專利名稱：一種低壓鑄造方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鑄造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低壓鑄造方法及所采用的裝置。
背景技術(shù)：
低壓鑄造是指液體金屬在壓力作用下，由下而上充填鑄型并在壓力下凝固以獲得鑄件的一種鑄造方法，具體是在密閉坩鍋的金屬液面上施加大約O. 0098 O. 049MPa的氣壓(干燥的空氣或惰性氣體)，使金屬液沿放置在金屬液中的管道(升液管)上升并流入到室上方的鑄型中，待金屬液從鑄型上部至澆口完全凝固時(shí)便停止加壓；升液管內(nèi)的金屬液流回坩鍋后打開(kāi)鑄型即可取出鑄件。由于施加在金屬液面上的壓力很低，故稱之為低壓鑄造。低壓鑄造裝置為低壓鑄造機(jī)，使用最廣泛的低壓鑄造機(jī)為頂置式結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是保溫兼澆注坩鍋爐放置在模具的下方，坩鍋爐內(nèi)金屬液中放置一升液管與模具相連。頂置式低壓鑄造機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，操作方便的優(yōu)點(diǎn)?；陧斨檬綑C(jī)器結(jié)構(gòu)的低壓鑄造工藝，相比于其它鑄造成形方法，有如下優(yōu)點(diǎn)1)金屬液充型平穩(wěn)，充型速度可控，能有效避免金屬液的紊流、沖擊和飛濺，減少卷氣和氧化，提高鑄件質(zhì)量；2)金屬的流動(dòng)性好，有利于薄壁件形成輪廓清晰，表面光潔的鑄件；3)液體在壓力下凝固，補(bǔ)縮效果好，鑄件組織致密，力學(xué)性能高；4)低壓鑄造澆注系統(tǒng)簡(jiǎn)單，一般無(wú)須設(shè)置冒口，工藝出品率高，一般低壓鑄造零件的工藝出品率大多在90 %以上；5)易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。但頂置式低壓鑄造機(jī)也存在比較明顯的缺點(diǎn)1)生產(chǎn)效率低，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低的原因一是加壓過(guò)程及凝固時(shí)間長(zhǎng)；二是低壓鑄造機(jī)的澆注坩鍋放置在模具下方，一個(gè)生產(chǎn)周期內(nèi)所有操作均在室上進(jìn)行，保溫坩鍋的大部分時(shí)間為空閑；三是坩鍋內(nèi)的金屬液使用完畢進(jìn)行補(bǔ)料時(shí)，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程必須停止；2)加壓壓力參數(shù)的控制精度低，主要原因在于一是坩鍋爐中的金屬液面隨著澆注次數(shù)的增加而降低，金屬液面離模具的高度不斷變化，因而加壓壓力需隨液面高度的變化而變化，導(dǎo)致加壓壓力波動(dòng)大；二是加壓反饋慢，因保溫坩鍋密封面積大，易泄漏以及容積大，壓力上升慢等引起金屬液充填的加壓及時(shí)性差；3)零件的鑄造工藝自由度差；4)保溫坩鍋內(nèi)鋁液質(zhì)量的穩(wěn)定性難以保證，因保溫坩鍋密封，爐內(nèi)精煉、氧化渣的去除均無(wú)法實(shí)施，鋁液的質(zhì)量波動(dòng)大。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種三腔室等液面低壓鑄造方法。所述方法是注料將熔煉好的金屬液加入到保溫室中，金屬液從保溫室中流入加壓室和升液室，采用塞桿控制注料通道的開(kāi)關(guān)；加壓、升液、充型當(dāng)加壓室中的金屬液上升到一定液位時(shí)，塞桿關(guān)閉注料通道，向加壓室中通入干燥空氣或者惰性氣體進(jìn)行加壓，升液室中的金屬液上升至模具中充型；
