一種采用頂部強(qiáng)制水冷法改善金屬型鑄造成型的工藝的制作方法
【專利摘要】一種采用頂部強(qiáng)制水冷法改善金屬型鑄造成型的工藝，其技術(shù)方案為在原有金屬型鑄造模具的澆道外側(cè)，排氣孔上方，安裝水冷管，并通冷卻水。在澆鑄完成后，金屬液冷卻、凝固，并利用澆道中冒口大塊的金屬液進(jìn)行補(bǔ)縮。此時(shí)，利用溫度傳感器感應(yīng)鑄件溫度，當(dāng)鑄件完成凝固，進(jìn)入半固態(tài)時(shí)，對(duì)鑄件表面通冷卻水，施加強(qiáng)制水冷，以加快鑄件冷卻，同時(shí)提高鑄件質(zhì)量。本發(fā)明所提出的方法，有效的解決了傳統(tǒng)金屬型鑄造生產(chǎn)中，冒口保溫與冒口附近鑄件冷卻的矛盾的問(wèn)題，提高了鑄件質(zhì)量，同時(shí)大大加快了鑄件生產(chǎn)速度，是綜合考慮成本、效果的有效實(shí)施方案。
【專利說(shuō)明】一種采用頂部強(qiáng)制水冷法改善金屬型鑄造成型的工藝
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明涉及一種采用頂部強(qiáng)制水冷法改善金屬型鑄造成型的工藝，屬金屬材料加工【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0002]【背景技術(shù)】:
金屬型鑄造又稱硬模鑄造，它是將液體金屬澆入金屬鑄型，以獲得鑄件的一種鑄造方法。鑄型是用金屬制成，可以反復(fù)使用多次(幾百次到幾千次)。金屬型鑄造目前所能生產(chǎn)的鑄件，在重量和形狀方面還有一定的限制，如對(duì)黑色金屬只能是形狀簡(jiǎn)單的鑄件；鑄件的重量不可太大；壁厚也有限制，較小的鑄件壁厚無(wú)法鑄出。金屬型和砂型，在性能上有顯著的區(qū)別，如砂型有透氣性，而金屬型則沒(méi)有；砂型的導(dǎo)熱性差，金屬型的導(dǎo)熱性很好，砂型有退讓性，而金屬型沒(méi)有等。金屬型的這些特點(diǎn)決定了它在鑄件形成過(guò)程中有自己的規(guī)律。型腔內(nèi)氣體狀態(tài)變化對(duì)鑄件成型的影響:金屬在充填時(shí)，型腔內(nèi)的氣體必須迅速排出，但金屬又無(wú)透氣性，只要對(duì)工藝稍加疏忽，就會(huì)給鑄件的質(zhì)量帶來(lái)不良影響。鑄件凝固過(guò)程中熱交換的特點(diǎn):金屬液一旦進(jìn)入型腔，就把熱量傳給金屬型壁。液體金屬通過(guò)型壁散失熱量，進(jìn)行凝固并產(chǎn)生收縮，而型壁在獲得熱量，升高溫度的同時(shí)產(chǎn)生膨脹，結(jié)果在鑄件與型壁之間形成了 “間隙”。在“鑄件一間隙一金屬型”系統(tǒng)未到達(dá)同一溫度之前，可以把鑄件視為在“間隙”中冷卻，而金屬型壁則通過(guò)“間隙”被加熱。金屬型阻礙收縮對(duì)鑄件的影響:金屬型或金屬型芯，在鑄件凝固過(guò)程中無(wú)退讓性，阻礙鑄件收縮，這是它的又一特點(diǎn)。金屬型鑄造與砂型鑄造比較:在技術(shù)上與經(jīng)濟(jì)上有許多優(yōu)點(diǎn):(I)金屬型生產(chǎn)的鑄件，其機(jī)械性能比砂型鑄件高。同樣合金，其抗拉強(qiáng)度平均可提高約25%，屈服強(qiáng)度平均提高約20%，其抗蝕性能和硬度亦顯著提高；(2)鑄件的精度和表面光潔度比砂型鑄件高，而且質(zhì)量和尺寸穩(wěn)定；(3)鑄件的工藝收得率高，液體金屬耗量減少，一般可節(jié)約15?30% ； (4)不用砂或者少用砂，一般可節(jié)約造型材料80?100% ;此外，金屬型鑄造的生產(chǎn)效率高；使鑄件產(chǎn)生缺陷的原因減少；工序簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。金屬型鑄造雖有很多優(yōu)點(diǎn)，但也有不足之處，如:(1)金屬型制造成本高；(2)金屬型不透氣，而且無(wú)退讓性，易造成鑄件澆不足、開(kāi)裂或鑄鐵件白口等缺陷；(3)金屬型鑄造時(shí)，鑄型的工作溫度、合金的澆注溫度和澆注速度，鑄件在鑄型中停留的時(shí)間，以及所用的涂料等，對(duì)鑄件的質(zhì)量的影響甚為敏感，需要嚴(yán)格控制。
