基于铝合金材料的薄壁回转体零件铸造装置及方法与流程

1.本发明属于铝合金铸造技术领域，具体涉及一种基于铝合金材料的薄壁回转体零件铸造装置及方法。

背景技术：

2.当前，我国航天产业已进入高速发展期，航天技术的应用范围也越来越广，市场需求呈高速增长趋势，快速低成本发射、长期在轨飞行、机动能力突出、高有效载荷等已成为当前航天事业发展的迫切需求。面对这一需求，航天产品零件材料需要往高强、低密度方向发展，结构需要往整体化、薄壁化方向发展，加工方式需要往高效率、低成本、节能环保方向发展。针对航天薄壁复杂结构件，特别是薄壁回转体类零件开展柔性工装系统设计，通过科学分布夹紧位置，合理确定夹紧力，能够为实现航天精密复杂结构件高效精密加工提供稳定的工装系统。
3.现有一种多型舱壳体零部件产品，如图10和图11所示，其产品特点如下：a)产品为薄壁回转体铸件，壁厚为5mm，直径φ752，长度640mm，铸造后圆度偏差0.3mm以内；b)铸件内腔结构复杂，分布较多的凸台、斜面及环带，壁厚差值变化较大；c)铸件外圆表面分布有圆孔。技术要求是：a)所有铸件等级为ⅰ级铸件，应符合qj169a标准规定，铸造成型后进行固溶时效热处理(t5态)，材料抗拉强度σb≥330mpa，屈服强度σ0.2≥260mpa，延长率δ5≥6％；b)壳体内腔采用铸造成型保证，后续不再机械加工；应优先保证壳体内腔壁厚表面圆度及母线直线度尺寸；c)所有非机加表面采用打磨、喷砂的方式确保表面粗糙度。铸件内部应100％进行射线探伤检测，按照i类铸件标准进行管控，内部质量达到astme155标准要求中i级标准，铸件表面100％进行荧光探伤检测，不允许出现气孔、砂眼、裂纹等缺陷
4.传统的薄壁回转体零件铸造装置大都只适用于内腔壁光滑、直径较小的薄壁回转体铸件，不能满足制备上述具有多层内边沿环、多个凸管的多型舱壳体零部件产品的铸造需求。

技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服传统技术中存在的上述问题，提供一种基于铝合金材料的薄壁回转体零件铸造装置及方法。
6.为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：
7.本发明提供一种基于铝合金材料的薄壁回转体零件铸造装置，包括底部外置浇道座、承压底座、侧部外置浇道座、砂型芯件、冷铁凝固组件和盖板座，所述底部外置浇道座的上端安装有承压底座，所述承压底座和盖板座之间安装有呈周向均匀分布的侧部外置浇道座，所有的所述侧部外置浇道座共同拼成一个套设在砂型芯件外侧的环形浇道座，所述环形浇道座、砂型芯件之间安装有与多型舱壳体零部件产品形状配合的冷铁凝固组件。
8.进一步地，上述薄壁回转体零件铸造装置中，其特征在于：所述多型舱壳体零部件产品包括薄壁筒体，所述薄壁筒体的内腔壁设有带凸块的上边沿环、带凸管的中边沿环和
均布有凹槽的下边沿环，所述薄壁筒体的内腔壁位于凸管上侧、上边沿环下侧之间设有第一竖筋，位于凸管下侧、下边沿环上侧之间设有第二竖筋，所述薄壁筒体的内腔壁设有若干第三竖筋，所述第三竖筋的两端分别与上边沿环、下边沿环连接；所述中边沿环沿周向均匀设有四个凸管，每个凸管的外端于薄壁筒体的外表面形成有圆孔。
9.进一步地，上述薄壁回转体零件铸造装置中，所述砂型芯件包括砂型座，所述砂型座的外侧设有带凸块成型槽的上边沿环成型槽、带凸管成型槽的中边沿环成型槽和带凹槽成型块的下边沿环成型槽，所述凸管成型槽的中心处设有柱形成型块，所述砂型座的外侧位于凸管成型槽的上方设有第一竖筋成型槽，位于凸管成型槽的下方设有第二竖筋成型槽，所述砂型座的外侧设有若干第三竖筋成型槽；所述砂型座的内部开设有减重孔，所述减重孔的内壁安装有径向支撑柱。
