CN102019394B - 一种离心铸造装置及其离心铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种离心铸造装置及其离心铸造方法，属于机械技术领域。它解决了现有的铸造方法均存在一定的局限和缺陷的问题。本离心铸造装置，包括一个机架，机架上连接有能相互扣合的上模板和下模板，上模板与下模板扣合后在两者之间形成定位腔，定位腔靠近于上模板边沿处，机架上固连有能驱动上模板转动的驱动机构，机架下部具有用于装熔液的保温炉，机架上还设有能对保温炉内部进行加压的加压机构，下模板上具有当加压机构对保温炉内部加压时能使保温炉内的熔液进入定位腔的导流机构；本离心铸造方法，包括如下步骤：A、合模；B、金属溶液保温；C、压力、离心导流；D、卸模；E、表面处理。本发明具有使用简便、产品成品率高等优点。

Description

一种离心铸造装置及其离心铸造方法

技术领域

本发明属于机械技术领域，涉及一种铸造装置，特别是一种采用离心方式使熔液注满成型腔的离心铸造装置以及采用该铸造装置的低压离心铸造方法。

背景技术

现有广泛应用的铸造方法有高压铸造、低压铸造、离心铸造、重力铸造等。每种铸造方法均存在一定的局限和缺陷。

高压铸造的主要特点是金属液在高压、高速下充填型腔，并在高压下成形、凝固，压铸件的不足之处是：因为金属液在高压、高速下充填型腔的过程中，不可避免地把型腔中的空气夹裹在铸件内部，形成熔缝和厚壁铸件的缩松，存在皮下气孔，所以铝合金压铸件不宜热处理。否则，铸件内部气孔在作加热处理时，将遇热膨胀而致使铸件变形或鼓泡。若作为导电部件，内部气孔和缩松，增大电阻，导电率下降，影响能效的提升。

低压铸造的不足之处是：在金属液进入升液管充满型腔后还需要一定的时间来保持有足够的金属液在型腔中结晶凝固。这样升液管中会出现凝固了的金属渣，以致升液管堵住。在充铝液时，很难控制铝液在模腔内的流动方向。

重力铸造的不足之处是：细长、薄壁产品不易成型，对多通道细长结构的产品，很难控制铝液定向流动。例电机转子铝笼的笼条，容易造成断条。

离心铸造的特点是金属液在离心力作用下充型和凝固，金属补缩效果好，铸件外层组织致密，夹杂物少，机械性能好；可以获得无缩松、气孔、夹渣的铸件，而且组织细密、机械性能好。更重要的是其金属熔液流向是定向的，由转动中心向外流动。

发明内容

本发明的第一个目的是针对现有技术存在的上述问题，提供产品成品率高，使用简便的离心铸造装置。

本发明的第一个目的可通过下列技术方案来实现：一种离心铸造装置，包括一个机架，机架上连接有能相互扣合的上模板和下模板，上模板与下模板扣合后在两者之间形成定位腔，定位腔靠近于上模板边沿处，其特征在于，所述的机架上固连有能驱动上模板转动的驱动机构，机架下部具有用于装熔液的保温炉，机架上还设有能对保温炉内部进行加压的加压机构，所述下模板上具有当加压机构对保温炉内部加压时能使保温炉内的熔液进入定位腔的导流机构。

上模板和下模板扣合在一起后，加压机构将保温炉内注入气压，在导流机构作用下使得保温炉内的熔液进入定位腔中。同时，驱动机构驱动上模板转动，由于上模板与下模板连接在一起，因此，驱动机构驱动扣合在一起的上模板、下模板一同转动。

