本发明属于铸造技术领域， 涉及一种成型方法， 尤其是一种熔 模铸造铝合金铸件中小尺寸孔、 槽或其它细小复杂型腔的成型。 背景技术

熔模铸造又称失蜡铸造， 是指用蜡料或塑料制成可熔性模样， 在 其上涂覆若干层耐火材料， 经过干燥和硬化形成一个整体型壳后， 再 用蒸汽或热水从型壳中熔掉模样，型壳经高温 培烧后从而获得一定强 度， 再经浇注， 去壳而得到铸件的一种铸造方法。熔模铸造方 法可生 产形状复杂、 轮廓清晰、 薄壁铸件， 其尺寸精度可达 CT4〜CT6， 表 面粗糙度可达 Ral2.5〜1.6 m， 铸件最小壁厚可至 0.3mm， 可大幅减 少机械加工工作量， 提高金属材料的利用率， 在航空、 航天、 船舶、 常规武器及一般机器件、 文体用品、 艺术品上得到广泛应用。

铝合金具有优异的综合力学性能及电性能， 结合熔模精密铸造 技术可获得采用机械加工无法成型的内腔复杂 、表面质量高、 薄壁的 高性能结构件及功能件， 铝合金熔模精密铸造技术是航空航天飞行 器、兵器、雷达等国防及民用产品向着高性能 方向发展的重要技术支 撑。这些产品所使用的铝合金铸件一般具有复 杂且精密内腔， 尺寸精 度及表面质量要求很高， 如雷达用波导管， 其表面质量最高要求可达

Ral.6 m， 内空腔尺寸最小可达 0.2mm， 成型难度极大。 熔模铸造空 腔通常采用压蜡 -挂砂 -脱蜡 -焙烧 -浇注的方法成型， 然而， 对于这类 细小尺寸空腔， 挂砂过程中由于表面张力使得涂料难以填充空 腔， 即 使空腔被填满，涂料的强度也不足以抵御浇注 时铝合金液的冲刷从而 造成损坏。另外一种成型空腔的方法是首先使 用石膏灌注相应空腔尺 寸的石膏芯， 压蜡过程中将石膏芯嵌入蜡模， 然后经挂砂-脱蜡-焙烧- 浇注后获得具有较高精度空腔的铸件， 但是， 对于宽长比较大的细小 内腔，石膏芯所具有的强度依然无法抵御铝合 金液的冲刷导致铸件报 发明内容

本发明的目的在于解决现有技术方案中铝合金 铸件采用砂型铸 造无法达到表面及尺寸精度，采用熔模铸造无 法成型复杂细小内腔所 存在的技术问题， 提供一种铝合金熔模铸造小尺寸内腔成型方法 ， 该 方法采用纯铜或铜合金加工型芯，充分发挥纯 铜或铜合金型芯在室温 及高温时所具有的高强度及高塑性， 并且配合有效的铸造措施， 能够 获得内腔及外型尺寸精度高、 表面质量好的铝合金铸件。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：

这种铝合金熔模铸造小尺寸内腔成型方法， 包括以下步骤：

1 ) 根据所需型腔尺寸将纯铜或者铜合金加工成型 芯；

2) 下芯： 按照铸件工艺要求将纯铜或铜合金型芯放置于 铸件压 蜡模具中， 检验其位置尺寸精度， 并使其符合位置尺寸精度；

3 ) 制壳： 依据铸件工艺要求压制蜡模， 然后在蜡模上涂挂多层 耐火材料， 经干燥硬化之后， 再将模型熔化、 排出型外， 从而获得包 含纯铜或铜合金型芯的整体型壳； 4) 焙烧： 将包含纯铜或铜合金型芯的的整体型壳放入焙 烧炉中 在 700°C~1000°C之间进行焙烧获得高强度模壳；

5 ) 浇注： 熔炼铝合金液， 然后对包含纯铜或铜合金型芯的模壳 进行浇注；

6) 除芯： 将清壳后的铸件放入浓硫酸或者浓硝酸中， 由于铝合 金的钝化作用不会腐蚀，而纯铜或铜合金型芯 在浓硫酸或者浓硝酸中 则完全被腐蚀， 从而形成具有小尺寸内腔的型腔。

