[发明专利]金属型可透气铸造法及其所用金属模

说明书

本发明涉及铸造领域，特别是一种金属型铸造法。

现有的常用铸造方法有砂型铸造法和金属型铸造法。砂型铸造法的主要缺点是铸件的尺寸精度差、表面光洁度低，而且每次铸造都需复杂繁琐的翻砂造型。现有的金属型铸造法是采用金属模具进行铸造，由于型壁无透气性，而另设排气系统，从而合金充型能力低，充填性差，较大平面不易复制得光滑。所以该法所能铸造的铸件尺寸小，而且只限于铸造合金或黑色金属批量大的零件。对于轻合金、铜合金一般仅限于铸造几十公斤以下的铸件，不能用于铸造材质为T₁或T₂，重量为100公斤以上或体积为700×320×80以上的中等复杂的结构件。

本发明的一个目的是提供一种新的金属型铸造方法，该方法克服了现有的砂型铸造法和金属型铸造法存在的上述缺陷。

本发明的另一个目的是提供一种上述方法所用的金属模。

本发明的铸造法为将熔融金属浇入带填充有透气性耐热材料的孔的金属模中而铸造成型。

本发明方法中的孔的孔径优选为7.5-10mm，模壁开孔率优选18-38％。所述透气孔的填充特别优选为用型砂堵住所述孔的两端，用石棉绳或金属丝或金属屑填塞所述孔的中部。所述型砂内表面需压平以免降低铸件质量。

本发明的铸造法所用的金属模包括有模腔的模体，模体上的浇口和冒口，模体壁上的通孔，孔内填充有透气性耐热材料。

本发明的方法充分发挥了金属型铸造法之所长，又避其所短，同时又吸收了砂型的透气性能好之优点。用本发明方法，铸件体积、重量均不受限制，例如可生产高达100Kg至几吨重的大铜瓦和集电环。用本法铸造的铸件内在质量比各种绝热铸型铸件和无透气性金属型的铸件高，结晶细小，组织更致密，耐水压气压性能良好。铸铁、铸钢、铸铜、铸铝、锌基合金的抗拉强度可提高25％-30％，伸长率可增加30-50％，表面激冷层的硬度和抗蚀性也显著提高。本方法应用在纯铜铸造和合金铜的大型轴瓦的铸造上，效果特别理想。

作为特种铸造之一的“金属型铸造法”已存在数百年，但正如机械工业出版社出版的1993年8月版《铸造技术数据手册》和1995年3月第二次印刷的《铸造手册》所记载，“型壁无透气性”一直是其基本特点。本发明突破了这一传统做法，将型壁改为带填充有耐热材料的透气孔的新的结构，得到了令人意料不到的效果。由于金属型可透气铸造法冷却速度快，具有激冷效果，使铸件精细化，组织严密，从而提高了铸件的力学性能，同时也缩短了铸造时间并加快了铸型的周转速度，提高了生产率。本法具有良好的透气性，排气性能好，提高了铸件内在质量和表面光洁度，不再另设排气系统，降低了成本，同时避免了使铸件产生浇不足、外形轮廓(花纹字迹)不清晰、气孔等缺陷。本发明特别是为铸造重有色金属产品提供了简便易行、省工、省料、省费用且产品质量高的理想高效铸造方法。由于可专门用于贵重金属铸造，金属模加工费用相对成本低，20-50次批量可采用，扩大了使用范围。本法与砂型法相比，铸型壁无溃散性，同时减小浇口、冒口的尺寸，液态金属利用率高，减轻了劳动强度，工场面积可减小一半，减少气尘等有害因素，改善了劳动环境，铸件尺寸精确度高、光洁度高，无缩面、缩孔，无缺陷和浇不足等弊端，成品率达98％以上，同时无粘砂层，加工余量减少，切削加工效率提高，有色金属铜产品可不经加工直接作为成品使用。

本发明的方法对于热裂倾向较大的铝或镁基合金的铸造，也能得到较好的效果。

下面通过实施例进一步说明本发明。实施例：

用本法铸造1800KVA铁合金炉用水冷式导电铜颚板(简称铜瓦)。首先按常规方法根据所要铸造的铜瓦的形状和尺寸制造铸铁模具和型芯。然后除安型芯处外，将模四壁和底部钻上直径10mm的通孔，距为40×40(mm)或45×50(mm)，使其开孔率为20％，孔数约300个，模盖凸形部位背面将部分孔上部扩大至φ20mm。将石棉绳、铜丝或铜屑塞入所述孔中，孔两端用硅砂堵住，压平。将预制好的U型或蛇型冷却管定位安放于模具内，再合箱紧固。整个模具为上、下箱组合式，金属型芯用螺丝固定到模腔内的预定位置。用水玻璃或石墨粉涂敷模具内表面，然后将二百多公斤熔融的铜从浇口注入模腔中，成型后，开箱取出产品。

产品经检验无缩面、缩孔或气孔，精度在3以上，水气压试验在5kg/mm²无渗漏，内在质量密度接近8.8g/cm³。