[0003]在設(shè)計(jì)金屬型時(shí)就必須有排氣設(shè)施，其排氣的方式有以下幾種:1.利用分型面或型腔零件的組合面的間隙進(jìn)行排氣。2.開(kāi)排氣槽。即在分型面或型腔零件的組合面上，芯座或頂桿表面上做排氣槽。3.設(shè)排氣孔。排氣孔一般開(kāi)設(shè)在金屬型的最高處。4.排氣塞是金屬型常用的排氣設(shè)施。盡管如此，金屬型鑄造依然會(huì)因?yàn)榕艢獠蛔愣斐设T件局部難以充型，使得鑄件出現(xiàn)瑕疵、澆不足，造成鑄件質(zhì)量下降，甚至報(bào)廢。
[0004]在金屬型鑄造生產(chǎn)過(guò)程中，鑄件在由液體轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w的過(guò)程中，要產(chǎn)生收縮，如不及時(shí)補(bǔ)充液體，就會(huì)在鑄件內(nèi)部產(chǎn)生縮孔而使鑄件報(bào)廢。因此，要在鑄件凝固前要給鑄件補(bǔ)充液體防止縮孔，這種在鑄件上補(bǔ)充液體的部分，就稱為補(bǔ)縮系統(tǒng)。一般遭鑄件的鑄造生產(chǎn)過(guò)程中，使用澆冒口進(jìn)行補(bǔ)縮，因此澆冒口設(shè)計(jì)的比較大，以保證最后冷卻。但澆冒口冷卻較慢、溫度較高，也帶動(dòng)了澆冒口周圍的鑄件溫度居高不下，難以冷卻，使得金屬型鑄造速度難以提高，阻礙了生產(chǎn)率的提高。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明針對(duì)以上問(wèn)題，提出一種采用頂部強(qiáng)制水冷法改善金屬型鑄造成型的工藝，其技術(shù)方案為在原有金屬型鑄造模具的澆道外側(cè)，排氣孔上方，安裝水冷管，并通冷卻水。在澆鑄完成后，金屬液冷卻、凝固，并利用澆道中冒口大塊的金屬液進(jìn)行補(bǔ)縮。此時(shí)，利用溫度傳感器感應(yīng)鑄件溫度，當(dāng)鑄件完成凝固，進(jìn)入半固態(tài)時(shí)，對(duì)鑄件表面通冷卻水，施加強(qiáng)制水冷，以加快鑄件冷卻，同時(shí)提高鑄件質(zhì)量。
[0006]冷卻水管路安裝于澆冒口外側(cè)，排氣孔上方。管路直徑為5?20mm，管路下方開(kāi)孔，使得管路中的水可以通過(guò)小孔流出，并通過(guò)排氣孔接觸鑄件，為鑄件迅速降溫。
[0007]冷卻水管路外加電控或人工控制的開(kāi)關(guān)，在澆注時(shí)，開(kāi)關(guān)保持關(guān)閉狀態(tài)，冷卻水管路中并無(wú)水。在招鑄件達(dá)到半固態(tài)后，啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，冷卻水流入。
[0008]金屬型內(nèi)部，鑄件表面安裝有溫度傳感器，傳感器采用K型熱電偶，測(cè)溫范圍(Tl300° C。外加控制系統(tǒng)，或采用人工控制，當(dāng)鋁鑄件溫度降至55(T580° C時(shí)，啟動(dòng)冷卻水。
[0009]有益效果:
本發(fā)明所提出的方法，有效的解決了傳統(tǒng)金屬型鑄造生產(chǎn)中，冒口保溫與冒口附近鑄件冷卻的矛盾的問(wèn)題，提高了鑄件質(zhì)量，同時(shí)大大加快了鑄件生產(chǎn)速度，是綜合考慮成本、效果的有效實(shí)施方案。