10.进一步地，上述薄壁回转体零件铸造装置中，所述砂型座为分段结构，由上砂型座和下砂型座卡接而成，所述上砂型座位于减重孔的内壁安装有上层径向支撑柱，所述下砂型座位于减重孔的内壁安装有下层径向支撑柱；所述中边沿环成型槽位于上砂型座和下砂型座相互卡接的卡接区域，所述上砂型座中嵌入安装有若干与中边沿环成型槽连通的排气管。
11.进一步地，上述薄壁回转体零件铸造装置中，所述冷铁凝固组件包括上层冷铁凝固块、中间层冷铁凝固块、下层冷铁凝固块和凸管冷铁凝固块，所述上层冷铁凝固块沿周向均匀安装在上边沿环成型槽处，且靠近凸块成型槽处的上层冷铁凝固块替换为上层冷铁凝固凸块，所述中间层冷铁凝固块位于靠近凸管成型槽处开设有避让凹口，所述凸管冷铁凝固块安装在凸管成型槽的内端处。
12.进一步地，上述薄壁回转体零件铸造装置中，所述底部外置浇道座包括第一座体，所述第一座体的中心处开设有进口浇道槽，所述第一座体位于进口浇道槽的外围开设有环形浇道槽，所述环形浇道槽和进口浇道槽之间通过十字浇道槽相互连通。
13.进一步地，上述薄壁回转体零件铸造装置中，所述承压底座包括第二座体，所述第二座体沿周向开设有若干与环形浇道槽连通用的导流孔，所述第二座体上侧开设有与下层冷铁凝固块配合的下层冷铁凝固块安装槽以及与砂型座配合的砂型座安装槽。
14.进一步地，上述薄壁回转体零件铸造装置中，所述侧部外置浇道座包括第三座体，所述第三座体靠近内壁沿周向开设有若干与导流孔位置一一对应的开口直浇槽，位于中间位置的所述开口直浇槽的中部设有凸管成型槽，所述第三座体的内壁开设有若干便于安装中间层冷铁凝固块的中间层冷铁凝固块安装槽。
15.进一步地，上述薄壁回转体零件铸造装置中，所述盖板座包括第四座体，所述第四座体的下侧沿周向开设有若干与开口直浇槽位置一一对应的排气孔；所述底部外置浇道座、承压底座和盖板座均为便于开模的分体拼接结构。
16.进一步地，上述薄壁回转体零件铸造装置中，所述第一座体的上侧开设有第一竖向定位孔，所述第二座体的上下两侧分别开设有第二竖向定位孔，所述第三座体的上下两侧分别开设有第三竖向定位孔，所述第四座体的下侧开设有第四竖向定位孔，位置对应的两个竖向定位孔之间安装有竖向定位块；所述第三座体的侧端面沿长度方向开设有若干排水平定位孔，相邻两个所述第三座体位于相对的两个水平定位孔之间安装有水平定位块。
17.本发明还提供一种基于铝合金材料的薄壁回转体零件铸造方法，利用如上所述的
装置实现，该方法包括如下步骤：
18.1)将薄壁回转体零件铸造装置组装完成后，基于反重力铸造技术，将zl114a铝合金熔体依次经进口浇道槽、十字浇道槽、环形浇道槽、导流孔、开口直浇槽导入铸造成型区，待冷却、开模、表面处理后得到多型舱壳体零部件产品铸件；
19.2)将多型舱壳体零部件产品铸件进行如下处理：
20.a、固溶处理：将多型舱壳体零部件产品铸件置于固溶炉，于1～3h内匀速升温至530～540℃，然后保温10～14h，进行固溶处理；
21.b、淬火：将固溶后的多型舱壳体零部件产品铸件水冷淬火，淬火时间为10～20min；
22.c、第一次时效处理：将淬火后的多型舱壳体零部件产品铸件于0.2～0.5h内匀速升温至118～122℃，在该温度下进行第一次时效处理，处理时间为2.5～3.5h；第一时效处理结束后，空冷至室温；
23.d、第二次时效处理：将空冷后的多型舱壳体零部件产品铸件于0.4～0.8h内匀速升温至158～162℃，在该温度下进行第二次时效处理，处理时间为4～5h；第二时效处理结束后，空冷至室温。
24.本发明的有益效果是：
25.本发明结构设计合理，其采用“砂型+冷铁”配合反重力低压铸造的工艺，通过设置外置浇道、缝隙浇道等手段实现了稳定浇铸、顺序凝固；浇铸系统中，多处位置设置冷铁等，实现了厚壁、凸台、内边沿环等位置的顺序凝固，满足具有多层内边沿环、多个凸管的多型舱壳体零部件产品的铸造需求。
