1.本發(fā)明涉及消失模鑄造技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種鋁合金消失模鑄造方法。

背景技術(shù)：

2.消失模鑄造可成型形狀非常復(fù)雜的一體件，特別是內(nèi)腔形狀復(fù)雜，鑄件氣密性，變形量和油道清砂要求高的鑄鋁件，利用其工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)能高，成本低，綠色鑄造的工藝優(yōu)點(diǎn)，去替代工藝落后，環(huán)境污染嚴(yán)重的一些傳統(tǒng)工藝，堪稱是一場(chǎng)工藝革命。但在鑄造過程中，高溫鋁液會(huì)大量吸入空氣中水蒸汽里的氫，而從液態(tài)到固態(tài)時(shí)，氫的溶解度又會(huì)下降19倍之多，過飽和的氫氣泡來不及上浮析出，就在鑄件里形成針孔氣孔；又由于形狀復(fù)雜鑄件內(nèi)腔砂型很難充填緊密，鑄件容易粘砂無法清理干凈；由于泡沫模串強(qiáng)度低容易變形；消失模鑄鋁件容易產(chǎn)生氣孔，變形，清砂不干凈等缺陷。

3.現(xiàn)有專利公開了一種內(nèi)置螺旋盤管水道的鋁合金消失模鑄造工藝，由于內(nèi)部水道形狀復(fù)雜填砂震實(shí)難度大，又由于鋁液中夾雜著大量氫氣，在鑄造過程中極易產(chǎn)生氣泡，而該現(xiàn)有技術(shù)并沒有攻克對(duì)復(fù)雜水道內(nèi)腔震實(shí)成型和對(duì)鋁液進(jìn)行除氣處理的難關(guān)，鑄件內(nèi)腔成型不完整，殘留顆粒達(dá)不到使用要求，并且氣孔多，又由于消失模串強(qiáng)度低，在填砂震實(shí)等過程無法控制其變形量，鑄件變形。鑄件水道粘砂，氣孔，變形成為廢品率高的三大主要問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

4.本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可減少鑄件變形與減少鑄造產(chǎn)生氣孔并內(nèi)腔清砂干凈的鋁合金消失模鑄造方法，可大大降低廢品率。

5.為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

6.提供一種鋁合金消失模鑄造方法，具體步驟如下：

7.s1：將珠粒預(yù)發(fā)泡及熟化；

8.s2：制作鑄件和澆注系統(tǒng)的模片及烘干；

9.s3：組裝模串：將鑄件與澆注系統(tǒng)組合粘結(jié)成模串；

10.s4：將模串浸滲涂料；

11.s5：將模串填砂造型獲取砂型：將砂子往涂覆了涂料的模串中填充后用智能多角度震實(shí)臺(tái)進(jìn)行分段填砂震實(shí)；

12.s6：熔煉：在中頻爐中加入鋁錠進(jìn)行熔化，除渣，變質(zhì)，除氣；

13.s7：儲(chǔ)存：將鋁液輸進(jìn)保溫爐中儲(chǔ)存保溫，對(duì)鋁液二次除氣；

14.s8：澆注：從保溫爐舀出鋁液澆注進(jìn)砂型；

15.s9：取件落砂：待砂型冷卻后取出鑄件，并對(duì)鑄件進(jìn)行水爆清砂；

16.s10：鑄件清理：將鑄件澆注系統(tǒng)除掉，清理鑄件內(nèi)腔及外殼。

17.本發(fā)明的消失模鑄鋁工藝可制造內(nèi)外型腔形狀都非常復(fù)雜的鑄件，且獲得的鑄件氣密性好，變形量小，同時(shí)還具有工藝簡(jiǎn)單，環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。在現(xiàn)有的消失模鑄鋁工藝中，由于

模串的熔融消失是個(gè)吸熱反應(yīng)，導(dǎo)致鑄件成型的澆鑄溫度需要提高到720℃～780℃，鋁液在此高溫下大量吸取周邊環(huán)境的氫氣，容易形成針孔，而本發(fā)明通過對(duì)鋁液在熔煉過程及在儲(chǔ)存過程中全程進(jìn)行除氫氣處理，可去除鋁液中的絕大部分氫氣，因此，可達(dá)到減少或消除鑄件氣孔的目的；由于鋁液從中頻爐往保溫爐中轉(zhuǎn)移時(shí)，難免會(huì)吸入空氣，因此，即使在熔煉過程在中頻爐中已經(jīng)進(jìn)行了一次除氣處理，在保溫爐中還需要再次進(jìn)行除氣處理；現(xiàn)有技術(shù)中為了省事，有時(shí)候會(huì)省略利用保溫爐進(jìn)行保溫這個(gè)步驟，但保溫爐的設(shè)置是必要的，熔化后的鋁液不會(huì)馬上都被澆注完，待澆鋁液暴露在空氣中會(huì)重新吸氣且放置過程中可能引起溫度的下降，因此需要將中頻爐中的鋁液往保溫爐中進(jìn)行保溫及除氣；再者，在澆注之前，本發(fā)明是采用智能多角度震實(shí)臺(tái)對(duì)模串進(jìn)行填砂造型，可具有良好的震實(shí)效果，砂型充填飽滿無死角，鑄件清砂容易不變形。

