專利名稱：一種多層隔熱保溫型澆包及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于鋁合金熔體澆注的多層隔熱保溫型澆包及其在鑄造過(guò)程中的使用方法，特別適合于大尺寸或鑲嵌結(jié)構(gòu)復(fù)雜薄壁鋁鑄件。
背景技術(shù)：
在航空航天、武器裝備、汽車、船舶等領(lǐng)域，隨著輕量化、精益化的趨勢(shì)日益明顯，零部件逐步向著復(fù)雜、整構(gòu)、薄壁、集成方向發(fā)展，而其中的兩類鑄件一大型復(fù)雜薄壁鋁合金鑄件和鑲嵌結(jié)構(gòu)復(fù)雜薄壁鑄件獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。大型復(fù)雜薄壁鋁合金鑄件由于具有輪廓尺寸大(最大1.5m左右)、薄壁(最薄2.5mm左右)等特點(diǎn)而很難實(shí)現(xiàn)完整充型，鑲嵌結(jié)構(gòu)復(fù)雜薄壁鑄件盡管尺寸相對(duì)較小，但由于壁厚較薄且內(nèi)嵌異質(zhì)結(jié)構(gòu)，澆注時(shí)異質(zhì)結(jié)構(gòu)(如鋼質(zhì)管架，預(yù)熱300°C左右)相對(duì)鋁液溫度(720°C左右)較低，同樣容易出現(xiàn)澆不足現(xiàn)象。真空加壓鑄造工藝通過(guò)真空條件下澆注、加壓條件下凝固能夠大幅提高鋁液的充型能力，目前已在多種產(chǎn)品上實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。以150kg的澆包為例，通常從鋁液熔煉結(jié)束并轉(zhuǎn)入澆包、到將澆包吊裝入澆注機(jī)，再到封閉艙門抽真空至設(shè)定真空度(約-0.08^-0.095MPa),需要約1.5mirT2.5min，如果真空泵等設(shè)備能力不足，時(shí)間可能會(huì)進(jìn)一步延長(zhǎng)。常常出現(xiàn)澆注溫度已到但真空度未到的情況，如果等待真空度達(dá)標(biāo)，則可能出現(xiàn)澆不足甚至未澆先凝現(xiàn)象。上述情況下，要保證鋁液溫度滿足澆注需要，必然要大大提高合金熔煉溫度，而過(guò)高的熔煉溫度將使鋁熔體 吸氫量、燒損率急劇增加，惡化鑄件質(zhì)量，不利于生產(chǎn)成本的降低。要解決上述問(wèn)題，必須控制鋁液的熔煉溫度，而其核心就是改善澆包的隔熱保溫效果，減小鋁液降溫。
發(fā)明內(nèi)容:
本發(fā)明的目的在于提供一種真空加壓鑄造條件下用于鋁液澆注的多層隔熱保溫型澆包。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種真空加壓鑄造條件下用于鋁液澆注的多層隔熱保溫型澆包，其特征在于包括以下三個(gè)組成部分:剖面為多層復(fù)合結(jié)構(gòu)的主體澆包(I)、可通過(guò)齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)澆包旋轉(zhuǎn)澆注的轉(zhuǎn)軸(2 )以及可實(shí)現(xiàn)熔體頂部隔熱保溫的澆包蓋(3 )。上述主體澆包(1)外形呈杯形，由外向內(nèi)依次為:不銹鋼外壁(4)、纖維棉隔熱層
(5)、復(fù)合隔熱層(6)、不銹鋼內(nèi)壁(7)，各層呈緊密貼合狀態(tài)。其中，上述復(fù)合隔熱層包括:鋁箔-纖維布復(fù)合層(8)和不銹鋼箔-纖維布復(fù)合層(9)，由外向內(nèi)依次包裹在不銹鋼內(nèi)壁