26.当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上的所有优点。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1为本发明装置整体的结构示意图；
29.图2为本发明中底部外置浇道座的结构示意图；
30.图3为本发明中承压底座的结构示意图；
31.图4为本发明中侧部外置浇道座一种角度的结构示意图；
32.图5为本发明中侧部外置浇道座另一种角度的结构示意图；
33.图6为本发明中盖板座的结构示意图；
34.图7为本发明中砂型芯件的结构示意图；
35.图8为本发明中砂型芯件的半剖结构示意图一；
36.图9为本发明中砂型芯件的半剖结构示意图二；
37.图10为本发明中多型舱壳体零部件产品的结构示意图；
38.图11为本发明中多型舱壳体零部件产品的半剖结构示意图；
39.图12为本发明装置省略部分部件后的结构示意图；
40.图13为本发明中进行铸造时的内部填充状态示意图；
41.图14为本发明中各个浇体一种角度的结构示意图；
42.图15为本发明中各个浇体另一种角度的结构示意图；
43.图16为本发明中冷铁凝固组件的组成示意图；
44.图17为本发明中冷铁凝固组件与侧部外置浇道座的装配示意图；
45.图18为本发明装置进行浇铸时的填充流程示意图；
46.附图中，各部件的标号如下：
47.1-底部外置浇道座，101-第一座体，102-进口浇道槽，103-十字浇道槽，104-环形浇道槽，105-第一竖向定位孔，2-承压底座，201-第二座体，202-导流孔，203-砂型座安装槽，204-下层冷铁凝固块安装槽，205-第二竖向定位孔，3-侧部外置浇道座，301-第三座体，302-开口直浇槽，303-中间层冷铁凝固块安装槽，304-凸管成型槽，305-第三竖向定位孔，306-水平定位孔，307-减重槽，4-盖板座，401-第四座体，402-排气孔，403-第四竖向定位孔，5-砂型芯件，501-砂型座，501a-上砂型座，501b-下砂型座，502-上边沿环成型槽，503-中边沿环成型槽，504-下边沿环成型槽，505-凸块成型槽，506-凸管成型槽，507-第一竖筋成型槽，508-第二竖筋成型槽，509-第三竖筋成型槽，510-减重孔，511-径向支撑柱，511a-上层径向支撑柱，511b-下层径向支撑柱，6-冷铁凝固组件，601-上层冷铁凝固块，602-上层冷铁凝固凸块，603-中间层冷铁凝固块，604-下层冷铁凝固块，605-避让凹口，606-凸管冷铁凝固块，7-多型舱壳体零部件产品，701-薄壁筒体，702-上边沿环，703-中边沿环，704-下边沿环，705-凸块，706-凸管，707-第一竖筋，708-第二竖筋，709-第三竖筋，710-圆孔，8-竖向定位块，9-水平定位块，10-排气管，11-第一浇体，12-第二浇体，13-第三浇体，14-第四浇体。
具体实施方式
48.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
49.实施例一
50.如图1和图12所示，本实施例提供一种基于铝合金材料的薄壁回转体零件铸造装置，包括底部外置浇道座1、承压底座2、侧部外置浇道座3、砂型芯件5、冷铁凝固组件6和盖板座4。底部外置浇道座1的上端安装有承压底座2，承压底座2和盖板座4之间安装有呈周向均匀分布的侧部外置浇道座3。所有的侧部外置浇道座3共同拼成一个套设在砂型芯件5外侧的环形浇道座，环形浇道座、砂型芯件5之间安装有与多型舱壳体零部件产品7形状配合的冷铁凝固组件6。