18.進(jìn)一步地，步驟s1中的珠粒為含有溴化物的泡沫珠粒。

19.進(jìn)一步地，步驟s1中的珠粒的收縮率為0.1％～0.2％。

20.進(jìn)一步地，步驟s2及s3中澆注系統(tǒng)為空心的且壁厚大于4mm且小于8mm，澆注系統(tǒng)中設(shè)有加長(zhǎng)的直澆道和環(huán)形集渣包，環(huán)形集渣包設(shè)于直澆道底部并與其連通。

21.進(jìn)一步地，步驟s3中鑄件與澆注系統(tǒng)粘結(jié)時(shí)形成的粘結(jié)層厚度為0.1mm～0.2mm。

22.進(jìn)一步地，在步驟s4采用了涂層厚度為0.2mm～0.4mm的涂料。

23.進(jìn)一步地，在步驟s5中采用圓珠形砂填充，通過控制智能多角度震實(shí)臺(tái)的震動(dòng)加速度和電機(jī)轉(zhuǎn)速、振幅、運(yùn)動(dòng)角度進(jìn)行復(fù)合運(yùn)動(dòng)，對(duì)砂型進(jìn)行分段填砂震實(shí)。

24.進(jìn)一步地，步驟s5中采用智能多角度震實(shí)臺(tái)在填砂后進(jìn)行砂子震實(shí)處理，將單次震動(dòng)過程分8～12段且垂直方向與水平方向交錯(cuò)進(jìn)行，電機(jī)轉(zhuǎn)速為1000r/min～3000r/min，激震力為15n～30n，單次震動(dòng)時(shí)長(zhǎng)為2min～3min。

25.進(jìn)一步地，步驟s5中砂溫＜50℃，濕度≤35％。

26.進(jìn)一步地，在步驟s6中利用中頻爐的駝峰值在熔化期對(duì)鋁液持續(xù)除氣，在溫度達(dá)到澆注溫度后，再對(duì)鋁液進(jìn)行除渣、變質(zhì)、除氣處理。

27.進(jìn)一步地，在步驟s7中將保溫爐置于保護(hù)氣下儲(chǔ)存待澆鋁液，并進(jìn)行二次除氣。

28.進(jìn)一步地，在步驟s7中的保護(hù)氣為氮?dú)狻鍤饣蚝?，除氣時(shí)長(zhǎng)為5min～20min。

29.進(jìn)一步地，在步驟s7后及在步驟s8后分別進(jìn)行除氣效果檢測(cè)：若測(cè)出樣塊比重≥2.65g/cm3，則除氣合格，進(jìn)入步驟s8，若測(cè)出樣塊比重《2.65g/cm3，則除氣不合格，返回步驟s7進(jìn)行除氣處理。

30.進(jìn)一步地，在步驟s6后及在步驟s7后分別進(jìn)行除氣效果檢測(cè)：若測(cè)出樣塊比重≥2.65g/cm3，則除氣合格，進(jìn)入下一步驟，若測(cè)出樣塊比重《2.65g/cm3，則除氣不合格，返回本步驟進(jìn)行除氣處理。

31.進(jìn)一步地，在步驟s8中，采用了機(jī)器人澆注。

32.進(jìn)一步地，在步驟s9中，通過機(jī)器人夾持可正反連續(xù)旋轉(zhuǎn)的夾具使鑄件落砂及進(jìn)行水爆清砂處理。

33.進(jìn)一步地，在步驟s10中，用高壓水槍或沖擊波對(duì)鑄件內(nèi)腔進(jìn)行清砂處理。

34.進(jìn)一步地，在步驟s10后包括步驟s11：對(duì)鑄件進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試合格后進(jìn)行包裝出廠。

35.進(jìn)一步地，所述步驟s1中模片烘干的溫度為40℃～60℃，濕度≤65％，烘干時(shí)長(zhǎng)為

48h～96h；步驟s4中涂層烘干的溫度為40℃～60℃，濕度為10％～30％，烘干時(shí)長(zhǎng)為24h～48h。

36.與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

37.1.氣孔的消除：

38.(1)采用可抑制氣體進(jìn)入鋁液的含有溴化物的泡沫珠粒，可減少材料發(fā)氣量，從而減少鑄件氣孔；

39.(2)使用薄壁中空的澆注系統(tǒng)，減少模串發(fā)氣量。

40.(3)可使用浸潤(rùn)性和強(qiáng)度均佳的涂料形成超薄涂料層，該涂層不開裂而且透氣性非常好。

41.(4)組裝模串使用發(fā)氣很低的膠粒，并用黏膠機(jī)粘結(jié)，粘結(jié)層厚度可低至近0.1mm，發(fā)氣量很小。

42.(5)采用了圓珠形砂粒，砂型透氣性好，又將型砂在使用前先加熱烘干，防止鋁液從砂型吸氣。砂子加熱到溫度50℃～55℃，濕度《25％，利于降低鋁液澆注溫度。減少其吸氣量。

