CN101134234B - 内压胀型铸造技术 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一套内压胀型铸造技术，通过控制金属铸件毛坯型腔内部气体压力改善铸件结晶组织，提高型腔复杂铸件毛坯质量的技术，是在制造型芯时，在型芯上与铸件毛坯每一个开孔相对应的位置分别设置堵头，浇注完成时，堵头与铸件毛坯形成密闭壳体，通过堵头上的通气主管调控铸件毛坯内腔中气体的进出，实现负压浇注，较高压力凝固的铸造技术。
Description
技术领域
本发明涉及金属铸件毛坯的制造技术，尤其是一套通过控制铸件毛坯型腔内部气体压力改善铸件结晶组织，提高型腔复杂铸件毛坯质量的技术。
背景技术
在金属铸件毛坯制造过程中，缩松、缩孔、气孔、气泡、热裂纹、冷裂纹等缺陷对铸件毛坯的质量产生严重影响，技术人员采用合理设计浇注系统实现顺序凝固、压力铸造等工艺获得了一定的效果，生产实践证明在外压作用下金属熔液凝固时可以获得良好的结晶组织，能够保证铸件毛坯的质量；但是对于型腔复杂铸件毛坯，顺序凝固工艺很难实现，压力铸造工艺中压力传递的沿程损失很大，很难满足补缩要求，特别是压力铸造工艺很难应用于大型单件或小批量铸件毛坯的生产中。因此，实现等压力凝固技术就成了改善型腔复杂铸件毛坯质量必须解决的问题。
发明内容
为了解决型腔复杂金属铸件毛坯制造过程中，缩松、缩孔、气孔、气泡、热裂纹、冷裂纹等缺陷对铸件毛坯质量产生的严重影响，本发明提供了一套通过控制铸件毛坯型腔内部气体压力改善铸件结晶组织，提高型腔复杂铸件毛坯质量的技术。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：制造型芯时，在型芯上与铸件毛坯每一个开孔相对应的位置分别设置堵头，浇注完成时，堵头与铸件毛坯形成密闭壳体，通过堵头上的主气管调控铸件毛坯内腔中气体的进出，实现负压浇注，较高压力凝固的铸造技术。
采用树脂与型砂制造热溃散性与通气性均良好的型芯；在型芯上与铸件毛坯每一个开孔相对应的位置分别设置堵头，堵头的材料组分与铸件毛坯相同或接近，堵头的厚度为铸件毛坯壁厚的1～5倍，其余外形尺寸与铸件毛坯开孔相同；在型芯内部设置有通气主管和通气侧管，通气主管穿过一个或一个以上堵头，并与其穿过的堵头密封连接，其余堵头分别与一根通气侧管的一端固定连接，该通气侧管的另一端与通气主管为插拔式连接，通气主管位于铸件毛坯型腔内的部分和通气侧管上均布通气小孔，满足浇注时铸型型腔中气体的排出和毛坯凝固时施压气体在铸件毛坯型腔中的均布；通气主管另一端穿过铸型，连接于两个并联的阀门，其中一个阀门与真空泵相连接，一个阀门与压力气源相连接。
将制备好的型芯放置在干砂铸型，或者陶瓷铸型，或者金属铸型之中，组成铸件毛坯铸造系统，关闭与压力气源相连接的阀门，打开与真空泵相连接的阀门，启动真空泵抽出气体，使铸型型腔中处于负压状态，并在随后的浇注过程中保持负压状态，浇注于铸型型腔中的金属熔液与堵头热熔接，浇注完成后铸件毛坯与堵头构成了密闭壳体，然后关闭与真空泵相连接的阀门，打开与压力气源相连接的阀门，向铸件毛坯型腔内部通入压力为2～100MPA的干燥空气或惰性气体，气体经过型芯均布于铸件毛坯的型腔内，金属熔液将在压力的作用下凝固，从而实现负压浇注，压力下凝固的铸造技术。当金属熔液完全凝固，铸件毛坯温度低于再结晶温度时，关闭与压力气源相连接的阀门，打开与真空泵相连接的阀门，使铸件毛坯型腔内的气体压力逐渐降低至常压，为铸件毛坯继续冷却所产生的收缩量提供退让空间。
开箱后，通过切割或冲裁的工序将堵头与铸件毛坯分离，再将芯砂倒出。
本实发明的有益效果是，负压浇注可以减少或消除铸件中的气泡或气孔，均布内压作用下的胀型凝固可以防止缩松和缩孔的产生，金属溶液的凝固顺序基本上不会对铸件毛坯的质量产生影响，减小热裂纹产生的倾向，型芯的热溃散和胀型压力的适时降低，能够有效防止冷裂纹的发生。特别是不用压铸机就能实现大型毛坯的压力铸造，能够大幅度减小大型单件或小批量压铸件的制造成本。
附图说明
附图1是内压胀型铸造技术原理示意图。