51.如图10和图11所示，多型舱壳体零部件产品7包括薄壁筒体701，薄壁筒体701的内腔壁设有带凸块705的上边沿环702、带凸管706的中边沿环703和均布有凹槽的下边沿环704。薄壁筒体701的内腔壁位于凸管706上侧、上边沿环702下侧之间设有第一竖筋707，位于凸管706下侧、下边沿环704上侧之间设有第二竖筋708。薄壁筒体701的内腔壁设有若干第三竖筋709，第三竖筋709的两端分别与上边沿环702、下边沿环704连接；中边沿环703沿
周向均匀设有四个凸管706，每个凸管706的外端于薄壁筒体701的外表面形成有圆孔710。
52.如图7至图9所示，砂型芯件5包括砂型座501，砂型座501的外侧设有带凸块成型槽505的上边沿环成型槽502、带凸管成型槽506的中边沿环成型槽503和带凹槽成型块的下边沿环成型槽504。凸管成型槽506的中心处设有柱形成型块，砂型座501的外侧位于凸管成型槽506的上方设有第一竖筋成型槽507，位于凸管成型槽506的下方设有第二竖筋成型槽508，砂型座501的外侧设有若干第三竖筋成型槽509。砂型座501的内部开设有减重孔510，减重孔510的内壁安装有径向支撑柱511。砂型座501为便于开模的分段结构，由上砂型座501a和下砂型座501b卡接而成，上砂型座501a位于减重孔510的内壁安装有上层径向支撑柱511a，下砂型座501b位于减重孔510的内壁安装有下层径向支撑柱511b。中边沿环成型槽503位于上砂型座501a和下砂型座501b相互卡接的卡接区域，上砂型座501a中嵌入安装有若干与中边沿环成型槽503连通的排气管10。
53.如图14至图17所示，冷铁凝固组件6包括上层冷铁凝固块601、中间层冷铁凝固块603、下层冷铁凝固块604和凸管冷铁凝固块606，上层冷铁凝固块601呈环形分布，中间层冷铁凝固块603呈柱面分布，相邻的中间层冷铁凝固块603之间形成缝隙浇道，下层冷铁凝固块604呈环形分布。上层冷铁凝固块601沿周向均匀安装在上边沿环成型槽502处，且靠近凸块成型槽502处的上层冷铁凝固块601替换为上层冷铁凝固凸块602，中间层冷铁凝固块603位于靠近凸管成型槽506处开设有避让凹口605，凸管冷铁凝固块606安装在凸管成型槽506的内端处。
54.如图2所示，底部外置浇道座1包括第一座体101，第一座体101的中心处开设有进口浇道槽102，第一座体101位于进口浇道槽102的外围开设有环形浇道槽104，环形浇道槽104和进口浇道槽102之间通过十字浇道槽103相互连通。
55.如图3所示，承压底座2包括第二座体201，第二座体201沿周向开设有若干与环形浇道槽104连通用的导流孔202，第二座体201上侧开设有与下层冷铁凝固块604配合的下层冷铁凝固块安装槽204以及与砂型座501配合的砂型座安装槽203。
56.如图4和图5所示，侧部外置浇道座3包括第三座体301，第三座体301靠近内壁沿周向开设有若干与导流孔202位置一一对应的开口直浇槽302，位于中间位置的开口直浇槽302的中部设有凸管成型槽304。第三座体301的内壁开设有若干便于安装中间层冷铁凝固块603的中间层冷铁凝固块安装槽303。
57.如图6所示，盖板座4包括第四座体401，第四座体401的下侧沿周向开设有若干与开口直浇槽302位置一一对应的排气孔402。
58.底部外置浇道座1、承压底座2和盖板座4均为便于开模的分体拼接结构。第一座体101的上侧开设有第一竖向定位孔105，第二座体201的上下两侧分别开设有第二竖向定位孔205，第三座体301的上下两侧分别开设有第三竖向定位孔305，第四座体401的下侧开设有第四竖向定位孔403。如图8所示，位置对应的两个竖向定位孔之间安装有竖向定位块8；第三座体301的侧端面沿长度方向开设有若干排水平定位孔306，相邻两个第三座体位于相对的两个水平定位孔之间安装有水平定位块9。第三座体301的外侧开设有若干减重槽307。