43.(6)使用中頻爐熔煉，利用它的駝峰攪拌在熔煉過程持續(xù)排氣。

‘

44.(7)使用保溫爐儲(chǔ)存待澆鋁液，并在澆注前再次對(duì)其除氣，保障其含氣量最低。

45.(8)使用機(jī)器人澆注，保障了工藝參數(shù)的有效執(zhí)行，避免了澆注時(shí)鋁液的飛濺和捲氣，減少因不當(dāng)操作導(dǎo)致的廢品。

46.(9)出廠檢測(cè)中，每件必作x光檢測(cè)并記錄，以及氣密性試驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)追蹤分析廢品原因，采取有效措施，保障了氣孔廢品率的減少。

47.上述各步驟相輔相成，達(dá)到消除鑄件氣孔的最終效果，從源頭的珠粒開始管控至最后的鑄件成型，在每一個(gè)步驟中均會(huì)對(duì)鑄件是否產(chǎn)生氣孔有影響，因此，需要對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程的全程管控，少一步則可能導(dǎo)致廢品率大增。

48.2.鑄件變形量的控制：

49.(1)采用了收縮量0.1％～0.2％的珠粒，先天保障了模片的低變形量。

50.(2)用黏膠機(jī)和定位夾具粘結(jié)模串，在工藝過程保障模串的尺寸精度。

51.(3)根據(jù)鑄件形狀對(duì)震實(shí)所需要的條件，利用伺服控制系統(tǒng)分時(shí)段設(shè)定速度和電機(jī)轉(zhuǎn)速，振幅，運(yùn)動(dòng)角度的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，對(duì)砂型進(jìn)行分段充砂震實(shí)，并限制加速度，在模串不會(huì)變形的前提下，充填震實(shí)好砂型。

52.(4)采用熱分布平衡的，底鑄的澆注系統(tǒng)，順序凝固設(shè)計(jì)，取得鑄造應(yīng)力少，鑄件變形量少的效果。

53.(5)鑄件冷卻到200℃～300℃落砂，使用機(jī)器人和夾具取件，避免鑄件高溫塑性變形和取件時(shí)鑄件被碰撞變形。

54.上述各步驟系統(tǒng)控制了生產(chǎn)過程中，會(huì)引起鑄件變形的因數(shù)，抑制了鑄件的變形。

55.3.清砂即落砂及鑄件清理過程，清砂的先決條件是鑄件不粘砂，后天措施是清砂力》砂粒的運(yùn)動(dòng)阻力。

56.(1)采用目數(shù)合適，粒度不要太小的耐高溫高強(qiáng)度型砂，減少鑄件粘砂機(jī)會(huì)。

57.(2)采用耐高溫，高強(qiáng)度的涂料，避免因涂層開裂導(dǎo)致鋁液滲進(jìn)砂型引起粘砂。

58.(3)采用智能多角度震實(shí)臺(tái)震實(shí)砂型，獲得緊密的充型效果，使砂子在承受鋁液充

型壓力時(shí)不會(huì)退縮從而引起涂層開裂，導(dǎo)致鋁液外滲引起粘紗。

59.(4)對(duì)于鑄件內(nèi)腔形狀復(fù)雜，清砂阻力大，采用了高壓水槍或沖擊波清砂。

附圖說明

60.圖1為本發(fā)明一種鋁合金消失模鑄造方法的流程圖；

61.圖2為澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

62.圖3為集渣包的俯視圖；

63.圖4為智能多角度震實(shí)臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖；

64.圖5為帶減速器座的水冷電機(jī)殼鑄件的結(jié)構(gòu)示意圖；

65.圖6為帶減速器座的水冷電機(jī)殼鑄件的爆炸圖；

66.圖7為鑄件經(jīng)x光檢測(cè)的檢測(cè)結(jié)果示意圖。

67.1、澆道；2、集渣包；3、智能多角度震實(shí)臺(tái)；31、加砂斗；32、砂箱；33、振動(dòng)電機(jī)；4、帶減速器座的水冷電機(jī)殼鑄件；41、外殼；42、內(nèi)芯；421、螺旋水道。

具體實(shí)施方式

68.下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。其中，附圖僅用于示例性說明，表示的僅是示意圖，而非實(shí)物圖，不能理解為對(duì)本專利的限制；為了更好地說明本發(fā)明的實(shí)施例，附圖某些部件會(huì)有省略、放大或縮小，并不代表實(shí)際產(chǎn)品的尺寸；對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，附圖中某些公知結(jié)構(gòu)及其說明可能省略是可以理解的。

69.在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語的示意性表述不必須針對(duì)的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。

70.實(shí)施例

71.如圖1所示為本發(fā)明一種鋁合金消失模鑄造方法的實(shí)施例，具體以帶減速器座的水冷電機(jī)殼鑄件4的制造過程為例進(jìn)行說明，帶減速器座的水冷電機(jī)殼鑄件4(下文簡(jiǎn)稱鑄件4)包括一體成型的外殼41及內(nèi)芯42，如圖5和圖6所示，鑄造過程具體步驟如下：

