CN102962430A - 一种低压铸造方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铸造技术领域，公开了一种低压铸造的方法及用于低压铸造的装置。低压铸造方法包括：注料、加压、升液、保压、凝固、泄压、取模。低压铸造装置包括保温室和模具、加压室、升液室、用于控制注料通道关闭的塞杆、液面加压控制系统、液位传感器。本发明提供的低压铸造方法和装置具有如下优点：生产效率大幅提高，可实现连续生产；铸造参数稳定，因每次浇注时的金属液面均保持一定，加压压力的波动小，控制系统简化；金属液质量稳定；工艺自由度提高。

Description

一种低压铸造方法及其装置

技术领域

本发明涉及铸造技术领域，具体涉及一种低压铸造方法及所采用的装置。

背景技术

低压铸造是指液体金属在压力作用下，由下而上充填铸型并在压力下凝固以获得铸件的一种铸造方法，具体是：在密闭坩锅的金属液面上施加大约0.0098～0.049MPa的气压(干燥的空气或惰性气体)，使金属液沿放置在金属液中的管道(升液管)上升并流入到室上方的铸型中，待金属液从铸型上部至浇口完全凝固时便停止加压；升液管内的金属液流回坩锅后打开铸型即可取出铸件。由于施加在金属液面上的压力很低，故称之为低压铸造。

低压铸造装置为低压铸造机，使用最广泛的低压铸造机为顶置式结构，其特点是保温兼浇注坩锅炉放置在模具的下方，坩锅炉内金属液中放置一升液管与模具相连。顶置式低压铸造机具有结构简单，制造容易，操作方便的优点。

基于顶置式机器结构的低压铸造工艺，相比于其它铸造成形方法，有如下优点：1)金属液充型平稳，充型速度可控，能有效避免金属液的紊流、冲击和飞溅，减少卷气和氧化，提高铸件质量；2)金属的流动性好，有利于薄壁件形成轮廓清晰，表面光洁的铸件；3)液体在压力下凝固，补缩效果好，铸件组织致密，力学性能高；4)低压铸造浇注系统简单，一般无须设置冒口，工艺出品率高，一般低压铸造零件的工艺出品率大多在90％以上；5)易于实现机械化和自动化。

但顶置式低压铸造机也存在比较明显的缺点：1)生产效率低，导致生产效率低的原因一是加压过程及凝固时间长；二是低压铸造机的浇注坩锅放置在模具下方，一个生产周期内所有操作均在室上进行，保温坩锅的大部分时间为空闲；三是坩锅内的金属液使用完毕进行补料时，整个生产过程必须停止；2)加压压力参数的控制精度低，主要原因在于一是坩锅炉中的金属液面随着浇注次数的增加而降低，金属液面离模具的高度不断变化，因而加压压力需随液面高度的变化而变化，导致加压压力波动大；二是加压反馈慢，因保温坩锅密封面积大，易泄漏以及容积大，压力上升慢等引起金属液充填的加压及时性差；3)零件的铸造工艺自由度差；4)保温坩锅内铝液质量的稳定性难以保证，因保温坩锅密封，炉内精炼、氧化渣的去除均无法实施，铝液的质量波动大。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种三腔室等液面低压铸造方法。