59.本实施例的一个具体应用为：本实施例结构设计合理，其采用“砂型+冷铁”配合反重力低压铸造的工艺，通过设置外置浇道、缝隙浇道等手段实现了稳定浇铸、顺序凝固；浇铸系统中，多处位置设置冷铁等，实现了厚壁、凸台、内边沿环等位置的顺序凝固，满足具有
多层内边沿环、多个凸管的多型舱壳体零部件产品的铸造需求。
60.实施例二
61.本实施例提供一种基于铝合金材料的薄壁回转体零件铸造方法，该方法包括如下步骤：
62.1)将实施例1提供的薄壁回转体零件铸造装置组装完成后，基于反重力铸造技术，将zl114a铝合金熔体依次经进口浇道槽102、十字浇道槽103、环形浇道槽104、导流孔202、开口直浇槽302导入铸造成型区，待冷却、开模、表面处理后得到多型舱壳体零部件产品铸件7；
63.其中，进口浇道槽102内形成有第一浇体11，十字浇道槽103内形成有第二浇体12，环形浇道槽104内形成有第三浇体13，导流孔202、开口直浇槽302内共同形成有第四浇体14，各个浇体的结构如图13至图15所示。在铸造过程中，第四浇体14和多型舱壳体零部件产品铸件7是同步成型的，具体是由下向上逐渐成型，如图18所示。
64.2)将多型舱壳体零部件产品铸件进行如下处理：
65.a、固溶处理：将多型舱壳体零部件产品铸件置于固溶炉，于2h内匀速升温至535℃，然后保温12h，进行固溶处理；
66.b、淬火：将固溶后的多型舱壳体零部件产品铸件水冷淬火，淬火时间为15min；
67.c、第一次时效处理：将淬火后的多型舱壳体零部件产品铸件于0.3h内匀速升温至120℃，在该温度下进行第一次时效处理，处理时间为3h；第一时效处理结束后，空冷至室温；
68.d、第二次时效处理：将空冷后的多型舱壳体零部件产品铸件于0.6h内匀速升温至160℃，在该温度下进行第二次时效处理，处理时间为4.5h；第二时效处理结束后，空冷至室温。
69.实施例三
70.本实施例提供一种基于铝合金材料的薄壁回转体零件铸造方法，该方法包括如下步骤：
71.1)将实施例1提供的薄壁回转体零件铸造装置组装完成后，基于反重力铸造技术，将zl114a铝合金熔体依次经进口浇道槽102、十字浇道槽103、环形浇道槽104、导流孔202、开口直浇槽302导入铸造成型区，待冷却、开模、表面处理后得到多型舱壳体零部件产品铸件7；
72.其中，进口浇道槽102内形成有第一浇体11，十字浇道槽103内形成有第二浇体12，环形浇道槽104内形成有第三浇体13，导流孔202、开口直浇槽302内共同形成有第四浇体14，各个浇体的结构如图13至图15所示。在铸造过程中，第四浇体14和多型舱壳体零部件产品铸件7是同步成型的，具体是由下向上逐渐成型，如图18所示。
73.2)将多型舱壳体零部件产品铸件进行如下处理：
74.a、固溶处理：将多型舱壳体零部件产品铸件置于固溶炉，于1h内匀速升温至530℃，然后保温14h，进行固溶处理；
75.b、淬火：将固溶后的多型舱壳体零部件产品铸件水冷淬火，淬火时间为10min；
76.c、第一次时效处理：将淬火后的多型舱壳体零部件产品铸件于0.2h内匀速升温至122℃，在该温度下进行第一次时效处理，处理时间为2.5h；第一时效处理结束后，空冷至室
温；
77.d、第二次时效处理：将空冷后的多型舱壳体零部件产品铸件于0.4h内匀速升温至162℃，在该温度下进行第二次时效处理，处理时间为4h；第二时效处理结束后，空冷至室温。
78.实施例四
79.本实施例提供一种基于铝合金材料的薄壁回转体零件铸造方法，该方法包括如下步骤：