72.s1：將珠粒預(yù)發(fā)泡及熟化；

73.先進(jìn)行珠粒預(yù)發(fā)泡，選用可抑制氣體進(jìn)入鋁液的珠粒，減少鋁液吸氣量。優(yōu)選采用含有溴化物的且收縮率為0.1％～0.2％的泡沫珠粒制作模片，先天保障了模片的低變形量，溴化物可抑制珠粒在熔融過程產(chǎn)生的氣體進(jìn)入鋁液；采用收縮量≤0.2％的珠粒，可保障高精度鑄件4的尺寸精度；預(yù)發(fā)泡的溫度為90℃～110℃，壓力為0.2bar～1bar，時(shí)間為20min～50min,密度為22g/l～26g/l；現(xiàn)有技術(shù)中的珠粒為不含溴化物的泡沫珠粒，發(fā)氣量大，模樣收縮率0.3％～0.5％，鑄件4尺寸收縮量大了2～4倍，波動(dòng)量大了一倍。可控精度較差。又由于精度差了，加工余量需加大，導(dǎo)致鑄件4壁厚加大，鑄件4組織致密度降低。

74.s2：制作鑄件4和澆注系統(tǒng)的模片及烘干；

75.模片成型，蒸汽壓力1bar～2bar，加壓10s～40s，水冷10s～50s。制作的模片密度盡量低，控制模型各處密度均勻度，進(jìn)一步提升鋁液充填效果。優(yōu)選地，模片烘干的溫度為40℃～60℃，濕度≤25％，烘干時(shí)長(zhǎng)為48h～96h；控制模型各處密度均勻度，使密度公差≤1g/cm3；

76.制作設(shè)有中空長(zhǎng)直澆道1且薄壁的澆注系統(tǒng)，具體地，澆注系統(tǒng)的壁厚為大于4mm且小于8mm，澆注系統(tǒng)中設(shè)有加長(zhǎng)的直澆道1和環(huán)形集渣包2，環(huán)形集渣包2設(shè)于直澆道1底部并與其連通。全部澆注系統(tǒng)均采用了薄壁空心結(jié)構(gòu)的澆注系統(tǒng)，因白模材料為泡沫。該材料在接觸高溫鋁液后裂解發(fā)氣，氣體進(jìn)入金屬液會(huì)形成鑄件4里的氣孔。高質(zhì)量鑄鋁件澆注系統(tǒng)重量一般高達(dá)鑄件4重量的50％～100％，因此，薄壁空心結(jié)構(gòu)的澆注系統(tǒng)大大減少了泡沫用量，也就大大減少了型腔的發(fā)氣量。本發(fā)明采用的是具有中空直澆道1的澆注系統(tǒng)進(jìn)行澆注，相比現(xiàn)有技術(shù)中的實(shí)心澆道，在鋁液澆注過程中，鋁液進(jìn)入到膜片前，澆道是必經(jīng)之路，高溫的鋁液會(huì)與實(shí)心的泡沫澆道反應(yīng)，產(chǎn)生大量氣體，此過程也會(huì)致使后續(xù)鋁液澆注產(chǎn)生氣孔，因此，本發(fā)明采用的空心直澆道1可以減少澆注過程中氣體的產(chǎn)生。又由于氫在鋁液中的溶解度隨溫度升高而升高，為減少鋁液吸氣量，降低了鋁液的澆注溫度。見附圖2和圖3，為了防止?jié)茶T溫度降低引起鋁液充填效果降低，采用了特長(zhǎng)的直澆道1，以增加鋁液重力加速度的方法提高澆注速度，得到組織致密的鑄件4；又由于澆注速度快，為防止雜渣隨金屬液卷進(jìn)鑄件4型腔，在直澆道1和型腔之間設(shè)計(jì)采用了特別有效的環(huán)形集渣包2。

77.s3：組裝模串：將鑄件4與澆注系統(tǒng)組合粘結(jié)成模串；

78.消失模鑄件形狀非常復(fù)雜時(shí)，其分型出來的模片數(shù)量也多，因而粘結(jié)層也多，使用的黏膠在澆注時(shí)會(huì)產(chǎn)生氣體，因此，采用發(fā)氣量較低的膠水和黏膠機(jī)，定位夾具，粘結(jié)層單層厚度可控制到低至0.1mm，總發(fā)氣量可大大降低，在工藝過程保障模串的尺寸精度。

79.s4：將模串浸滲涂料；

80.型腔內(nèi)的氣體通過涂層排出，涂層又可以隔開鋁液和型砂的接觸，防止鑄件4粘砂，所以涂層的作用很重要，本步驟中，采用高強(qiáng)度高浸潤(rùn)性的，涂層厚度為0.2mm～0.4mm的涂料，透氣性非常好，大大減少了鑄件4的氣孔和粘砂缺陷。采用高韌度高透氣性的且低粘度涂料，是解決復(fù)雜內(nèi)腔成型和粘砂問題的必要條件，優(yōu)選涂料粘度為450cps～2000cps，將涂料涂覆1層～4層。涂料的厚度及透氣性是工序的關(guān)鍵，與鑄件4成型后是否產(chǎn)生氣孔具有不可忽視的影響。同時(shí)采用耐高溫，高強(qiáng)度的涂料，可避免后續(xù)澆注中因涂層開裂導(dǎo)致鋁液滲進(jìn)砂型引起粘砂，可進(jìn)一步提升后續(xù)落砂及清理的效果。