保壓、凝固金屬液充滿模具后，繼續(xù)保持液面的壓力，直至金屬液凝固；泄壓、取模凝固完成后，排氣泄壓，升液室中的金屬液回落直至與加壓室的金屬液面齊平，取模。熔煉好的金屬液加入到保溫室中后，可以在保溫室中對(duì)金屬液進(jìn)行精煉、扒渣處理。本發(fā)明的另外一個(gè)目的是提供一種可充分發(fā)揮低壓鑄造的優(yōu)點(diǎn)，避開(kāi)其缺點(diǎn)，滿足市場(chǎng)越來(lái)越高的鑄件質(zhì)量及力學(xué)性能、生產(chǎn)效率、工藝自由度等要求的用于低壓鑄造的
>J-U ρ α
裝直。 一種低壓鑄造裝置，包括保溫室和模具、加壓室、升液室、用于控制注料通道關(guān)閉的塞桿、液面加壓控制系統(tǒng)、液位傳感器，所述保溫室通過(guò)注料通道與加壓室相連通，塞桿設(shè)置在注料通道口上方，加壓室和升液室相通，保溫室上開(kāi)有加料口 ；所述加壓室上方設(shè)置液位傳感器和液面加壓控制裝置，液位傳感器與液面加壓控制裝置電連接；升液室上方設(shè)置模具，升液室與模具相通。本發(fā)明可以做進(jìn)一步改進(jìn)所述加壓室和升液室底部由通道連通，加壓室和升液室底端傾斜，從加壓室向升液室方向逐漸向上傾斜?？蛇x的，所述塞桿通過(guò)液壓缸或者氣壓缸進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)?？蛇x的，所述液位傳感器為液位電極。本發(fā)明提供的低壓鑄造方法是將金屬液流經(jīng)三個(gè)腔室，分別經(jīng)過(guò)保溫、加壓、升液，使得金屬液進(jìn)入模具中，在工作臺(tái)面上進(jìn)行鑄件操作的同時(shí)，即可進(jìn)入下一鑄造周期的注料階段，中間不需要停止工作；若保溫室內(nèi)的金屬液面低于限定值時(shí)(該限定值必須保證保溫室中的金屬液面始終高于加壓室和升液室中的金屬液面)，可向保溫室中加入新的金屬液。本發(fā)明提供的低壓鑄造裝置采用獨(dú)立設(shè)置的三室結(jié)構(gòu)，即分別為保溫室、加壓室、升液室，三個(gè)室底部分別由通道連通，而保溫室與加壓室之間的通道由一上下移動(dòng)的塞桿實(shí)現(xiàn)連通和斷開(kāi)。鑄造時(shí)保溫室中的金屬液面高于加壓/升液室，塞桿上升通道打開(kāi)時(shí)，保溫室中的金屬液在重力作用下流入加壓/升液室中，待到一定高度時(shí)塞桿關(guān)閉；隨后加壓室內(nèi)的金屬液面上通入氣體，將金屬液壓入鑄型中而成形；待凝固結(jié)束，加壓室中的氣體釋放，塞桿打開(kāi)，保溫室中的金屬液體又向加壓室內(nèi)補(bǔ)充金屬液。由此可知，該低壓鑄造裝置在每次澆注時(shí)加壓室中的金屬液面均保持為固定值。而在澆注、成形凝固期間，保溫室中可進(jìn)行補(bǔ)料、精煉、扒渣等操作。本發(fā)明提供的低壓鑄造方法和裝置具有如下優(yōu)點(diǎn)I)生產(chǎn)效率大幅提高，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)當(dāng)保溫室中的金屬液不足時(shí)，可加料補(bǔ)充，加料補(bǔ)充能夠在任意階段進(jìn)行，即在注料、充型、保壓、泄壓及起模階段中均可實(shí)施補(bǔ)充加料工序，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)生產(chǎn)，克服現(xiàn)有技術(shù)需要停止整個(gè)成產(chǎn)過(guò)程的缺陷；二是因?yàn)榧訅哼^(guò)程縮短；2)鑄造參數(shù)穩(wěn)定，因每次澆注時(shí)的金屬液面均保持一定，加壓壓力的波動(dòng)小，控制系統(tǒng)簡(jiǎn)化，控制精度高，每個(gè)周期內(nèi)充型速度等工藝參數(shù)更為穩(wěn)定，另外加壓反饋也快；
3)金屬液質(zhì)量穩(wěn)定，保溫室不密封，爐內(nèi)精煉、氧化渣的去除比較容易實(shí)施，鋁液的質(zhì)量波動(dòng)小；4)工藝自由度提高，零件的鑄造工藝自由度提高。