由于定位腔位于上模板的非中心位置，因此转动过程中在离心力的作用下溶液能顺畅的进入定位腔内。待溶液冷却后将上模板与下模板分离即可得到铸造成型的成品。

在上述的离心铸造装置中，所述的上模板与下模板之间设有定位销，上模板与下模板扣合后通过定位销使两者固连在一起。

定位销将上模板与下模板固连后，驱动机构就能同时带动上模板和下模板一同转动。

在上述的离心铸造装置中，所述的驱动机构为固连在机架上的驱动电机，驱动电机的转轴与上模板固连。

驱动电机运作过程中通过其上的转轴就能顺畅的驱动上模板转动。

在上述的离心铸造装置中，所述的加压机构为气泵和连接管，气泵与连接管的一端相连，连接管的另一端连接在保温炉上且与保温炉内部相通。

气泵运作过程中通过连接管将高压气体输送至保温炉内。

在上述的离心铸造装置中，所述的导流机构为下模板上的浇口和一根导管，导管的内端位于保温炉内，导管外端伸出保温炉与浇口的进口端相连通，浇口出口端与上述的定位腔相连通。

导管的内端浸与溶液中，保温炉内加压后将溶液下压，使得溶液由导管进入浇口。由于浇口与定位腔相通，因此溶液最终进入到定位腔中。也就是说，通过一定的气压就能将保温炉内的溶液压入位于保温炉上部的定位腔中。

在上述的离心铸造装置中，所述的浇口的进口端位于下模板的中心。

进口端位于下模板中心使得下模板转动过程中，浇口的进口端始终保持位置固定不变。

在上述的离心铸造装置中，所述的上模板与下模板之间沿其周向均布有2-10个定位腔，上述浇口进口端的数量为一个且进口端位于下模板中心，浇口的出口端与定位腔数量相同且位置对应一一对应。

由于浇口具有一个进口端和若干与进口端连通的出口端，因此，由进口端进入的溶液就能通入各个出口端。也就是说，最终进入每个定位腔中。

在上述的离心铸造装置中，所述的上模板上具有与定位腔相通的气孔。

通过气孔使得定位腔于保温炉之间形成压差，溶液能充分进入各个定位腔中。

在上述的离心铸造装置中，所述的上模板下部中心固连有呈圆锥状的分流件，且当上模板与下模板扣合后分流件位于浇口进口端处。

溶液由浇口进口端进入出口端过程中，在分流件作用下使得溶液具有较少阻力的情况下进入定位腔中。

在上述的离心铸造装置中，所述的上模板由呈环形的外模板和轴向固连在外模板中的内模板组成，上述的驱动机构与内模板固连，上述的下模板与内模板相扣合，在机架上还具有一个能驱动外模板上下移动的汽缸，所述的下模板与机架之间设有轴承。

驱动机构运作过程中驱动内模板转动，一旦内模板与下模板扣合后，上述的驱动机构驱动内模板与下模板同时转动。定位腔位于内模板与下模板之间，由于在下模板与机架之间具有轴承，因此扣合在一起的内模板和下模板能相对于机架转动。

汽缸的活塞杆伸缩过程中带动外模板相对于下模板上下移动，由于外模板与内模板是轴向固定的，因此，汽缸能驱动外模板和内模板同时相对于下模板上下移动。

为了使内模板相对于外模板转动，在两者之间也设有轴承。

本发明的第二个目的提供了上述离心铸造装置所采用的低压离心铸造方法，该铸造方法包括以下步骤：

A、合模：将上模板与下模板扣合，上模板与下模板之间形成用于成型的定位腔；

B、金属溶液保温：将熔融的铝液或铜液注入保温炉内，通过保温炉使其内的铝液或铜液保持在680-1200℃温度。

C、压力、离心导流：对保温炉内注入气压，受气压作用熔融的铝液或铜液由导管的下端进入导管上端，与此同时，扣合的上模板和下模板一同转动，由于定位腔靠近于上模板边沿处，转动过程中的在离心力作用使得导管上端排出的熔融铝液或铜液进入上述的定位腔处；

D、卸模：待铝液或铜液冷却后，将上模板与下模板分离得到产品毛坯；

E、表面处理：将产品表面的毛边、浇注头去除。

本离心铸造方法首先将上模板与下模板扣合在一起，两者之间形成定位腔。然后，保温炉具有始终保持在一定的温度的熔融铝液或铜液。通过对保温炉内加压使其内的铝液或铜液进入导管的上端，然后进入扣合后的上、下模板转动过程中产生离心力，在离心力作用下由导管上端排出的铝液或铜液顺畅进入定位腔内。

