本發(fā)明涉及的是一種大尺寸鎂合金扁平結(jié)構(gòu)件的鑄造工藝方法，具體是針對鑄造鎂合金結(jié)構(gòu)件，通過合理的設(shè)計澆注系統(tǒng)、補(bǔ)縮冒口、澆注參數(shù)，獲得高質(zhì)量、無缺陷鑄件。

背景技術(shù)：

與鋼鐵材料相比,鑄造鎂合金具有體積質(zhì)量小、比強(qiáng)度高、抗蝕性好、切削加工性能良好及鑄造性能優(yōu)良等特點(diǎn)。在產(chǎn)品上為了減輕結(jié)構(gòu)重量，提高產(chǎn)品使用性能，越來越多的零部件采用了輕質(zhì)材料，鎂合金在航天航空上的應(yīng)用越來越廣泛，大型鎂合金零件需求量也越來越大。

對于大型鎂合金扁平結(jié)構(gòu)件，其尺寸大、壁厚薄，且通常為I類鑄件，對鑄件的內(nèi)部質(zhì)量要求高，在鑄件生產(chǎn)過程中容易產(chǎn)生欠鑄、夾渣、裂紋等缺陷，合格率低下。因此，對于大型鎂合金扁平結(jié)構(gòu)件,要獲得高質(zhì)量鑄件，其鑄造工藝的合理設(shè)計十分重要。

另外，對于大型鎂合金扁平結(jié)構(gòu)件，其熱處理變形也是一個難題，由于產(chǎn)品尺寸大，在熱處理過程中容易產(chǎn)生翹曲的現(xiàn)象，通過校正也難以保證最終尺寸是否足夠。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服大型鎂合金扁平結(jié)構(gòu)件合格率低下的問題，通過長期的生產(chǎn)實(shí)踐和工藝總結(jié)，提出一種扁平結(jié)構(gòu)件的鑄造工藝方法，能有效解決大型鎂合金扁平結(jié)構(gòu)件在生產(chǎn)過程中容易產(chǎn)生欠鑄、夾渣、裂紋等鑄造缺陷以及其熱處理變形的問題。

為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種大尺寸鎂合金扁平結(jié)構(gòu)件的鑄造工藝方法，包括如下步驟：

步驟一、澆注前的制備；

采用砂型鑄造，重力澆注，分為上下兩箱造型；

在鑄件的上平面設(shè)置加工余量，下平面設(shè)置加工余量；

澆注系統(tǒng)采用澆道，以保證澆注時合金能充分流動；

在鑄件角上設(shè)置補(bǔ)縮冒口，以保證該處厚壁打孔位置無鑄造缺陷；

在鑄件內(nèi)徑的交接處設(shè)置補(bǔ)縮冒口，共8個，分布在鑄件八個角上，以保證該處的補(bǔ)縮效果；

在鑄件的內(nèi)澆道前設(shè)置補(bǔ)縮冒口，以保證該處的補(bǔ)縮效果；

在鑄件八個角的地面設(shè)置L1成形冷鐵，以提高該厚壁處的冷卻速度；

在鑄件內(nèi)澆口前的位置設(shè)置澆口前冷鐵，以減少澆口前的熱量集中；

在鑄件下表面設(shè)置底面冷鐵，以保證鑄件按照從下往上的方式順序凝固；

步驟二、熔煉澆注；

2.1 配料：配取ZM6合金，Nd量以2.5%計算，Zn量以0.5%計算，Zr量以1.0%計算，其余為鎂量，要驗(yàn)算Fe、Si含量：Fe﹤0.01%、Si﹤0.01%；

2.2 加料：將坩堝加熱到400℃～500℃，然后加入熔劑，再向坩堝內(nèi)加入爐料，加料次序：未重熔的回爐料 → 重熔的回爐料 → 鎂錠；

2.3 升溫：將合金液熔化并升溫，若中間過程有局部燃燒，立即撒上熔劑，溫度升至760℃～780℃時依次加入Zn錠、Mg-Nd中間合金和Mg-Zr中間合金；

2.4 精煉：合金液溫度降到750℃～770℃時用攪拌器進(jìn)行精煉；

2.5 靜置：將合金液升溫至800℃，靜置8分鐘～10分鐘后澆注；

2.6 澆注：澆注溫度為7500℃，降溫澆注；

2.7補(bǔ)澆冒口： 當(dāng)合金液升至冒口三分之一高度時，以730℃合金液補(bǔ)澆冒口1次。

本發(fā)明大尺寸鎂合金扁平結(jié)構(gòu)件鑄造工藝方法，由于采取上述工藝措施，實(shí)現(xiàn)了大尺寸鎂合金扁平結(jié)構(gòu)件的鑄造，其各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計要求，取得了鑄件無裂紋、無縮孔缺陷、質(zhì)量優(yōu)良等有益效果。

附圖說明

圖1 是大尺寸鎂合金扁平結(jié)構(gòu)件的主視圖；

圖2是大尺寸鎂合金扁平結(jié)構(gòu)件的A-A剖視圖；

圖3是大尺寸鎂合金扁平結(jié)構(gòu)件的B-B剖視圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。