此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定，在附圖中圖I為本發(fā)明提供的低壓鑄造方法的流程框圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的低壓鑄造裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為在裝置中加入金屬液時(shí)的狀態(tài)示意圖；圖4為保溫室內(nèi)向加壓室和升液室內(nèi)注入金屬液的狀態(tài)不意圖；圖5為加壓室和升液室內(nèi)注料完畢的狀態(tài)示意圖；圖6為升液室向模具內(nèi)充型燒鑄的狀態(tài)不意圖；圖7為泄壓后升液室金屬液回流的狀態(tài)示意圖。圖中1-保溫室，2-加料口，3-液/氣壓缸，4-塞桿，5-注料通道，6-加壓室，7-液位傳感器，8-加壓口，9-升液室，10-模具，11-加料通道，12液面加壓控制系統(tǒng)
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，在此本發(fā)明的示意性實(shí)施例以及說(shuō)明用來(lái)解釋本發(fā)明，但并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。如圖2所示，本發(fā)明提供的低壓鑄造裝置包括保溫室I、加壓室6、升液室9、模具
10、用于控制注料通道關(guān)閉的塞桿4、液面加壓控制系統(tǒng)12、液位傳感器7 :保溫室I通過(guò)注料通道5與加壓室6相連通，塞桿4設(shè)置在注料通道5 口上方，加壓室6和升液室9相通，保溫室I上開(kāi)有加料口 2 ;加壓室6上方設(shè)置液位傳感器7、加壓口 8和液面加壓控制裝置12，液位傳感器7與液面加壓控制裝置12電連接，液面加壓控制裝置通過(guò)加壓口向加壓室輸入氣體；升液室9上方設(shè)置模具10，升液室9與模具10相通。如圖1、2 7所示，本實(shí)施例提供的低壓鑄造的工作流程是I)注料將熔煉好的金屬液，經(jīng)由加料口 2加入保溫室I中(圖3所示)，塞桿4在液/氣壓缸3驅(qū)動(dòng)下上升，打開(kāi)注料通道5，保溫室2中的金屬液經(jīng)由通道5流到加壓室6和升液室9中(圖4所示)，當(dāng)加壓室6和升液9中的金屬液面上升至液位傳感器7的高度時(shí)，液位傳感器7由于金屬導(dǎo)電的作用而接通，繼而發(fā)出信號(hào)由控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)液/氣壓缸3帶動(dòng)塞桿4下降，關(guān)閉注料通道5 (圖5所示)，注料工序完成；2)加壓、充型液面加壓控制系統(tǒng)通過(guò)加壓口 8向加壓室6內(nèi)的金屬液表面上通入干燥空氣或惰性氣體，完成金屬液的充型(圖6所示)；3)保壓、凝固金屬液充滿模具后，繼續(xù)保持液面的壓力，直至金屬液凝固；4)泄壓、取模凝固完成后，加壓室6通過(guò)加氣口 8開(kāi)始排氣泄壓，升液室9內(nèi)頂端的金屬液在重力的作用下回落，直至與加壓室6內(nèi)的金屬液面齊平為止(圖7所示)，隨后在工作臺(tái)面上可進(jìn)行開(kāi)模取件、噴涂、下芯(如有必要)等動(dòng)作，一個(gè)鑄造周期完畢。另外在工作臺(tái)面上進(jìn)行鑄件操作的同時(shí)，即可進(jìn)入下一鑄造周期的注料階段(由保溫室I向加壓室6和升液室9內(nèi)的注入金屬液至規(guī)定高度)。若保溫室I內(nèi)的金屬液面低于限定值時(shí)(該限定值必須保證保溫室I中的金屬液面始終高于加壓室6和升液室9中的金屬液面)，可通過(guò)加料口 2向保溫室4中加入新的金屬液。為了更有利于升液室液面的提升和回流，本實(shí)施例中可以將加壓室和升液室底端設(shè)計(jì)成傾斜狀，從加壓室向升液室方向逐漸向上傾斜。在本實(shí)施例中塞桿可以通過(guò)液壓缸或者氣壓缸進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)。液位傳感器可以選用液位電極。以下通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，并與對(duì)比例進(jìn)行對(duì)比。實(shí)施例I·