待铝液或铜液冷却成型后，将上模板与下模板分离，得到产品毛坯，去除毛坯的毛边和浇注头最终得到产品。

由于保温炉内具有大量的铝液或铜液，并且它的温度始终保持在一定程度固定不变，这样就使得它能连续的成型产品。也就是说，保温炉内注入熔融的铝液或铜液后，通过本装置能分批次的多次成型产品。

在上述的离心铸造方法中，所述的步骤A中上将电机转子鼠笼的铁芯定位在定位腔中。熔融的铝液进入在铁芯外侧，产品成型后得到电机转子鼠笼。

在上述的离心铸造方法中，所述的步骤A中上模板与气缸的活塞杆相连，上述的上模板通过油/气缸驱动相对于下模板移动。通过油/气缸能平稳的驱动上模板移动。

在上述的离心铸造方法中，所述的步骤C中对保温炉内注入0.1-0.6MPa的气压。在该气压作用下能使铝液或铜液顺畅的由导管进入定位腔处。

在上述的离心铸造方法中，所述的步骤C中导管的下端浸于保温炉内熔融的铝液或铜液处。气压作用与液面上方，在气压的推挤作用下使得铝液或铜液能由导管上端排出。

与现有技术相比，本离心铸造装置在加压机构和导流机构的作用下使保温炉内的溶液进入定位腔中，在注入溶液过程中只需要启动加压机构即可，显然，本装置使用简便。同时，操作油/气缸方便地使上模板与下模板扣合或分离，具有比较高的实用价值。

另外，本离心铸造方法由于保温炉内具有大量的铝液或铜液，成型产品时在气压作用下将部分铝液或铜液导入成型腔即可，显然，不需要在每次成型产品时另外加注铝液或铜液，它的生产效率比较高。直接通入气压后转动扣合的上、下模板就能在成型腔内加入铝液或铜液，因此，本铸造方法简单易行。同时铝液是从保温炉熔液的中下取出，熔液没有表面的氧化层和杂质，进一步保证了产品的质量。

附图说明

图1是本离心铸造装置的剖视结构示意图。

图2是本离心铸造装置中上模板与下模板处的剖视结构示意图。

图中，1、机架；2、上模板；2a、外模板；2b、内模板；2c、分流件；2d、气孔；3、下模板；3a、浇口；3a 1、进口端；3a2、出口端；4、定位腔；5、定位销；6、保温炉；7、导管；8、汽缸；9、驱动机构；10、轴承。

具体实施方式

实施例一

如图1所示，本离心铸造装置包括一个机架1，在机架1上设有上模板2和下模板3，上模板2与下模板3能扣合在一起，且当上模板2与下模板3扣合在一起后在两者之间形成定位腔4，定位腔4靠近于上模板2的边沿处，也就是说定位腔4位于上模板2的非中心位置。本实施例中，上模板2与下模板3之间设有定位销5，上模板2与下模板3扣合后通过定位销5使两者固连在一起。

机架1下部具有保温炉6，保温炉6用于装熔融的金属溶液。机架1上还设有加压机构，加压机构为气泵和连接管，气泵与连接管的一端相连，连接管的另一端连接在保温炉上且与保温炉6内部相通。

如图1和图2所示，下模板3上具有当加压机构对保温炉5内部加压时能使保温炉5内的熔液进入定位腔4的导流机构，导流机构为下模板3上的浇口3a和一根导管7，导管7的内端位于保温炉6内，导管7外端伸出保温炉6与浇口3a的进口端3a1相连通，浇口3a出口端3a2与上述的定位腔4相连通。本实施例中，上模板2与下模板3之间沿其周向均布有2-9个定位腔4，浇口3a进口端3a1的数量为一个且浇口3a的进口端3a1位于下模板3的中心，浇口3a的出口端3a2与定位腔4数量相同且位置对应一一对应。上模板2上具有与定位腔4相通的气孔2d。本实施例中，上模板2下部中心固连有呈圆锥状的分流件2c，且当上模板2与下模板3扣合后分流件2c位于浇口3a进口端3a1处。