(7)上。上述鋁箔-纖維布復(fù)合層(8)由不同層數(shù)的0.025mm厚單面光軟性鋁箔(10)與13X14玻璃纖維布(11)按照“ABAB”的交替方式直接熱壓復(fù)合而成，復(fù)合時(shí)確保鋁箔光亮面均朝向澆包中心。上述不銹鋼箔-纖維布復(fù)合層(9)由不同層數(shù)的0.03mm厚不銹鋼箔(12)與13X14玻璃纖維布(11)同樣按照“ABAB”的交替方式熱壓復(fù)合而成。上述轉(zhuǎn)軸(2)通過(guò)焊接與主體澆包(I)外壁連為一體，沿澆包中心面對(duì)稱分布，一端通過(guò)齒輪(13)與澆注機(jī)傳動(dòng)裝置連接，另一端支撐輔助轉(zhuǎn)動(dòng)的軸承(14)，澆包借助該轉(zhuǎn)軸在澆注過(guò)程中實(shí)現(xiàn)(Γ120°的可控速轉(zhuǎn)動(dòng)，從而保證鋁液的平穩(wěn)充型。所述澆包蓋(3)由薄不銹鋼板加工、組焊而成，與上述主體澆包(2) 口部?jī)?nèi)、外形吻合，一側(cè)開(kāi)口方便澆注，中心為復(fù)合隔熱層，與澆包內(nèi)部復(fù)合隔熱層(6)完全相同，不銹鋼箔-纖維布復(fù)合層位于下側(cè)，且需確保澆包蓋安裝后鋁箔光亮面均朝向澆包中心。同時(shí)，澆包蓋側(cè)壁設(shè)置掛鉤(15)，與澆包口部外壁固定環(huán)(16)配合實(shí)現(xiàn)澆注過(guò)程中澆包蓋的牢固覆蓋。依據(jù)澆包的容量大小，澆包復(fù)合隔熱層等結(jié)構(gòu)的主要參數(shù)選擇見(jiàn)表I。表I不同規(guī)格澆包的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇
權(quán)利要求
1.一種多層隔熱保溫型澆包，其特征在于包括以下三個(gè)組成部分:剖面為多層復(fù)合結(jié)構(gòu)的主體澆包(I)、可通過(guò)齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)澆包旋轉(zhuǎn)澆注的轉(zhuǎn)軸(2)以及可實(shí)現(xiàn)熔體頂部隔熱保溫的澆包蓋(3)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種多層隔熱保溫型澆包，其特征在于:所述主體澆包(I)外形呈杯形，由外向內(nèi)依次為:不銹鋼外壁(4)、纖維棉隔熱層(5)、復(fù)合隔熱層(6)、不銹鋼內(nèi)壁(7)，各層呈緊密貼合狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求1-2所述的一種多層隔熱保溫型澆包，其特征在于:所述復(fù)合隔熱層(6)包括:鋁箔-纖維布復(fù)合層(8)和不銹鋼箔-纖維布復(fù)合層(9)，由外向內(nèi)依次包裹在不銹鋼內(nèi)壁(7)上。
4.如權(quán)利要求1-2所述的一種多層隔熱保溫型澆包，其特征在于:所述鋁箔-纖維布復(fù)合層(8)由不同層數(shù)的0.025mm厚單面光軟性鋁箔(10)與13 X 14玻璃纖維布(11)按照“ABAB”的交替方式直接熱壓復(fù)合而成，復(fù)合時(shí)確保鋁箔光亮面均朝向澆包中心。
5.如權(quán)利要求3-4所述的一種多層隔熱保溫型澆包，其特征在于:所述不銹鋼箔-纖維布復(fù)合層(9)由不同層數(shù)的0.03mm厚不銹鋼箔(12)與13X14玻璃纖維布(11)同樣按照“ABAB”的交替方式熱壓復(fù)合而成。