81.由于鑄件4的外殼41及內(nèi)芯42的形狀都非常復(fù)雜，模串涂料質(zhì)量難以用人工操作去保障，因此，可采用機(jī)器人和夾具按指定的動(dòng)作和參數(shù)去完成模串涂料，具體地，使用機(jī)器人和可以通過連續(xù)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的夾具給模串浸滲涂料，得到均勻完整的合格涂層。

82.進(jìn)一步地，進(jìn)行涂層烘干處理；

83.涂層烘干的溫度為40℃～60℃，濕度≤25％，烘干時(shí)長(zhǎng)為24h～48h。

84.s5：將模串填砂造型獲取砂型：將砂子往涂覆了涂料的模串中填充后用智能多角度震實(shí)臺(tái)3進(jìn)行分段填砂震實(shí)；

85.本發(fā)明是消失模干砂鑄造工藝，砂型采用的是純凈干砂，如果砂子選用得當(dāng)，其砂型(鑄型)透氣性遠(yuǎn)高于各種傳統(tǒng)工藝的空腔鑄型，在本步驟中，采用無灰分的圓珠型高強(qiáng)度的砂粒，并且粒度合適且均勻，有很好的透氣性，砂型排氣效果好。現(xiàn)有技術(shù)中采用的是

不規(guī)則形狀的石英砂，砂型的排氣能力差。按模串各段形狀震實(shí)所需的不同條件，通過控制智能多角度震實(shí)臺(tái)3的震動(dòng)加速度和電機(jī)轉(zhuǎn)速、振幅、頻率、運(yùn)動(dòng)角度分別組合進(jìn)行復(fù)合運(yùn)動(dòng)，填砂震實(shí)，獲得充填飽滿的砂型。

86.進(jìn)一步地，采用目數(shù)合適，粒度不要太小的耐高溫高強(qiáng)度型砂，可減少鑄件4粘砂機(jī)會(huì)，為后續(xù)步驟的落砂及清理做準(zhǔn)備。砂子在使用前先加熱烘干，防止鋁液從砂型吸氣。砂子加熱到溫度50℃～55℃，濕度＜25％，利于降低鋁液澆注溫度，減少其吸氣量。

87.如圖4為智能多角度震實(shí)臺(tái)3，從加砂斗31處添加砂子，加砂斗31底部與砂箱32連通，振動(dòng)電機(jī)33與砂箱32連接，驅(qū)動(dòng)砂箱32進(jìn)行多角度振動(dòng)。對(duì)砂型進(jìn)行分段填砂震實(shí)，將單次震動(dòng)過程分8～12段且垂直方向與水平方向交錯(cuò)進(jìn)行，電機(jī)轉(zhuǎn)速為1000r/min～3000r/min，激震力為15n～30n，單次震動(dòng)時(shí)長(zhǎng)為2min～3min。根據(jù)不同產(chǎn)品鑄件的形狀的不同，需要采用重復(fù)循環(huán)進(jìn)行單次震動(dòng)，具體循環(huán)的次數(shù)視產(chǎn)品鑄件的形狀而定，在震動(dòng)過程中，可以根據(jù)需要調(diào)整單次震動(dòng)的段數(shù)和電機(jī)轉(zhuǎn)速，也可以對(duì)震動(dòng)的方向進(jìn)行及時(shí)地調(diào)整，以滿足將整個(gè)造型的孔隙都填滿砂子。

88.先以單箱震動(dòng)過程分10段為例進(jìn)行說明，電機(jī)轉(zhuǎn)速為1000r/min～2200r/min，激震力為15n～30n，單箱震動(dòng)周期為3min；根據(jù)產(chǎn)品鑄件各段形狀的不同，分10段參數(shù)填砂震實(shí)，可調(diào)參數(shù)為電機(jī)轉(zhuǎn)速，震動(dòng)的方向，加速度，振幅。分段設(shè)計(jì)它們的復(fù)合運(yùn)動(dòng)組合，可滿足模串各段充砂震實(shí)飽滿。

89.該件每段震實(shí)的參數(shù)如下：(振幅1～1.5mm)

90.矢量方向區(qū)域時(shí)間(秒)電機(jī)轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)水平加速度(米/秒2)垂直加速度(米/秒2)1水平2010000.3020.3221水平2020000.4330.1683垂直3020000.0960.1581水平2020000.530.1453垂直3020000.1170.1661水平2020000.5730.1953垂直3022000.1130.1851水平2020000.5320.1723垂直3022000.1230.181水平2020000.5130.1651水平510000.360.142

91.采用智能多角度震實(shí)臺(tái)3，型砂充填效果好，模串復(fù)雜內(nèi)腔充填快速緊密且不變形，產(chǎn)品鑄件不容易粘砂，清砂干凈。現(xiàn)有技術(shù)中大多使用不能執(zhí)行合適的加速度和電機(jī)轉(zhuǎn)速，振幅，運(yùn)動(dòng)角度的復(fù)合運(yùn)動(dòng)的震實(shí)臺(tái)，效果較差，不能成功地制造出帶減速器座的水冷電機(jī)殼鑄件4的內(nèi)芯42上設(shè)置的螺旋水道421。