采用本發(fā)明提供的低壓鑄造機(jī)鑄造鋁合金缸蓋，缸蓋材料為ZL105或ZL114，鑄型為金屬型+砂芯，保溫室、加壓室、升液室采用坩堝，坩堝容量1500Kg，鋁液澆注溫度690°C，模具溫度200 300°C。注料開(kāi)啟塞桿4，質(zhì)量合乎要求的鋁合金液經(jīng)保溫室I和加壓室6之間的通道5流入加壓室6和升液室9中，當(dāng)加壓室6中鋁合金液接觸到液位傳感器7的兩極時(shí)，傳感器接通，液壓缸/氣壓缸控制塞桿4關(guān)閉，完成注料工序；充型向加壓室6中通入不與鋁合金液發(fā)生反應(yīng)的氣體(干燥空氣或惰性氣體)，供氣系統(tǒng)從加壓口 8進(jìn)入加壓室6內(nèi)，金屬液在壓力作用下通過(guò)升液室9壓入鋁合金缸蓋的模具中，液面加壓壓力和加壓速度等充型參數(shù)穩(wěn)定可控，保證充型階段液面平穩(wěn)上升、排氣順暢，充型所用時(shí)間在55s左右；保壓充型結(jié)束后，適當(dāng)提高保壓壓力，提高鋁液補(bǔ)縮能力，保壓時(shí)間3min ；泄壓/起模鋁合金缸蓋凝固完畢后，排氣泄壓，升液室9中鋁合金液回流，鑄件進(jìn)入起模階段，起模所需時(shí)間約2min,以此同時(shí),塞桿4打開(kāi),進(jìn)行新一輪加料,起模和加料過(guò)程互不干涉和影響。當(dāng)保溫室I中的金屬液不足時(shí)，可加料補(bǔ)充，加料補(bǔ)充能夠在上述過(guò)程中的任意階段進(jìn)行，即在上述注料、充型、保壓、泄壓及起模階段中均可實(shí)施保溫室I內(nèi)的補(bǔ)充加料工序，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)生廣。并根據(jù)招液狀態(tài)，實(shí)時(shí)進(jìn)行精煉、機(jī)禮:等工序，提聞?wù)幸嘿|(zhì)量。因?qū)崿F(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，鋁液及模具溫度穩(wěn)定，鑄件質(zhì)量及合格率提高，生產(chǎn)率達(dá)每小時(shí)10件，班產(chǎn)量80件，鑄件合格率98 %以上。實(shí)施例2采用本發(fā)明提供的低壓鑄造機(jī)鑄造鋁合金輪轂，材料ZL101，鑄型為金屬型，坩堝容量1800Kg，鋁液澆注溫度700°C，模具溫度200 300°C。操作過(guò)程同實(shí)施例I所述。實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn),生產(chǎn)率達(dá)14件/小時(shí),班產(chǎn)量112件。實(shí)施例3采用本發(fā)明提供的低壓鑄造機(jī)鑄造鋁合金儀器艙殼體，材質(zhì)ZL114，鑄型為自硬樹(shù)脂砂型，坩堝容量1200Kg，鋁液澆注溫度700°C。具體操作過(guò)程同實(shí)施例I所述。生產(chǎn)率達(dá)每小時(shí)8件,班產(chǎn)量64件。
對(duì)比例I采用傳統(tǒng)的頂置式低壓鑄造機(jī)鑄造鋁合金缸蓋。缸蓋材料為ZL105或ZLl 14，鑄型為金屬型+砂芯，坩堝容量800Kg，鋁液澆注溫度6900C，模具溫度200 300°C。其工藝過(guò)程為加壓充型、保壓凝固、泄壓起模。當(dāng)保溫澆注坩堝內(nèi)的金屬液使用完畢后，其補(bǔ)充加料過(guò)程為停止生產(chǎn)，保溫坩堝退出工作臺(tái)底部，打開(kāi)坩堝蓋，倒入鋁合金液體，扒渣，蓋坩堝蓋(密封)，進(jìn)入工作臺(tái)底部，然后進(jìn)行正常生產(chǎn)。無(wú)法實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，生產(chǎn)率每小時(shí)6件，班產(chǎn)量40件，鑄件合格率90%左右。