80.1)将实施例1提供的薄壁回转体零件铸造装置组装完成后，基于反重力铸造技术，将zl114a铝合金熔体依次经进口浇道槽102、十字浇道槽103、环形浇道槽104、导流孔202、开口直浇槽302导入铸造成型区，待冷却、开模、表面处理后得到多型舱壳体零部件产品铸件7；
81.其中，进口浇道槽102内形成有第一浇体11，十字浇道槽103内形成有第二浇体12，环形浇道槽104内形成有第三浇体13，导流孔202、开口直浇槽302内共同形成有第四浇体14，各个浇体的结构如图13至图15所示。在铸造过程中，第四浇体14和多型舱壳体零部件产品铸件7是同步成型的，具体是由下向上逐渐成型，如图18所示。
82.2)将多型舱壳体零部件产品铸件进行如下处理：
83.a、固溶处理：将多型舱壳体零部件产品铸件置于固溶炉，于3h内匀速升温至540℃，然后保温10h，进行固溶处理；
84.b、淬火：将固溶后的多型舱壳体零部件产品铸件水冷淬火，淬火时间为20min；
85.c、第一次时效处理：将淬火后的多型舱壳体零部件产品铸件于0.5h内匀速升温至118℃，在该温度下进行第一次时效处理，处理时间为3.5h；第一时效处理结束后，空冷至室温；
86.d、第二次时效处理：将空冷后的多型舱壳体零部件产品铸件于0.8h内匀速升温至158℃，在该温度下进行第二次时效处理，处理时间为5h；第二时效处理结束后，空冷至室温。
87.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

技术特征：

1.基于铝合金材料的薄壁回转体零件铸造装置，其特征在于，包括底部外置浇道座、承压底座、侧部外置浇道座、砂型芯件、冷铁凝固组件和盖板座，所述底部外置浇道座的上端安装有承压底座，所述承压底座和盖板座之间安装有呈周向均匀分布的侧部外置浇道座，所有的所述侧部外置浇道座共同拼成一个套设在砂型芯件外侧的环形浇道座，所述环形浇道座、砂型芯件之间安装有与多型舱壳体零部件产品形状配合的冷铁凝固组件；所述多型舱壳体零部件产品包括薄壁筒体，所述薄壁筒体的内腔壁设有带凸块的上边沿环、带凸管的中边沿环和均布有凹槽的下边沿环，所述薄壁筒体的内腔壁位于凸管上侧、上边沿环下侧之间设有第一竖筋，位于凸管下侧、下边沿环上侧之间设有第二竖筋，所述薄壁筒体的内腔壁设有若干第三竖筋，所述第三竖筋的两端分别与上边沿环、下边沿环连接；所述中边沿环沿周向均匀设有四个凸管，每个凸管的外端于薄壁筒体的外表面形成有圆孔。2.根据权利要求1所述的基于铝合金材料的薄壁回转体零件铸造装置，其特征在于：所述砂型芯件包括砂型座，所述砂型座的外侧设有带凸块成型槽的上边沿环成型槽、带凸管成型槽的中边沿环成型槽和带凹槽成型块的下边沿环成型槽，所述凸管成型槽的中心处设有柱形成型块，所述砂型座的外侧位于凸管成型槽的上方设有第一竖筋成型槽，位于凸管成型槽的下方设有第二竖筋成型槽，所述砂型座的外侧设有若干第三竖筋成型槽；所述砂型座的内部开设有减重孔，所述减重孔的内壁安装有径向支撑柱。3.根据权利要求2所述的基于铝合金材料的薄壁回转体零件铸造装置，其特征在于：所述砂型座为分段结构，由上砂型座和下砂型座卡接而成，所述上砂型座位于减重孔的内壁安装有上层径向支撑柱，所述下砂型座位于减重孔的内壁安装有下层径向支撑柱；所述中边沿环成型槽位于上砂型座和下砂型座相互卡接的卡接区域，所述上砂型座中嵌入安装有若干与中边沿环成型槽连通的排气管。4.根据权利要求3所述的基于铝合金材料的薄壁回转体零件铸造装置，其特征在于：所述冷铁凝固组件包括上层冷铁凝固块、中间层冷铁凝固块、下层冷铁凝固块和凸管冷铁凝固块，所述上层冷铁凝固块沿周向均匀安装在上边沿环成型槽处，且靠近凸块成型槽处的上层冷铁凝固块替换为上层冷铁凝固凸块，所述中间层冷铁凝固块位于靠近凸管成型槽处开设有避让凹口，所述凸管冷铁凝固块安装在凸管成型槽的内端处。