圖1~圖3是應(yīng)用本發(fā)明方法制造的大尺寸鎂合金扁平結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)圖及工藝圖。圖1是大尺寸鎂合金扁平結(jié)構(gòu)件的主視圖；圖2是大尺寸鎂合金扁平結(jié)構(gòu)件的A-A剖視圖；圖3是大尺寸鎂合金扁平結(jié)構(gòu)件的B-B剖視圖。圖1~3中：1、結(jié)構(gòu)件上表面；2、結(jié)構(gòu)件下表面；3、結(jié)構(gòu)件筋條；4、冒口M1；5、冒口M2；6、冒口M3；7、內(nèi)澆道；8、橫澆道；9、直澆道；10、鋼絲棉；11、鐵皮過濾網(wǎng)；12、冷鐵L1；13、冷鐵L2；14、冷鐵L3

如以上附圖所示，欲采用本發(fā)明方法鑄造的最大的大尺寸鎂合金扁平結(jié)構(gòu)件的輪廓尺寸為：1300×1000×80(mm)（長×寬×高），其為扁平結(jié)構(gòu)件，上平面壁厚為6mm（圖示中1），下平面壁厚為8mm（圖示中2），中間部分加強(qiáng)筋為6mm（圖示中3）。

上述鑄件要求無縮孔、裂紋、冷隔等鑄造缺陷，內(nèi)部質(zhì)量達(dá)到HB7780中I類鑄件要求，鑄件進(jìn)行熒光檢測。本發(fā)明一種大尺寸鎂合金扁平結(jié)構(gòu)件的鑄造工藝方法根據(jù)上述要求，采取如下的工藝步驟：

步驟一、澆注前的制備

澆注前，工藝設(shè)計采取了以下措施：

1.1鑄造方法為砂型鑄造，重力澆注，分為上下兩箱造型（見圖1）；

1.2在鑄件的上平面設(shè)置加工余量6mm，下平面設(shè)置加工余量5mm；

1.3鑄件收縮率設(shè)計為1.1%；

1.4設(shè)計澆注溫度為750℃，保證鑄件的充型完整；

1.5澆注系統(tǒng)采用扁平式內(nèi)澆道7，在左右兩側(cè)各有6根，并位于上箱，以保證澆注時合金能充分流動，不會因金屬液冷卻過快出現(xiàn)欠鑄的現(xiàn)象，其尺寸為30×25(mm)(寬×高)；

1.6澆注系統(tǒng)采用梯形橫澆道8，其尺寸設(shè)計為40×35×40(mm)(上端×下端×高)；

1.7澆注系統(tǒng)采用圓形直澆道9，其尺寸設(shè)計為?22mm，斜度為1°。

1.8在鑄件角上設(shè)置M1補(bǔ)縮冒口4，以保證該處厚壁打孔位置無鑄造缺陷，共8個，分布在鑄件八個角上，其尺寸為50mm（長）×60mm（寬）×200mm(高)，寬度方向斜度 ：6°；

1.9在鑄件內(nèi)徑的交接處設(shè)置M2補(bǔ)縮冒口5，以保證該處的補(bǔ)縮效果，避免出現(xiàn)縮孔縮松，共4個，其尺寸為80mm（長）×40mm（寬）×200mm(高)，寬度方向斜度 ：6°；

1.10在鑄件的內(nèi)澆道前設(shè)置M3補(bǔ)縮冒口6，以保證該處的補(bǔ)縮效果，避免由于澆口前熱量高，溫度下降慢，產(chǎn)生縮孔縮松，共12個，其尺寸為100mm（長）×40mm（寬）×200mm(高)，寬度方向斜度 ：6°；

1.11在鑄件八個角的地面設(shè)置L1成形冷鐵12，以提高該厚壁處的冷卻速度，避免鑄造缺陷的產(chǎn)生，厚度為20mm；

1.12在鑄件內(nèi)澆口7前的位置設(shè)置澆口前冷鐵13，以減少澆口前的熱量集中，避免縮孔縮松的產(chǎn)生，厚度為20mm；

1.13在鑄件下表面2設(shè)置底面冷鐵14，以保證鑄件按照從下往上的方式順序凝固，保證鑄件的內(nèi)部質(zhì)量，其厚度為5mm；

1.14在澆注系統(tǒng)梯形橫澆道8內(nèi)設(shè)置鐵皮過濾網(wǎng)11和鋼絲棉12，鋼絲棉放置在直澆道對應(yīng)的位置，過濾網(wǎng)放置在鋼絲棉外側(cè)，可起到很好的擋渣的作用。

步驟二、熔煉澆注；進(jìn)一步包括如下的步驟：

合金熔煉采用熔劑法，重力澆注

2.1 配料：配取ZM6合金，Nd量以2.5%計算，Zn量以0.5%計算，Zr量以1.0%計算，其余為鎂量，要驗(yàn)算Fe、Si含量：Fe﹤0.01%、Si﹤0.01%；

2.2 加料：將坩堝加熱到400℃～500℃，然后加入熔劑，再向坩堝內(nèi)加入爐料，加料次序：未重熔的回爐料 → 重熔的回爐料 → 鎂錠；

2.3 升溫：將合金液熔化并升溫，若中間過程有局部燃燒，立即撒上熔劑，溫度升至760℃～780℃時依次加入Zn錠、Mg-Nd中間合金和Mg-Zr中間合金；

2.4 精煉：合金液溫度降到750℃～770℃時用攪拌器進(jìn)行精煉。精煉方法：垂直方向上下急劇攪動，攪拌時不斷在液流波峰上撒精煉劑。攪動時間為15分鐘～20分鐘；

2.5 靜置：將合金液升溫至800℃，靜置8分鐘～10分鐘后澆注；

2.6 澆注：澆注溫度為7500℃，降溫澆注；

2.7補(bǔ)澆冒口： 當(dāng)合金液升至冒口三分之一高度時，以730℃合金液補(bǔ)澆冒口1次。

以上對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。