸造工艺正常进行的其它步骤，均为本领域的常规技术手段，另外，本发明中未加限定的步骤均采用本领域中的常规技术手段。

本发明的有益效果是：本发明通过将水溶性陶瓷芯和石膏型铸型相结合，实现复杂薄壁中空铝合金航空件的复杂狭长内腔的成形，解决了石膏型铸型狭长内腔的下沉问题，通过真空浇注和增压凝固技术，提升熔体的流动，形成熔体的顺序凝固，增加了铸件凝固过程的补缩能力，降低了铸件中疏松、冷隔和热裂纹的形成，提高了铸件的冶金质量。