上模板2由呈环形的外模板2a和轴向固连在外模板2a中的内模板2b组成。机架1上部设有汽缸8，汽缸8的活塞杆与外模板2a固连。机架1上还设有驱动机构9，驱动机构9与内模板2b固连。下模板3与机架1之间设有轴承10。本实施例中，驱动机构9为固连在外模板2a上的驱动电机，驱动电机的转轴与内模板2b固连。

汽缸8驱动外模板2a移动过程中内模板2b随着一同移动，使内模板2b与下模板3扣合在一起且在两者之间形成定位腔4。此时，加压机构将保温炉6内注入气压，气压压迫溶液使得保温炉6内的溶液沿着导管7上移，也就是说保温炉6内的溶液依次由导管7、浇口3a进入定位腔4中。

驱动机构驱动内模板2b转动，此时外模板2a不受内模板2b影响而固定不动，由于内模板2b与下模板3连接在一起，因此，驱动机构9驱动扣合在一起的内模板2b、下模板3一同转动。由于定位腔4位于内模板2b的非中心位置，因此转动过程中在离心力的作用下使浇口3a处的溶液顺畅的进入定位腔4内。溶液在浇口3a中流动过程中在分流件2c的作用下减少溶液流动过程中的阻力，当然，溶液在离心力作用下进入到每个独立的定位腔4中。

待溶液冷却后将操作汽缸8动作，汽缸8带动外模板2a上移，使内模板2b与下模板3分离，此时即可方便的取出成品。

本发明还提高了上述离心铸造装置所采用的的离心铸造方法，该铸造方法包括以下步骤：

A、合模：将上模板与下模板扣合，上模板与下模板之间形成用于成型的定位腔。本实施例中，电机转子鼠笼的铁芯组件定位在定位腔中。

B、金属溶液保温：将熔融的铝液或铜液注入保温炉内，通过保温炉使其内的铝液保持在760℃温度。

C、压力、离心导流：对保温炉内注入气压，使保温炉内气压大小为0.3MPa，受气压作用熔融的铝液由导管的下端进入导管上端，与此同时，扣合的上模板和下模板一同转动，由于定位腔靠近于上模板边沿处，转动过程中的在离心力作用使得导管上端排出的熔融铝液定向进入上述的定位腔处。同时，导管的下端位于铝液的液面以下。

D、卸模：待铝液或铜液冷却后，将上模板与下模板分离得到产品毛坯；

E、表面处理：将产品表面的毛边、浇注头去除。

本离心铸造方法首先将上模板与下模板扣合在一起，两者之间形成定位腔。然后，保温炉具有始终保持在760℃温度的熔融铝液。通过对保温炉内加压使其内的铝液或铜液进入导管的上端，然后扣合后的上、下模板转动过程中产生离心力，在离心力作用下由导管上端排出的铝液或铜液顺畅进入定位腔内。

待铝液冷却成型后，将上模板与下模板分离，得到产品毛坯，去除毛坯的毛边和浇注头最终得到产品。

由于保温炉内具有大量的铝液或铜液，并且它的温度始终保持在一定程度固定不变，这样就使得它能连续的成型产品。也就是说，保温炉内注入熔融的铝液或铜液后，通过本装置能分批次的多次成型产品。

实施例二

本实施例同实施例一基本相同，不一样的地方在于保温炉内铝液或铜液的温度为900℃，保温炉内气压大小为0.4MPa。

Claims (5)

