[发明专利]锂合金铸件差压铸造工艺和差压铸造设备

说明书

本发明公开了一种铝锂合金铸件差压铸造工艺，属于合金铸造技术领域，该工艺包括以下步骤：造型：采用砂型材料进行模具造型，形成铸型后，在所得铸型的内、外表面涂覆醇基石墨涂料，以形成涂层；熔炼：采用复合坩埚进行合金原料熔炼，得金属液；浇注：将所得铸型和完成熔炼步骤的复合坩埚安装入差压铸造设备中，设定工艺参数，采用差压铸造法将金属液充填入所述铸型中，所述工艺参数包括：浇注温度为720～740℃，升液速度为60～80mm/s,充型速度为50～70mm/s；待铸件凝固结束后，取出铸件，浇注结束；其中，所述熔炼步骤和所述浇注步骤均采用惰性气体进行保护。该铸造工艺能够利用砂型铸造实现大尺寸铝锂合金的铸造成型。

技术领域

本发明属于合金铸造技术领域，尤其涉及锂合金铸件差压铸造工艺和差压铸造设备。

背景技术

铝锂合金作为一种低密度的轻质铝合金，具有高模量、高比刚度、低密度的优点，其研究应用已经有90多年的历史，目前使用的第3代铝锂合金几乎全部为变形铝锂合金，变形铝锂合金锂含量1wt.％左右，铸造铝锂合金中锂含量2wt.％左右，其材料的刚度较高，在航空航天领域有着广阔的应用前景。

为了满足应用需求，对铸造铝锂合金的研究一直从未间断，但是，铝锂合金铸造技术的发展仍然较为缓慢，采用成型工艺多为重力金属型浇注、真空熔铸等。这类铸造工艺适用的铸件尺寸较小，不适用于生产大型铸件，特别是大直径的薄壁壳体铸件，而适用于铸造此类铸件的砂型铸造工艺在铝锂合金铸造工艺中一直缺乏相关研究，根据公司的实验表明，采用重力浇注工艺铸造铝锂合金铸件，极易产生铸件质量缺陷。因此，为了实现大尺寸铝锂合金铸件的生产需求，急需开发针对铝锂合金的砂型铸造工艺。

同时，铸造铝锂合金的铸造性能主要受锂含量影响较大，锂加入量增加，导致熔炼、铸造成型难度增大，且由于铝锂合金材料中含有锂、铜等元素，熔炼过程容易燃烧、易氧化、偏析、吸氢，在浇注过程中也容易发生燃烧现象，这些因素也影响了铝锂合金铸造技术的发展。

发明内容

本发明的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。

本发明提出了铝锂合金铸件差压铸造工艺和差压铸造设备。解决了大尺寸铝锂合金铸件难以铸造生产的技术问题，通过改进砂型铸造工艺，能够利用砂型铸造实现大尺寸铝锂合金的铸造成型。

本申请一方面公开了一种铝锂合金铸件差压铸造工艺，包括以下步骤：

造型：采用砂型材料进行模具造型，形成铸型后，在所得铸型的内、外表面涂覆醇基石墨涂料，以形成涂层；

熔炼：采用复合坩埚进行合金原料熔炼，得金属液；

浇注：将所得铸型和完成熔炼步骤的复合坩埚安装入差压铸造设备中，设定工艺参数，采用差压铸造法将金属液充填入所述铸型中，所述工艺参数包括：浇注温度为720～740℃，升液速度为60～80mm/s,充型速度为50～70mm/s；待铸件凝固结束后，取出铸件，浇注结束；

所述熔炼步骤和所述浇注步骤均采用惰性气体进行保护。

在其中一些实施例中，铸型和复合坩锅分别置于所述差压铸造设备的上罐体、下罐体中，密封后，同时向所述上罐体和下罐体冲入惰性气体，充气的气源压力为0.8～1.0Mpa，待所述上罐体和下罐体气压达到设定值平衡状态后，断开二者间的气流连通管道连接，然后进行金属液充填。

在其中一些实施例中，所述设定值平衡状态优选为0.65Mpa。

在其中一些实施例中，所述浇注步骤中，金属液填充铸型完成后，打开上罐体，吊出铸型，浇注结束2小时后开箱。