92.該步驟屬于關(guān)鍵步驟，震動(dòng)效果的優(yōu)劣直接影響到后續(xù)產(chǎn)品鑄件是否會(huì)變形以及是否會(huì)產(chǎn)生氣孔，粘砂。優(yōu)選，采用智能多角度震實(shí)臺(tái)3，利用水平方向震動(dòng)和垂直方向震動(dòng)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)對(duì)砂子進(jìn)行震實(shí)；型砂充填效果好，模串復(fù)雜內(nèi)腔充填快速緊密且不變形，鑄件4不容易粘砂，清砂干凈。進(jìn)一步地，將型砂進(jìn)行加熱，降低型砂的濕度，以降低澆鑄溫度和鋁液吸氣量，利于鑄件4不粘砂，氣孔少。由于采用的珠粒的耐溫有限，需要使加熱后的砂溫＜50℃，濕度≤35％，可達(dá)到較好的填砂造型效果。

93.該步驟中，采用智能多角度震實(shí)臺(tái)3震實(shí)砂型，可獲得緊密的充型效果，使砂子在澆注過程中承受鋁液充型壓力時(shí)不會(huì)退縮從而引起涂層開裂，導(dǎo)致鋁液外滲引起粘紗，為后續(xù)落砂及清理作準(zhǔn)備，進(jìn)一步提升落砂及清理的效果。

94.s6：熔煉：在中頻爐中加入鋁錠進(jìn)行熔化，除渣，變質(zhì)，除氣；

95.在中頻爐中加入鋁錠進(jìn)行鋁液熔煉：熔煉溫度為720℃～780℃；熔煉到鋁液溫度720℃開始精煉；中頻爐利用電磁感應(yīng)加熱，電磁力對(duì)鋁液產(chǎn)生駝峰攪拌，合適的駝峰高度有助于鋁液中的氣體被攪動(dòng)上浮逸出，因此，中頻爐具有一般鋁合金熔煉爐沒有的除氣功能，在本步驟中，采用了中頻爐熔化鋁合金，并在溶液溫度達(dá)到澆注溫度后對(duì)其進(jìn)行精煉除氣，除渣、變質(zhì)處理。現(xiàn)有技術(shù)認(rèn)為駝峰會(huì)把氣攪進(jìn)鋁液，因此一般不考慮利用中頻爐駝峰進(jìn)行除氣。

96.往中頻爐中加入處理劑除渣變質(zhì)后，將純度99.99％的氬氣或氮?dú)馔ㄈ朕D(zhuǎn)子除氣機(jī)對(duì)鋁液除氣，除氣時(shí)長(zhǎng)5min～20min；使用中頻爐熔煉，可以在鋁液熔化期利用其駝峰攪拌不斷地除氣，在鋁液溫度達(dá)到澆注溫度后，再用轉(zhuǎn)子除氣機(jī)進(jìn)行除氣，可以得到含氣量很少的鋁液?，F(xiàn)有技術(shù)中鋁液除氣方法較隨意效果差，鋁液含氣量高。

97.進(jìn)一步地；除氣后進(jìn)行除氣效果檢測(cè)：若測(cè)出樣塊比重≥2.65g/cm3，則除氣合格，進(jìn)入下一步驟，若測(cè)出樣塊比重《2.65g/cm3，則除氣不合格，返回本步驟再次進(jìn)行除氣處理。鋁液里有氣體，不可直接測(cè)，只能把鋁液放在抽真空密閉容器里，氣體被抽出，再測(cè)留下的且凝固了的樣塊比重。

98.s7：儲(chǔ)存：將鋁液輸進(jìn)保溫爐中儲(chǔ)存保溫，對(duì)鋁液二次除氣；

99.熔化后的鋁液不會(huì)馬上都被澆注完，待澆鋁液暴露在空氣中會(huì)重新吸氣，在本步驟中，采用有保護(hù)氣氛的保溫爐把待澆鋁液儲(chǔ)存起來，并在澆注前對(duì)其再次除氣。具體地，在鋁液保溫待澆期間對(duì)鋁液再次用通進(jìn)99.99％氬氣或氮?dú)獾霓D(zhuǎn)子除氣機(jī)除氣。該鑄件4屬于對(duì)氣密性要求高的，型腔形狀復(fù)雜的薄壁鑄件，因此除氣過程尤為關(guān)鍵。

100.進(jìn)一步地，除氣后進(jìn)行除氣效果檢測(cè)：若測(cè)出樣塊比重≥2.65g/cm3，則除氣合格，進(jìn)入下一步驟，若測(cè)出樣塊比重《2.65g/cm3，則除氣不合格，返回本步驟進(jìn)行除氣處理。