进一步的， 上述步骤 1 ) 中， 对型芯进行高温防氧化处理： 即在 型芯表面电镀一层厚度为 0.02~0.2mm的镍。

进一步， 步骤 4) 中， 焙烧过程中通入惰性气体对纯铜或铜合金 型芯进行保护， 防止高温氧化。

上述惰性气体为氮气、 氩气或者氦气。

进一步， 步骤 4) 中， 在整体型壳下方放置一层木炭， 在焙烧炉 中形成还原性气氛， 防止铜或铜合金型芯氧化。

进一步， 在步骤 1 ) 中， 可以选择铜-镍系合金加工型芯。

本发明具有以下有益效果：

本发明在铝合金熔模铸造中引入纯铜或铜合金 加工成的型芯，特 别是对于具有高长厚比的凹槽、 小尺寸盲孔等复杂细小内腔的铸件， 充分发挥了纯铜或铜合金型芯在室温及高温时 所具有的高强度及高 塑性， 辅以适当措施防止纯铜或铜合金型芯在高温焙 烧时氧化， 在浇 铸过程中有效的防止了铝合金液对型芯冲刷造 成的变形及损坏，同时 提出了简单高效的除芯方法， 可获得内腔及外型尺寸精度高、表面质 量好的铝合金铸件。 采用本发明可以解决航空、 航天、 兵器、 雷达等 产品对于具有小尺寸高精度的结构件或功能件 难以成型的问题，且工 艺简单， 生产成本低， 可获得极大的经济效益。

具体实施方式

本发明的铝合金熔模铸造小尺寸内腔成型方法 是采用纯铜或者 铜合金型芯成型复杂的或细小的或高长厚比的 内腔，该方法的实现步 骤具体如下：

1) 根据所需型腔尺寸将纯铜或者铜合金加工成符 合尺寸精度及 表面质量要求的型芯；根据实际情况可选择以 下三种铜或者铜芯的高 温防氧化方法： （1 )在型芯表面电镀一层镍； （2 )焙烧时通入惰性气 体或者在型芯周围形成还原性气氛； （3 )选择铜-镍系合金加工型芯， 可以不采用以上所述的两种之一的保护措施；

2) 型芯预处理： 若选用第 （1 ) 种防氧化方法， 则需要对型芯进 行镀镍处理， 在型芯表面镀一层 0.02~0.2mm的镍； 其它两种方案可 忽略本步骤；

3) 下芯： 按照铸件工艺要求将纯铜或铜合金型芯放置于 铸件压 蜡模具中， 检验其位置尺寸精度；

4) 制壳： 依据铸件工艺要求压制蜡模， 然后在蜡模上涂挂多层 耐火材料， 经干燥硬化之后， 再将模型熔化、 排出型外， 从而获得包 含纯铜或铜合金型芯的整体型壳；

5) 焙烧： 将包含纯铜或铜合金型芯的的整体型壳放入焙 烧炉中 在 700°C~1000°C之间进行焙烧获得高强度模壳。 焙烧过程中通入氮 气或者氩气、氦气等惰性气体对纯铜或铜合金 型芯进行保护， 防止高 温氧化； 也可在整体型壳下方放置一层木炭， 在焙烧炉中形成还原性 气氛， 防止铜或铜合金型芯氧化； 若型芯表面已镀镍或者采用铜-镍 系合金的型芯， 可以不采用保护性气体或者放置木炭直接进行 焙烧； 6) 浇注： 依据铸件工艺要求熔炼合格的铝合金液， 然后对包含 纯铜或铜合金型芯的模壳进行浇注；

7) 除芯： 将清壳后的铸件放入浓硫酸或者浓硝酸中， 由于铝合 金的钝化作用不会产生腐蚀，而纯铜或铜合金 型芯在浓硫酸或者浓硝 酸中则完全被腐蚀， 从而形成尺寸精度高、 表面质量好的细小型腔。