所述方法是：

注料：将熔炼好的金属液加入到保温室中，金属液从保温室中流入加压室和升液室，采用塞杆控制注料通道的开关；

加压、升液、充型：当加压室中的金属液上升到一定液位时，塞杆关闭注料通道，向加压室中通入干燥空气或者惰性气体进行加压，升液室中的金属液上升至模具中充型；

保压、凝固：金属液充满模具后，继续保持液面的压力，直至金属液凝固；

泄压、取模：凝固完成后，排气泄压，升液室中的金属液回落直至与加压室的金属液面齐平，取模。

熔炼好的金属液加入到保温室中后，可以在保温室中对金属液进行精炼、扒渣处理。

本发明的另外一个目的是提供一种可充分发挥低压铸造的优点，避开其缺点，满足市场越来越高的铸件质量及力学性能、生产效率、工艺自由度等要求的用于低压铸造的装置。

一种低压铸造装置，包括保温室和模具、加压室、升液室、用于控制注料通道关闭的塞杆、液面加压控制系统、液位传感器，

所述保温室通过注料通道与加压室相连通，塞杆设置在注料通道口上方，加压室和升液室相通，保温室上开有加料口；

所述加压室上方设置液位传感器和液面加压控制装置，液位传感器与液面加压控制装置电连接；

升液室上方设置模具，升液室与模具相通。

本发明可以做进一步改进：所述加压室和升液室底部由通道连通，加压室和升液室底端倾斜，从加压室向升液室方向逐渐向上倾斜。

可选的，所述塞杆通过液压缸或者气压缸进行上下运动。

可选的，所述液位传感器为液位电极。

本发明提供的低压铸造方法是将金属液流经三个腔室，分别经过保温、加压、升液，使得金属液进入模具中，在工作台面上进行铸件操作的同时，即可进入下一铸造周期的注料阶段，中间不需要停止工作；若保温室内的金属液面低于限定值时(该限定值必须保证保温室中的金属液面始终高于加压室和升液室中的金属液面)，可向保温室中加入新的金属液。

本发明提供的低压铸造装置采用独立设置的三室结构，即分别为保温室、加压室、升液室，三个室底部分别由通道连通，而保温室与加压室之间的通道由一上下移动的塞杆实现连通和断开。铸造时：保温室中的金属液面高于加压/升液室，塞杆上升通道打开时，保温室中的金属液在重力作用下流入加压/升液室中，待到一定高度时塞杆关闭；随后加压室内的金属液面上通入气体，将金属液压入铸型中而成形；待凝固结束，加压室中的气体释放，塞杆打开，保温室中的金属液体又向加压室内补充金属液。由此可知，该低压铸造装置在每次浇注时加压室中的金属液面均保持为固定值。而在浇注、成形凝固期间，保温室中可进行补料、精炼、扒渣等操作。

本发明提供的低压铸造方法和装置具有如下优点：

1)生产效率大幅提高，可实现连续生产：当保温室中的金属液不足时，可加料补充，加料补充能够在任意阶段进行，即在注料、充型、保压、泄压及起模阶段中均可实施补充加料工序，实现了连续生产，克服现有技术需要停止整个成产过程的缺陷；二是因为加压过程缩短；

2)铸造参数稳定，因每次浇注时的金属液面均保持一定，加压压力的波动小，控制系统简化，控制精度高，每个周期内充型速度等工艺参数更为稳定，另外加压反馈也快；

3)金属液质量稳定，保温室不密封，炉内精炼、氧化渣的去除比较容易实施，铝液的质量波动小；

4)工艺自由度提高，零件的铸造工艺自由度提高。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：

图1为本发明提供的低压铸造方法的流程框图；

图2为本发明实施例提供的低压铸造装置的结构示意图；

图3为在装置中加入金属液时的状态示意图；

图4为保温室内向加压室和升液室内注入金属液的状态示意图；

图5为加压室和升液室内注料完毕的状态示意图；

图6为升液室向模具内充型浇铸的状态示意图；

图7为泄压后升液室金属液回流的状态示意图。

图中：1-保温室，2-加料口，3-液/气压缸，4-塞杆，5-注料通道，6-加压室，7-液位传感器，8-加压口，9-升液室，10-模具，11-加料通道，12液面加压控制系统

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图2所示，本发明提供的低压铸造装置包括保温室1、加压室6、升液室9、模具10、用于控制注料通道关闭的塞杆4、液面加压控制系统12、液位传感器7：保温室1通过注料通道5与加压室6相连通，塞杆4设置在注料通道5口上方，加压室6和升液室9相通，保温室1上开有加料口2；加压室6上方设置液位传感器7、加压口8和液面加压控制装置12，液位传感器7与液面加压控制装置12电连接，液面加压控制装置通过加压口向加压室输入气体；升液室9上方设置模具10，升液室9与模具10相通。

如图1、2～7所示，本实施例提供的低压铸造的工作流程是：

1)注料：将熔炼好的金属液，经由加料口2加入保温室1中(图3所示)，塞杆4在液/气压缸3驱动下上升，打开注料通道5，保温室2中的金属液经由通道5流到加压室6和升液室9中(图4所示)，当加压室6和升液9中的金属液面上升至液位传感器7的高度时，液位传感器7由于金属导电的作用而接通，继而发出信号由控制系统驱动液/气压缸3带动塞杆4下降，关闭注料通道5(图5所示)，注料工序完成；