101.現(xiàn)有技術(shù)中一般不用保溫爐，會(huì)導(dǎo)致待澆鋁液暴露于空氣吸氣，含氣量高。

102.s8：澆注：從保溫爐舀出鋁液澆注進(jìn)砂型；

103.采用了機(jī)器人操作，保障了澆注工藝參數(shù)的穩(wěn)定執(zhí)行，以及鋁液落點(diǎn)準(zhǔn)確鋁液流動(dòng)穩(wěn)定無飛濺，而現(xiàn)有技術(shù)中通常采用人工進(jìn)行澆注，澆注落點(diǎn)不穩(wěn)定，澆注效果較差，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生較多氣孔。往模串中澆注：在溫度750℃～780℃后舀湯澆注，保證澆注鋁液確實(shí)無氣無渣并達(dá)到設(shè)定的澆注溫度，澆注時(shí)間為0.5min～2min。

104.澆注時(shí)間越短，澆注速度越快，在鋁合金鑄件的鑄造過程中，由于鋁液在澆注至模串過程中容易產(chǎn)生大量氣體，因此，采用中空的高壓頭長(zhǎng)直澆道1可減少模串發(fā)氣量，提升澆注速度。同時(shí)采用底澆，澆道1加環(huán)型集渣包2的設(shè)置，可提升排氣排渣效果。

105.本發(fā)明采用熱分布平衡的，底鑄的澆注系統(tǒng)，順序凝固設(shè)計(jì)，取得鑄造應(yīng)力少，鑄件變形量少的效果。

106.s9：取件落砂：待砂型冷卻后取出鑄件4，并對(duì)鑄件4進(jìn)行水爆清砂；

107.冷卻1.5h～2h后，鑄件4冷卻到200℃～300℃取出鑄件4進(jìn)行落砂，通過機(jī)器人和可以正反多圓周旋轉(zhuǎn)的夾具挾持鑄件4落砂，保障了復(fù)雜內(nèi)腔鑄件4的內(nèi)芯42內(nèi)部砂子順利

抖落，同時(shí)可避免鑄件4高溫塑性變形和取件時(shí)鑄件4被碰撞變形。夾具可以作超過360

°

連續(xù)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，保障了內(nèi)芯42上設(shè)置的螺旋水道421的砂子最大限度被抖落，落砂后再把鑄件4放進(jìn)水池，高溫鑄件4入水產(chǎn)生大量蒸汽，蒸汽把附在鑄件4表面的泡沫裂變成的液體洗出，鑄件4外殼41露出光潔金屬面，此過程被稱作水爆清砂。上述各步驟系統(tǒng)地控制了生產(chǎn)過程中，會(huì)引起鑄件4變形的因數(shù)，抑制了鑄件的變形。

108.現(xiàn)有技術(shù)中大多沒有采用機(jī)器人進(jìn)行取件落砂，更沒有可以作正反連續(xù)轉(zhuǎn)的夾具，而此舉可確保落砂的效果。

109.進(jìn)一步地，進(jìn)行型砂處理：從鑄件4上抖落的砂子，夾雜了各種材料被燒灼后的殘?jiān)曳趾弯X片，溫度偏高，不能直接回用。把用過的砂子全部輸進(jìn)砂處理線，清除垃圾灰分降溫后再回用。

110.s10：鑄件清理：將鑄件4澆注系統(tǒng)除掉，清理鑄件4內(nèi)腔及外殼。

111.把水爆清砂后的鑄件4澆注系統(tǒng)去掉，把鑄件4送進(jìn)拋丸機(jī)，用粒徑0.5mm的不銹鋼丸做拋丸清砂20min～40min，再用高壓水或沖擊波把鑄件內(nèi)水道的殘留顆粒清理干凈。清砂的先決條件是鑄件不粘砂，后天措施是清砂力大于砂粒的運(yùn)動(dòng)阻力。一般的清砂設(shè)備很難清理鑄件4復(fù)雜內(nèi)腔的砂子，取件后用高壓水或沖擊波清理鑄件4內(nèi)芯42的內(nèi)水道可避免鑄件內(nèi)腔中殘留砂子?，F(xiàn)有技術(shù)中只是將鑄件4浸泡于水中或者用普通流動(dòng)水進(jìn)行沖洗，與本發(fā)明采用的高壓水或沖擊波進(jìn)行清砂相比，本發(fā)明對(duì)鑄件4的清理效果更優(yōu)，可以將復(fù)雜的鑄件4內(nèi)芯42的內(nèi)部腔體清理干凈。

112.s11：對(duì)鑄件4進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試合格后進(jìn)行包裝出廠。

113.按客戶對(duì)鑄件的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試合格后進(jìn)行包裝出廠。該件驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)如下：

114.鑄件4公差與機(jī)械加工余量應(yīng)符合“gb/t6414-ct6”的要求。

115.鑄件4表面不允許有冷隔，裂紋，縮孔，和穿透性缺陷和嚴(yán)重的缺失性缺陷，鑄件4內(nèi)部氣孔和缺陷應(yīng)符合“sj-03-049-2018鋁合金壓鑄件標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范”的要求，加工面不允許有氣孔，砂眼存在。