综上所述， 本发明采用熔模铸造用纯铜或者铜合金型芯， 其特 殊之处在于同时提供了型芯同陶瓷模壳高温焙 烧时防止氧化的方法 及采用钝化原理除芯的方法。

以下结合实施例对本发明进行详细说明：

实施例 1

1) 选用纯铜根据所需型腔尺寸加工成符合尺寸精 度及表面质量 要求的型芯；

2) 型芯预处理：在型芯表面镀一层 0.02mm的镍以防止型芯在模 壳焙烧过程的氧化；

3) 下芯： 按照铸件工艺要求将纯铜型芯放置于铸件压蜡 模具中， 检验其位置尺寸精度；

4 ) 制壳： 依据铸件工艺要求压制蜡模， 然后在蜡模上涂挂多层 耐火材料， 经干燥硬化之后， 再将模型熔化、 排出型外， 从而获得包 含纯铜型芯的整体型壳；

5) 焙烧：将包含纯铜型芯的的整体型壳放入焙烧 炉中在 700°C进 行焙烧获得高强度模壳。

6) 浇注： 依据铸件工艺要求熔炼合格的铝合金液， 然后对包含 纯铜型芯的模壳进行浇注；

7 ) 除芯： 将清壳后的铸件放入浓硫酸中， 由于铝合金的钝化作 用不会产生腐蚀， 而纯铜在浓硫酸中则完全被腐蚀， 从而形成尺寸精 度高、 表面质量好的细小型腔。

在铝合金熔模铸造中引入纯铜加工成的型芯， 特别是对于具有高 长厚比的凹槽、小尺寸盲孔等复杂细小内腔的 铸件， 充分发挥了纯铜 在室温及高温时所具有的高强度及高塑性，并 在型芯表面镀镍以防止 纯铜型芯在高温焙烧时氧化；在浇铸过程中可 有效的防止铝合金液对 型芯冲刷造成的变形及损坏， 同时浓硫酸进行除芯， 可获得内腔及外 型尺寸精度高、表面质量好的铝合金铸件。采 用本发明可以解决航空、 航天、兵器、雷达等产品对于具有小尺寸高精 度的结构件或功能件难 以成型的问题， 且工艺简单， 生产成本低。

实施例 2

1) 选用纯铜根据所需型腔尺寸加工成符合尺寸精 度及表面质量 要求的型芯；

2) 型芯预处理： 在型芯表面镀一层 0.1mm的镍以防止型芯在模 壳焙烧过程的氧化；

3) 下芯： 按照铸件工艺要求将纯铜型芯放置于铸件压蜡 模具中， 检验其位置尺寸精度；

4) 制壳： 依据铸件工艺要求压制蜡模， 然后在蜡模上涂挂多层 耐火材料， 经干燥硬化之后， 再将模型熔化、 排出型外， 从而获得包 含纯铜型芯的整体型壳；

5)焙烧：将包含纯铜型芯的的整体型壳放入焙� ��炉中在 850°C进 行焙烧获得高强度模壳， 焙烧过程中通入氮气或者氩气、氦气等惰性 气体对纯铜型芯进行保护， 进一步防止纯铜型芯高温氧化；

6) 浇注： 依据铸件工艺要求熔炼合格的铝合金液， 然后对包含 纯铜型芯的模壳进行浇注；

7 ) 除芯： 将清壳后的铸件放入浓硝酸中， 由于铝合金的钝化作 用不会产生腐蚀， 而纯铜在浓硝酸中则完全被腐蚀， 从而形成尺寸精 度高、 表面质量好的细小型腔。

在铝合金熔模铸造中引入纯铜加工成的型芯， 特别是对于具有高 长厚比的凹槽、小尺寸盲孔等复杂细小内腔的 铸件， 充分发挥了纯铜 在室温及高温时所具有的高强度及高塑性，并 在型芯表面镀镍以及在 型壳焙烧过程中通入惰性气体以防止纯铜型芯 在高温焙烧时氧化；在 浇铸过程中可有效的防止铝合金液对型芯冲刷 造成的变形及损坏，同 时浓硝酸进行除芯， 可获得内腔及外型尺寸精度高、表面质量好的 铝 合金铸件。 采用本发明可以解决航空、 航天、 兵器、 雷达等产品对于 具有小尺寸高精度的结构件或功能件难以成型 的问题， 且工艺简单， 生产成本低。