图中1——铸型，2——型芯，3——堵头，4——通气侧管，5——压力气源，6——阀门，7——通气主管，8——阀门，9——真空泵，10——铸件毛坯
具体实施方式
下面以阀体铸造过程为例，具体说明内压胀型铸造技术。
采用树脂与型砂制造热溃散性与通气性均良好的型芯(2)，制造型芯(2)时，在型芯(2)上与铸件毛坯(10)每一个开孔相对应的位置分别设置堵头(3)，堵头(3)的材料组分与铸件毛坯(10)相同或接近，堵头(3)的厚度为铸件毛坯(10)壁厚的1～5倍，其余外形尺寸与铸件毛坯(10)开孔相同；在型芯(2)内部设置有通气主管(7)和通气侧管(4)，通气主管(7)穿过一个或一个以上堵头(3)，并与其穿过的堵头(3)密封连接，其余堵头(3)分别与一根通气侧管(4)的一端固定连接，该通气侧管(4)的另一端与通气主管(7)为插拔式连接，通气主管(7)位于铸件毛坯型腔内的部分和通气侧管(4)上均布通气小孔，满足浇注时铸型(1)型腔中气体的排出和凝固时施压气体在铸件毛坯(10)型腔中的均布；通气主管(7)另一端穿过铸型(1)，连接于两个并联的阀门(6、8)，其中一个阀门(8)与真空泵(9)相连接，一个阀门(6)与压力气源(5)相连接。
将制备好的型芯(2)放置在干砂铸型(1)，或者陶瓷铸型(1)，或者金属铸型(1)之中，组成铸件毛坯(10)铸造系统，关闭与压力气源(5)相连接的阀门(6)，打开与真空泵(9)相连接的阀门(8)，启动真空泵(9)抽出气体，使铸型(1)型腔中处于负压状态，并在随后的浇注过程中保持负压状态，浇注于铸型(1)型腔中的金属熔液与堵头(3)热熔接，浇注完成后铸件毛坯(10)与堵头(3)构成了密闭壳体，然后关闭与真空泵(9)相连接的阀门(8)，打开与压力气源(5)相连接的阀门(6)，向铸件毛坯(10)型腔内部通入压力为2～100MPA的干燥空气或惰性气体，气体经过型芯(2)均布于铸件毛坯(10)的型腔内，金属熔液在压力的作用下凝固，从而实现负压浇注，压力下凝固的铸造技术。当金属熔液完全凝固，铸件毛坯(10)温度低于再结晶温度时，关闭与压力气源(5)相连接的阀门(6)，打开与真空泵(9)相连接的阀门(8)，使铸件毛坯(10)型腔内的气体压力逐渐降低至常压，为铸件毛坯(10)继续冷却所产生的收缩量提供空间。
开箱后，通过切割或冲裁的工序将堵头(3)与铸件毛坯(10)分离，再将芯砂倒出。
Claims (3)
1.一套内压胀型铸造方法，其特征是：制造型芯时，在型芯与铸件毛坯开孔相对应的位置分别设置堵头，在型芯内部设置有通气主管和通气侧管，通气主管穿过一个或一个以上堵头，并与堵头密封连接，其余堵头分别与一根通气侧管一端固定连接，该通气侧管的另一端与通气主管为插拔式连接，将制备好的型芯放置在铸型之中，型芯的通气主管一端穿过铸型，连接于两个并联的阀门，其中一个阀门与真空泵相连接，一个阀门与压力气源相连接；浇铸前关闭与压力气源相连接的阀门，打开与真空泵相连接的阀门，启动真空泵抽出气体，使铸型型腔中处于负压状态，并在随后的浇注过程中保持负压状态，浇注于铸型型腔中的金属熔液与堵头热熔接，浇注完成后铸件毛坯与堵头构成了密闭壳体，然后关闭与真空泵相连接的阀门，打开与压力气源相连接的阀门，向铸件毛坯型腔内部通入压力为2～100MPA的干燥空气或惰性气体，气体经过型芯均布于铸件毛坯的型腔内，金属熔液在压力的作用下凝固；当金属熔液完全凝固，铸件毛坯温度低于再结晶温度时，关闭与压力气源相连接的阀门，打开与真空泵相连接的阀门，使铸件毛坯型腔内的气体压力逐渐降低至常压，为铸件毛坯继续冷却所产生的收缩量提供空间。
2.权利要求1所说的一套内压胀型铸造方法，采用树脂与型砂制造热溃散性的型芯，其特征是：堵头的材料组分与铸件毛坯相同，堵头的厚度为铸件毛坯壁厚的1～5倍，其余外形尺寸与铸件毛坯开孔相同。
3.权利要求1所说的一套内压胀型铸造方法，其特征是：通气主管位于铸件毛坯型腔内的部分和通气侧管上均布通气小孔，满足浇注时型腔中气体的排出和凝固时施压气体在型腔中的均布。
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