116.鑄件4內(nèi)部的水道氣密性在23℃

±

5℃條件下，測(cè)試壓力0.3mpa，保壓40s,測(cè)試10s，泄漏量≤2.5cm3/min。

117.鑄件4的減速器腔體氣密性在23℃

±

5℃條件下，測(cè)試壓力0.3mpa，零件沉入水中無氣泡泄露。

118.水道內(nèi)腔不允許有大顆粒存在，特別是沙礫。雜質(zhì)顆粒物直徑≤0.4mm,總質(zhì)量《100mg。

119.鑄件4外殼41表面清潔度：?jiǎn)蝹€(gè)零件表面沉淀物最大重量要求《8mg/件，單個(gè)顆粒最大允許直徑《0.8mm，濾網(wǎng)篩孔規(guī)格20um。

120.可采用x光測(cè)量孔洞裂紋等缺陷，檢具測(cè)量尺寸精度合格后再進(jìn)行氣密性試驗(yàn)合格，最終包裝出廠。出廠檢測(cè)中，每件必作x光檢測(cè)并記錄，以及氣密性試驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)追蹤分析廢品原因，采取有效措施，保障了降低氣孔廢品率。

121.以下為針對(duì)上述步驟生產(chǎn)出來的鑄件4進(jìn)行檢測(cè)的數(shù)據(jù)：

122.內(nèi)部復(fù)雜水道件的質(zhì)檢報(bào)告：

123.鑄件一：x光檢測(cè)，沒有直徑≥0.4的缺陷(見附圖7)。

124.顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。技術(shù)特征：

1.一種鋁合金消失模鑄造方法，其特征在于，具體步驟如下：s1：將珠粒預(yù)發(fā)泡及熟化；s2：制作鑄件和澆注系統(tǒng)的模片及烘干；s3：組裝模串：將鑄件與澆注系統(tǒng)組合粘結(jié)成模串；s4：將模串浸滲涂料；s5：將模串填砂造型獲取砂型：將砂子往涂覆了涂料的模串中填充后用智能多角度震實(shí)臺(tái)(3)進(jìn)行分段填砂震實(shí)；s6：熔煉：在中頻爐中加入鋁錠進(jìn)行熔化，除渣，變質(zhì)，除氣；s7：儲(chǔ)存：將鋁液輸進(jìn)保溫爐中儲(chǔ)存保溫，對(duì)鋁液二次除氣；s8：澆注：從保溫爐舀出鋁液澆注進(jìn)砂型；s9：取件落砂：待砂型冷卻后取出鑄件，并對(duì)鑄件進(jìn)行水爆清砂；s10：鑄件清理：將鑄件澆注系統(tǒng)除掉，清理鑄件內(nèi)腔及外殼。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金消失模鑄造方法，其特征在于，步驟s1中的珠粒為含有溴化物的泡沫珠粒。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋁合金消失模鑄造方法，其特征在于，步驟s1中的珠粒的收縮率為0.1％～0.2％。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋁合金消失模鑄造方法，其特征在于，步驟s2及s3中澆注系統(tǒng)為空心的且壁厚大于4mm且小于8mm，澆注系統(tǒng)中設(shè)有加長(zhǎng)的直澆道(1)和環(huán)形集渣包(2)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋁合金消失模鑄造方法，其特征在于，在步驟s4采用了涂層厚度為0.2mm～0.4mm的涂料。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的鋁合金消失模鑄造方法，其特征在于，在步驟s5中采用圓珠形砂填充，通過控制智能多角度震實(shí)臺(tái)(3)的震動(dòng)加速度和電機(jī)轉(zhuǎn)速、振幅、運(yùn)動(dòng)角度進(jìn)行復(fù)合運(yùn)動(dòng)，對(duì)砂型進(jìn)行分段填砂震實(shí)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋁合金消失模鑄造方法，其特征在于，在步驟s6中利用中頻爐的有效駝峰值在熔化期對(duì)鋁液持續(xù)除氣，在溫度達(dá)到澆注溫度后，再對(duì)鋁液進(jìn)行除渣、變質(zhì)、除氣處理。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋁合金消失模鑄造方法，其特征在于，在步驟s9中，通過機(jī)器人夾持可正反連續(xù)旋轉(zhuǎn)的夾具使鑄件落砂及進(jìn)行水爆清砂處理。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金消失模鑄造方法，其特征在于，在步驟s10中，用高壓水槍或沖擊波對(duì)鑄件內(nèi)腔進(jìn)行清砂處理。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金消失模鑄造方法，其特征在于，在步驟s6后及在步驟s7后分別進(jìn)行除氣效果檢測(cè)：若測(cè)出樣塊比重≥2.65g/cm3，則除氣合格，進(jìn)入下一步驟；若測(cè)出樣塊比重<2.65g/cm3，則除氣不合格，返回本步驟進(jìn)行除氣處理。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明涉及消失模鑄造技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種鋁合金消失模鑄造方法，具體步驟如下：將珠粒預(yù)發(fā)泡及熟化；制作鑄件和澆注系統(tǒng)的模片及烘干；組裝模串；將模串浸滲涂料；將模串填砂造型獲取砂型：熔煉；儲(chǔ)存；澆注；取件落砂；鑄件清理。本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可減少鑄件變形與減少鑄造產(chǎn)生氣孔的鋁合金消失模鑄造方法，可大大降低廢品率。廢品率。廢品率。

技術(shù)研發(fā)人員：沈筱嫻 余自 張望曙

受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣州市榮澤模具有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.12.15

技術(shù)公布日：2022/3/8