实施例 3 1) 选用铜合金根据所需型腔尺寸加工成符合尺寸 精度及表面质 量要求的型芯；

2) 型芯预处理： 在型芯表面镀一层 0.2mm的镍以防止型芯在模 壳焙烧过程的氧化；

3) 下芯： 按照铸件工艺要求将铜合金型芯放置于铸件压 蜡模具 中， 检验其位置尺寸精度；

4) 制壳： 依据铸件工艺要求压制蜡模， 然后在蜡模上涂挂多层 耐火材料， 经干燥硬化之后， 再将模型熔化、 排出型外， 从而获得包 含纯铜型芯的整体型壳；

5)焙烧： 将包含纯铜型芯的的整体型壳放入焙烧炉中在 1000°C 进行焙烧获得高强度模壳， 焙烧过程中在整体型壳下方放置一层木 炭， 在焙烧炉中形成还原性气氛， 进一步防止铜合金型芯高温氧化；

6) 浇注： 依据铸件工艺要求熔炼合格的铝合金液， 然后对包含 铜合金型芯的模壳进行浇注；

7 ) 除芯： 将清壳后的铸件放入浓硝酸中， 由于铝合金的钝化作 用不会产生腐蚀， 而铜合金在浓硝酸中则完全被腐蚀， 从而形成尺寸 精度高、 表面质量好的细小型腔。

在铝合金熔模铸造中引入铜合金加工成的型芯 ，特别是对于具有 高长厚比的凹槽、小尺寸盲孔等复杂细小内腔 的铸件， 充分发挥了铜 合金在室温及高温时所具有的高强度及高塑性 ，并在型芯表面镀镍以 及在型壳焙烧过程中形成保护性气氛以防止铜 合金型芯在高温焙烧 时氧化；在浇铸过程中可有效的防止铝合金液 对型芯冲刷造成的变形 及损坏， 同时浓硝酸进行除芯， 可获得内腔及外型尺寸精度高、 表面 质量好的铝合金铸件。 采用本发明可以解决航空、 航天、 兵器、 雷达 等产品对于具有小尺寸高精度的结构件或功能 件难以成型的问题，且 工艺简单， 生产成本低。

实施例 4

1) 选用铜-镍系合金根据所需型腔尺寸加工成符� �尺寸精度及 表面质量要求的型芯；

2) 下芯： 按照铸件工艺要求将铜-镍系合金型芯放置于� �件压蜡 模具中， 检验其位置尺寸精度；

3 ) 制壳： 依据铸件工艺要求压制蜡模， 然后在蜡模上涂挂多层 耐火材料， 经干燥硬化之后， 再将模型熔化、 排出型外， 从而获得包 含纯铜型芯的整体型壳；

4)焙烧： 将包含铜-镍系合金型芯的的整体型壳放入焙� �炉中在 700 °C进行焙烧获得高强度模壳；

5 ) 浇注： 依据铸件工艺要求熔炼合格的铝合金液， 然后对包含 铜 -镍系合金型芯的模壳进行浇注；

6) 除芯： 将清壳后的铸件放入浓硝酸中， 由于铝合金的钝化作 用不会产生腐蚀， 而铜-镍合金在浓硝酸中则完全被腐蚀， 从而形成 尺寸精度高、 表面质量好的细小型腔。

在铝合金熔模铸造中引入铜-镍合金加工成的� �芯， 特别是对于 具有高长厚比的凹槽、小尺寸盲孔等复杂细小 内腔的铸件， 充分发挥 了铜-镍系合金在高温时所具有的高强度、 高塑性及高的抗氧化性， 型壳焙烧过程中不发生氧化行为，在浇铸过程 中可有效的防止铝合金 液对型芯冲刷造成的变形及损坏， 同时浓硝酸进行除芯， 可获得内腔 及外型尺寸精度高、表面质量好的铝合金铸件 。采用本发明可以解决 航空、 航天、 兵器、 雷达等产品对于具有小尺寸高精度的结构件或 功 能件难以成型的问题， 且工艺简单， 生产成本低。