[0010]【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
圖1為頂部強(qiáng)制水冷法改善金屬型鑄造成型示意圖
附圖標(biāo)記:1.金屬模具，2.金屬液,3.排氣孔，4.出氣口，5.燒口，6.水冷管,7.冷卻水，8注水管，9.溫度傳感器【具體實(shí)施方式】:
為更好地說(shuō)明本發(fā)明，便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明的典型但非限制性的實(shí)施例如下。
[0011]管路直徑為10_，管路下方開(kāi)孔，使得管路中的水可以通過(guò)小孔流出，并通過(guò)排氣孔接觸鑄件，為鑄件迅速降溫。。
[0012]冷卻水管路外加人工控制的開(kāi)關(guān)，在澆注時(shí)，開(kāi)關(guān)保持關(guān)閉狀態(tài)，冷卻水管路中并無(wú)水。在鋁鑄件達(dá)到半固態(tài)后，啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，冷卻水流入。
[0013]金屬型內(nèi)部，鑄件表面安裝有溫度傳感器，傳感器采用K型熱電偶，測(cè)溫范圍(Tl300° C。外加控制系統(tǒng)，或采用人工控制，當(dāng)鋁鑄件溫度降至580° C時(shí)，啟動(dòng)冷卻水。
[0014]采用本發(fā)明方法改進(jìn)的金屬型重力鑄造，其廢品率降低40%以上，并且成品的質(zhì)量提升一到兩個(gè)等級(jí)，綜合來(lái)看，降低生產(chǎn)成本5?10%。
[0015] 申請(qǐng)人:聲明，以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種采用頂部強(qiáng)制水冷法改善金屬型鑄造成型的工藝，其特征在于:在原有金屬型鑄造模具的澆道外側(cè)，排氣孔上方，安裝水冷管，并通冷卻水，在澆鑄完成后，金屬液冷卻、凝固，并利用澆道中冒口大塊的金屬液進(jìn)行補(bǔ)縮，此時(shí)，利用溫度傳感器感應(yīng)鑄件溫度，當(dāng)鑄件完成凝固，進(jìn)入半固態(tài)時(shí)，對(duì)鑄件表面通冷卻水，施加強(qiáng)制水冷，以加快鑄件冷卻，同時(shí)提聞鑄件質(zhì)量。
2.根據(jù)權(quán)利I所述的金屬型鑄造成型的工藝，其特征在于:冷卻水管路安裝于澆冒口外側(cè)，排氣孔上方，管路直徑為5?20mm，管路下方開(kāi)孔，使得管路中的水可以通過(guò)小孔流出，并通過(guò)排氣孔接觸鑄件，為鑄件迅速降溫。
3.根據(jù)權(quán)利2所述的金屬型鑄造成型的工藝，其特征在于:冷卻水管路外加電控或人工控制的開(kāi)關(guān)，在澆注時(shí)，開(kāi)關(guān)保持關(guān)閉狀態(tài)，冷卻水管路中并無(wú)水，在鋁鑄件達(dá)到半固態(tài)后，啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，冷卻水流入。
4.根據(jù)權(quán)利2所述的金屬型鑄造成型的工藝，其特征在于:金屬型內(nèi)部，鑄件表面安裝有溫度傳感器，傳感器采用K型熱電偶，測(cè)溫范圍(Γ1300° C，外加控制系統(tǒng)，或采用人工控制，當(dāng)鋁鑄件溫度降至55(T580° C時(shí)，啟動(dòng)冷卻水。
【文檔編號(hào)】B22D27/04GK104399895SQ201410647771
【公開(kāi)日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月15日
【發(fā)明者】聶剛, 謝峰, 龍海敏 申請(qǐng)人:安徽省新方尊鑄造科技有限公司