阅读说明：本技术 一种细化熔模铸件组织的铸造方法 (Casting method for refining investment casting structure ) 是由 徐信锋 王宝兵 范李鹏 姬艳硕 冯港雯 顾辉旺 杨剑 于 2021-06-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种细化熔模铸件组织的铸造方法,包括以下步骤：S1、制备熔模型壳(2)；S2、将熔模型壳(2)加热至预热温度并保温；S3、先用耐火砂(3)覆盖水冷铜模(4)底部,待熔模型壳(2)转移至水冷铜模(4)中后,再用耐火砂(3)填充熔模型壳(2)与水冷铜模(4)之间的间隙；S4、将熔化后的合金液浇注到熔模模壳(2)中；S5、打开进水口(5)的开关,调节压力表(6)数值,对熔模型壳(2)进行冷却,直至温度降至室温；S6、将熔模型壳(2)转移到水冷铜模(4)外,进行清理,取出铸件。本发明方法有助于细化熔模精密铸件的组织,提高其力学性能,在凝固过程中可实现铸件的顺序凝固,提供铸件内部质量。(The invention discloses a casting method for refining a structure of an investment casting, which comprises the following steps: s1, preparing an investment shell (2); s2, heating the investment shell (2) to a preheating temperature and preserving heat; s3, covering the bottom of the water-cooled copper mold (4) with refractory sand (3), and filling the gap between the investment mold shell (2) and the water-cooled copper mold (4) with the refractory sand (3) after the investment mold shell (2) is transferred into the water-cooled copper mold (4); s4, pouring the molten alloy liquid into an investment pattern shell (2); s5, opening a switch of the water inlet (5), adjusting the numerical value of the pressure gauge (6), and cooling the investment shell (2) until the temperature is reduced to the room temperature; and S6, transferring the investment pattern shell (2) to the outside of the water-cooling copper mold (4), cleaning and taking out the casting. The method is beneficial to refining the structure of the investment precision casting, improving the mechanical property of the investment precision casting, realizing the sequential solidification of the casting in the solidification process and providing the internal quality of the casting.)

一种细化熔模铸件组织的铸造方法

技术领域

本发明属于熔模精密铸造技术领域，具体涉及一种细化熔模精密铸件组织的铸造方法。

背景技术

在实际生产过程中，采用普通熔模精密铸造过程生产的铸件往往存在组织粗大，力学性能较低等不足。亚快速凝固是介于平衡凝固和快速凝固之间的一种凝固方式，其冷却速度在10～10³K/s之间。亚快速凝固可以细化合金晶粒、减小第二相的尺寸以及提高溶质元素在基体中的固溶度。

采用水冷铜模冷却的方式对铸件的凝固过程进行控制，可有效细化合金的晶粒，同时降低溶质元素的偏析，减少后续热处理时间。因此，在凝固生产过程中有必要对铸件的凝固过程进行控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种细化熔模铸件组织的铸造方法，解决普通熔模精密铸造生产的铸件组织粗大，力学性能较低的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种细化熔模铸件组织的铸造方法，包括以下步骤：

S1、进行熔模型壳制备；

S2、将熔模型壳加热至预热温度并保温；

S3、先用耐火砂将水冷铜模底部覆盖，待熔模型壳转移至水冷铜模中后，再用耐火砂将熔模型壳与水冷铜模之间的间隙填充紧实；

S4、将熔化好的合金液浇注到熔模型壳中；

S5、打开进水口的开关，调节压力表数值，对熔模型壳进行快速冷却，直至温度降至室温；

S6、将熔模型壳转移到水冷铜模外，进行清理，取出铸件。

优选地，所述水冷铜模内部冷却水的通道为螺旋结构，直径为10～15mm。

优选地，所述耐火砂为石墨砂或石英砂，粒度为16～30目。

优选地，所述水冷铜模底部覆盖耐火砂的厚度为30～50mm。

优选地，所述进水口和出水口的直径与水冷铜模冷却水通道直径相同，进水口在水冷铜模下部，出水口在水冷铜模上部。

优选地，通水冷却时所述压力表的数值控制在0.15～0.25MPa之间。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明的方法可大幅度缩短铸件冷却时间，有效缩短产品生产周期。

(2)本发明的进水口在水冷铜模下部，出水口在水冷铜模上部，通水后铸件下部温度低于铸件上部温度，可实现铸件的顺序凝固，有效避免疏松、缩孔等铸造缺陷。

(3)本发明的方法制造的铸件晶粒细化效果明显，可用于各类熔模精密铸件组织的细化。

附图说明

图1为本发明中的熔模精密铸造方法原理图。

图2为常规熔模精密铸造获得的ZL107铝合金铸件的金相组织图。

图3为本发明实施例中获得的ZL107铝合金铸件的金相组织图。

其中：1-出水口；2-熔模型壳；3-耐火砂；4-水冷铜模；5-进水口(含开关)；6-压力表。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明提供一种细化熔模铸件组织的铸造方法，包括以下步骤：

S1、按工艺要求进行熔模型壳2制备；

S2、按工艺要求将熔模型壳2加热至预热温度并保温；

S3、先用耐火砂3将水冷铜模4的底部覆盖，耐火砂层的厚度为30～50mm，待熔模型壳2转移至水冷铜模4中后，再用耐火砂3将熔模型壳2与水冷铜模4之间的间隙填充紧实，其中水冷铜模4内部冷却水的通道设置为螺旋结构，以水冷铜模4的中心轴为轴环绕设置在水冷铜模4壁面内，水冷铜模4内部螺旋结构冷却水通道的直径为10～15mm；

耐火砂3为石墨砂或石英砂，粒度为16～30目。

S4、按工艺要求将熔化好的合金液浇注到熔模型壳2中；

S5、打开进水口5的开关，调节压力表6数值至0.15～0.25MPa，对熔模型壳2进行快速冷却，直至温度降至室温；进水口5在水冷铜模4下部，出水口1在水冷铜模4上部，进水口5和出水口1分别与水冷铜模4内部冷却水的通道导通，进水口5和出水口1的直径与水冷铜模4冷却水通道直径相同。

S6、将熔模型壳2转移到水冷铜模4外，进行清理，取出铸件。

实施例1

以某熔模精密铝合金铸件为例，牌号为ZL107，具体包括以下步骤：

S1、按工艺要求进行熔模型壳2制备；

S2、按工艺要求将熔模型壳2加热至预热温度并保温；

S3、先用石英砂3将水冷铜模4的底部覆盖，厚度为30mm，待熔模型壳2转移至水冷铜模4中后，再用石英砂3将熔模型壳2与水冷铜模4之间的间隙填充紧实，其中水冷铜模4内部螺旋结构冷却水通道的直径为15mm；

S4、按工艺要求将熔化好的ZL107铝合金液浇注到熔模型壳2中；

S5、打开进水口5的开关，调节压力表6数值至0.25MPa，对熔模型壳2进行快速冷却，直至温度降至室温；

S6、将熔模型壳2转移到水冷铜模4外，进行清理，取出铸件。

图2为常规熔模精密铸造获得的ZL107铝合金铸件的金相组织图。依据上面的工艺方法，制备出了晶粒细小的熔模精密ZL107铝合金铸件(金相组织图见图3)，经测试其铸态随炉拉伸试棒的抗拉强度、伸长率和布氏硬度分别为213MPa、3.6％和82HBS，较常规熔模精密铸造分别增加了16.7％、24.7％和10.3％。

本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知技术。