以上對(duì)本發(fā)明實(shí)施例所提供的技術(shù)方案進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例 對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的原理以及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只適用于幫助理解本發(fā)明實(shí)施例的原理；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在具體實(shí)施方式
以及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種低壓鑄造的方法，其特征在于所述方法包括下述步驟 注料將熔煉好的金屬液加入到保溫室中，金屬液從保溫室中流入加壓室和升液室，采用塞桿控制注料通道的開(kāi)關(guān)； 加壓、升液、充型當(dāng)加壓室中的金屬液上升到一定液位時(shí)，塞桿關(guān)閉注料通道，向加壓室中通入干燥空氣或者惰性氣體進(jìn)行加壓，升液室中的金屬液上升至模具中充型； 保壓、凝固金屬液充滿模具后，繼續(xù)保持液面的壓力，直至金屬液凝固； 泄壓、取模凝固完成后，排氣泄壓，升液室中的金屬液回落直至與加壓室的金屬液面齊平，取模。
2.如權(quán)利要求I所述的低壓鑄造的方法，其特征在于熔煉好的金屬液加入到保溫室中后，在保溫室中進(jìn)行精煉、扒渣處理。
3.一種用于權(quán)利要求I所述低壓鑄造方法的低壓鑄造裝置，包括保溫室和模具，其特征在于所述裝置還包括加壓室、升液室、用于控制注料通道關(guān)閉的塞桿、液面加壓控制系統(tǒng)、液位傳感器， 所述保溫室通過(guò)注料通道與加壓室相連通，塞桿設(shè)置在注料通道口上方，加壓室和升液室相通，保溫室上開(kāi)有加料口 ； 所述加壓室上方設(shè)置液位傳感器和液面加壓控制裝置，液位傳感器與液面加壓控制裝置電連接； 升液室上方設(shè)置模具，升液室與模具相通。
4.如權(quán)利要求3所述的低壓鑄造裝置，其特征在于所述加壓室和升液室底部由通道連通，加壓室和升液室底端傾斜，從加壓室向升液室方向逐漸向上傾斜。
5.如權(quán)利要求3所述的低壓鑄造裝置，其特征在于所述塞桿通過(guò)液壓缸或者氣壓缸進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)。
6.如權(quán)利要求3所述的低壓鑄造裝置，其特征在于所述液位傳感器為液位電極。
全文摘要
本發(fā)明涉及鑄造技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種低壓鑄造的方法及用于低壓鑄造的裝置。低壓鑄造方法包括注料、加壓、升液、保壓、凝固、泄壓、取模。低壓鑄造裝置包括保溫室和模具、加壓室、升液室、用于控制注料通道關(guān)閉的塞桿、液面加壓控制系統(tǒng)、液位傳感器。本發(fā)明提供的低壓鑄造方法和裝置具有如下優(yōu)點(diǎn)生產(chǎn)效率大幅提高，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)；鑄造參數(shù)穩(wěn)定，因每次澆注時(shí)的金屬液面均保持一定，加壓壓力的波動(dòng)小，控制系統(tǒng)簡(jiǎn)化；金屬液質(zhì)量穩(wěn)定；工藝自由度提高。
文檔編號(hào)B22D18/04GK102962430SQ201110255788
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2011年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月31日
發(fā)明者萬(wàn)里, 許豪勁 申請(qǐng)人:廣東鴻泰科技股份有限公司, 華中科技大學(xué)