6.如權(quán)利要求1所述的一種多層隔熱保溫型澆包，其特征在于:優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)軸(2)通過(guò)焊接與主體澆包(I)外壁連為一體，沿澆包中心面對(duì)稱分布，一端通過(guò)齒輪(13)與澆注機(jī)傳動(dòng)裝置連接，另一端支撐輔助轉(zhuǎn)動(dòng)的軸承(14)，澆包借助該轉(zhuǎn)軸在澆注過(guò)程中實(shí)現(xiàn)(Γ120°的可控速轉(zhuǎn)動(dòng)，從而保證鋁液的平穩(wěn)充型。
7.如權(quán)利要求1所述的一種多層隔熱保溫型澆包，所述澆包蓋(3)由薄不銹鋼板加工、組焊而成，與上述主體澆包(2) 口部?jī)?nèi)、外形吻合，一側(cè)開(kāi)口方便澆注，中心為復(fù)合隔熱層，與澆包內(nèi)部復(fù)合隔熱層(6 )完全相同，不銹鋼箔-纖維布復(fù)合層位于下側(cè)，且需確保澆包蓋安裝后鋁箔光亮面均朝向澆包中心， 同時(shí)，澆包蓋側(cè)壁設(shè)置掛鉤(15)，與澆包口部外壁固定環(huán)(16)配合實(shí)現(xiàn)澆注過(guò)程中澆包蓋的牢固覆蓋。
8.—種如權(quán)利要求1-7所述多層隔熱保溫型澆包用于復(fù)雜薄壁鋁合金鑄件真空加壓鑄造工藝下鋁液澆注的使用方法，其特征在于包括以下步驟: 第一步，熔煉鋁合金，熔煉量不小于實(shí)際需要量的1.5倍，同時(shí)在15(T250°C干燥箱內(nèi)預(yù)熱主體澆包及澆包蓋，預(yù)熱時(shí)間15 30min ； 第二步，取出主體澆包及澆包蓋，在主體澆包內(nèi)壁及澆包蓋下底面均勻噴涂鋁合金通用隔熱保溫涂料(17)，涂層厚度約0.3^0.5mm,噴涂結(jié)束放回干燥箱繼續(xù)預(yù)熱至15(T250°C保溫； 第三步，裁剪5X5玻璃纖維布，制作與主體澆包內(nèi)壁形狀吻合的纖維布內(nèi)襯(18)，并用耐熱石棉繩縫合好，待用； 第四步，精煉鋁液，精煉結(jié)束后控制鋁液溫度在澆注溫度以上5(T60°C保溫； 第五步，取出主體澆包，將纖維布內(nèi)襯置于主體澆包內(nèi)并調(diào)整形狀至與內(nèi)壁隨形，口部通過(guò)主體澆包外壁鐵絲加以固定； 第六步，將鑄型吊入澆注機(jī)內(nèi)適宜位置，同時(shí)利用天然氣噴槍預(yù)熱纖維布及主體澆包內(nèi)壁，并快速安裝主體澆包至澆注機(jī)相應(yīng)的位置；第七步，將不小于實(shí)際需要量1.2倍的鋁液從熔煉爐內(nèi)快速轉(zhuǎn)入主體澆包，取出澆包蓋固定在主體澆包上； 第八步,關(guān)閉澆注機(jī) 艙門,抽真空并完成澆注。
全文摘要
一種多層隔熱保溫型澆包及其使用方法，適用于復(fù)雜薄壁鋁合金鑄件的真空加壓鑄造工藝。通過(guò)先進(jìn)的隔熱層設(shè)置對(duì)熱量進(jìn)行逐層隔離和反射，最大限度減小鋁液的降溫，滿足真空澆注前主要工藝步驟的有序進(jìn)行，降低鋁合金吸氫、燒損、夾渣及澆不足的幾率。同時(shí)，該澆包預(yù)熱快、激冷作用小、加工方便且使用壽命長(zhǎng)。其與真空加壓鑄造工藝的結(jié)合，極大提高了復(fù)雜薄壁鋁合金鑄件的成形質(zhì)量及穩(wěn)定性，在航空航天、汽車船舶以及國(guó)防相關(guān)領(lǐng)域推廣價(jià)值較大。
文檔編號(hào)B22D41/00GK103212701SQ20131012678
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月12日
發(fā)明者趙高瞻, 陳強(qiáng), 蘇志權(quán), 鄧天泉, 黃志偉, 陶健全, 萬(wàn)元元, 孫昌建, 黃靜 申請(qǐng)人:中國(guó)兵器工業(yè)第五九研究所