1.一种离心铸造装置，包括一个机架(1)，机架(1)上连接有能相互扣合的上模板(2)和下模板(3)，上模板(2)与下模板(3)扣合后在两者之间形成定位腔(4)，定位腔(4)靠近于上模板(2)边沿处，其特征在于，所述的机架(1)上固连有能驱动上模板(2)转动的驱动机构(9)，机架(1)下部具有用于装熔液的保温炉(6)，机架(1)上还设有能对保温炉(6)内部进行加压的加压机构，所述下模板(3)上具有当加压机构对保温炉(6)内部加压时能使保温炉(6)内的熔液进入定位腔(4)的导流机构，所述的导流机构为下模板(3)上的浇口(3a)和一根导管(7)，导管(7)的内端位于保温炉(6)内，导管(7)外端伸出保温炉(6)与浇口(3a)的进口端(3a1)相连通，浇口(3a)出口端(3a2)与上述的定位腔(4)相连通，所述的浇口(3a)的进口端(3a1)位于下模板(3)的中心，所述的上模板(2)与下模板(3)之间沿其周向均布有2-9个定位腔(4)，上述浇口(3a)进口端(3a1)的数量为一个且进口端(3a1)位于下模板(3)中心，浇口(3a)的出口端(3a2)与定位腔(4)数量相同且位置对应一一对应，所述的上模板(2)上具有与定位腔(4)相通的气孔(2d)，所述的上模板(2)下部中心固连有呈圆锥状的分流件(2c)，且当上模板(2)与下模板(3)扣合后分流件(2c)位于浇口(3a)进口端(3a1)处，所述的上模板(2)由呈环形的外模板(2a)和轴向固连在外模板(2a)中的内模板(2b)组成，上述的驱动机构(9)与内模板(2b)固连，上述的下模板(3)与内模板(2b)相扣合，在机架(1)上还具有一个能驱动外模板(2a)上下移动的汽缸(8)，所述的下模板(3)与机架(1)之间设有轴承(10)。

2.根据权利要求1所述的离心铸造装置，其特征在于，所述的上模板(2)与下模板(3)之间设有定位销(5)，上模板(2)与下模板(3)扣合后通过定位销(5)使两者固连在一起，所述的驱动机构(9)为固连在机架(1)上的驱动电机，驱动电机的转轴与上模板(2)固连。

3.根据权利要求2所述的离心铸造装置，其特征在于，所述的加压机构为气泵和连接管，气泵与连接管的一端相连，连接管的另一端连接在保温炉(6)上且与保温炉(6)内部相通。

4.一种离心铸造方法，该铸造方法包括以下步骤：

A、合模：将上模板(2)与下模板(3)扣合，上模板(2)与下模板(3)之间形成用于成型的定位腔(4)；

B、金属溶液保温：将熔融的铝液或铜液注入保温炉(6)内，通过保温炉(6)使其内的铝液或铜液保持在680-1200℃温度； 

C、压力、离心导流：对保温炉(6)内注入气压，受气压作用熔融的铝液或铜液由导管(7)的下端进入导管(7)上端，与此同时，扣合的上模板(2)和下模板(3)一同转动，由于定位腔(4)靠近于上模板(2)边沿处，转动过程中的在离心力作用使得导管(7)上端排出的熔融铝液或铜液进入上述的定位腔(4)处；

D、卸模：待铝液或铜液冷却后，将上模板(2)与下模板(3)分离得到产品毛坯；

E、表面处理：将产品表面的毛边、浇注头去除；

所述的步骤A中上模板(2)与气缸的活塞杆相连，上述的上模板(2)通过气缸驱动相对于下模板(3)移动，所述的步骤C中对保温炉(6)内注入0.1-0.6MPa的气压；

所述的步骤C中上模板(2)下部中心固连有呈圆锥状的分流件(2c)，且当上模板(2)与下模板(3)扣合后分流件(2c)位于浇口(3a)进口端(3a1)处，溶液由浇口(3a)进口端(3a1)进入出口端(3a2)过程中，在分流件(2c)作用下使得溶液具有较少阻力的情况下进入定位腔(4)中。

5.根据权利要求4的离心铸造方法，其特征在于，所述的步骤C中导管(7)的下端浸于保温炉(6)内熔融的铝液或铜液处。

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