5.根据权利要求4所述的基于铝合金材料的薄壁回转体零件铸造装置，其特征在于：所述底部外置浇道座包括第一座体，所述第一座体的中心处开设有进口浇道槽，所述第一座体位于进口浇道槽的外围开设有环形浇道槽，所述环形浇道槽和进口浇道槽之间通过十字浇道槽相互连通。6.根据权利要求5所述的基于铝合金材料的薄壁回转体零件铸造装置，其特征在于：所述承压底座包括第二座体，所述第二座体沿周向开设有若干与环形浇道槽连通用的导流孔，所述第二座体上侧开设有与下层冷铁凝固块配合的下层冷铁凝固块安装槽以及与砂型座配合的砂型座安装槽。7.根据权利要求6所述的基于铝合金材料的薄壁回转体零件铸造装置，其特征在于：所述侧部外置浇道座包括第三座体，所述第三座体靠近内壁沿周向开设有若干与导流孔位置一一对应的开口直浇槽，位于中间位置的所述开口直浇槽的中部设有凸管成型槽，所述第三座体的内壁开设有若干便于安装中间层冷铁凝固块的中间层冷铁凝固块安装槽。
8.根据权利要求7所述的基于铝合金材料的薄壁回转体零件铸造装置，其特征在于：所述盖板座包括第四座体，所述第四座体的下侧沿周向开设有若干与开口直浇槽位置一一对应的排气孔；所述底部外置浇道座、承压底座和盖板座均为便于开模的分体拼接结构。9.根据权利要求8所述的基于铝合金材料的薄壁回转体零件铸造装置，其特征在于：所述第一座体的上侧开设有第一竖向定位孔，所述第二座体的上下两侧分别开设有第二竖向定位孔，所述第三座体的上下两侧分别开设有第三竖向定位孔，所述第四座体的下侧开设有第四竖向定位孔，位置对应的两个竖向定位孔之间安装有竖向定位块；所述第三座体的侧端面沿长度方向开设有若干排水平定位孔，相邻两个所述第三座体位于相对的两个水平定位孔之间安装有水平定位块。10.基于铝合金材料的薄壁回转体零件铸造方法，利用如权利要求1~9所述的装置实现，其特征在于，该方法包括如下步骤：1）将薄壁回转体零件铸造装置组装完成后，基于反重力铸造技术，将zl114a铝合金熔体依次经进口浇道槽、十字浇道槽、环形浇道槽、导流孔、开口直浇槽导入铸造成型区，待冷却、开模、表面处理后得到多型舱壳体零部件产品铸件；2）将多型舱壳体零部件产品铸件进行如下处理：a、固溶处理：将多型舱壳体零部件产品铸件置于固溶炉，于1～3h内匀速升温至530～540℃，然后保温10～14h，进行固溶处理；b、淬火：将固溶后的多型舱壳体零部件产品铸件水冷淬火，淬火时间为10～20min；c、第一次时效处理：将淬火后的多型舱壳体零部件产品铸件于0.2～0.5h内匀速升温至118～122℃，在该温度下进行第一次时效处理，处理时间为2.5～3.5h；第一时效处理结束后，空冷至室温；d、第二次时效处理：将空冷后的多型舱壳体零部件产品铸件于0.4～0.8h内匀速升温至158～162℃，在该温度下进行第二次时效处理，处理时间为4～5h；第二时效处理结束后，空冷至室温。

技术总结

本发明属于铝合金铸造技术领域，具体涉及一种基于铝合金材料的薄壁回转体零件铸造装置及方法，该装置包括底部外置浇道座、承压底座、侧部外置浇道座、砂型芯件、冷铁凝固组件和盖板座，底部外置浇道座的上端安装有承压底座，承压底座和盖板座之间安装有呈周向均匀分布的侧部外置浇道座，所有的侧部外置浇道座共同拼成一个套设在砂型芯件外侧的环形浇道座，环形浇道座、砂型芯件之间安装有冷铁凝固组件。本发明采用“砂型+冷铁”配合反重力低压铸造的工艺，通过设置外置浇道、缝隙浇道等手段实现了稳定浇铸、顺序凝固；浇铸系统中，多处位置设置冷铁等，实现了厚壁、凸台、内边沿环等位置的顺序凝固，满足多型舱壳体零部件产品的铸造需求。造需求。造需求。