2)加压、充型：液面加压控制系统通过加压口8向加压室6内的金属液表面上通入干燥空气或惰性气体，完成金属液的充型(图6所示)；

3)保压、凝固：金属液充满模具后，继续保持液面的压力，直至金属液凝固；

4)泄压、取模：凝固完成后，加压室6通过加气口8开始排气泄压，升液室9内顶端的金属液在重力的作用下回落，直至与加压室6内的金属液面齐平为止(图7所示)，随后在工作台面上可进行开模取件、喷涂、下芯(如有必要)等动作，一个铸造周期完毕。

另外在工作台面上进行铸件操作的同时，即可进入下一铸造周期的注料阶段(由保温室1向加压室6和升液室9内的注入金属液至规定高度)。

若保温室1内的金属液面低于限定值时(该限定值必须保证保温室1中的金属液面始终高于加压室6和升液室9中的金属液面)，可通过加料口2向保温室4中加入新的金属液。

为了更有利于升液室液面的提升和回流，本实施例中可以将加压室和升液室底端设计成倾斜状，从加压室向升液室方向逐渐向上倾斜。

在本实施例中塞杆可以通过液压缸或者气压缸进行上下运动。液位传感器可以选用液位电极。

以下通过具体实施例对本发明作进一步描述，并与对比例进行对比。

实施例1

采用本发明提供的低压铸造机铸造铝合金缸盖，缸盖材料为ZL105或ZL114，铸型为金属型+砂芯，保温室、加压室、升液室采用坩埚，坩埚容量1500Kg，铝液浇注温度690℃，模具温度200～300℃。

注料：开启塞杆4，质量合乎要求的铝合金液经保温室1和加压室6之间的通道5流入加压室6和升液室9中，当加压室6中铝合金液接触到液位传感器7的两极时，传感器接通，液压缸/气压缸控制塞杆4关闭，完成注料工序；

充型：向加压室6中通入不与铝合金液发生反应的气体(干燥空气或惰性气体)，供气系统从加压口8进入加压室6内，金属液在压力作用下通过升液室9压入铝合金缸盖的模具中，液面加压压力和加压速度等充型参数稳定可控，保证充型阶段液面平稳上升、排气顺畅，充型所用时间在55s左右；

保压：充型结束后，适当提高保压压力，提高铝液补缩能力，保压时间3min；

泄压/起模：铝合金缸盖凝固完毕后，排气泄压，升液室9中铝合金液回流，铸件进入起模阶段，起模所需时间约2min，以此同时，塞杆4打开，进行新一轮加料，起模和加料过程互不干涉和影响。

当保温室1中的金属液不足时，可加料补充，加料补充能够在上述过程中的任意阶段进行，即在上述注料、充型、保压、泄压及起模阶段中均可实施保温室1内的补充加料工序，实现了连续生产。并根据铝液状态，实时进行精炼、扒渣等工序，提高铝液质量。

因实现连续生产，铝液及模具温度稳定，铸件质量及合格率提高，生产率达每小时10件，班产量80件，铸件合格率98％以上。

实施例2

采用本发明提供的低压铸造机铸造铝合金轮毂，材料ZL101，铸型为金属型，坩埚容量1800Kg，铝液浇注温度700℃，模具温度200～300℃。

操作过程同实施例1所述。

实现连续生产，生产率达14件/小时，班产量112件。

实施例3

采用本发明提供的低压铸造机铸造铝合金仪器舱壳体，材质ZL114，铸型为自硬树脂砂型，坩埚容量1200Kg，铝液浇注温度700℃。

具体操作过程同实施例1所述。

生产率达每小时8件，班产量64件。

对比例1

采用传统的顶置式低压铸造机铸造铝合金缸盖。

缸盖材料为ZL105或ZL114，铸型为金属型+砂芯，坩埚容量800Kg，铝液浇注温度690℃，模具温度200～300℃。

其工艺过程为加压充型、保压凝固、泄压起模。

当保温浇注坩埚内的金属液使用完毕后，其补充加料过程为：停止生产，保温坩埚退出工作台底部，打开坩埚盖，倒入铝合金液体，扒渣，盖坩埚盖(密封)，进入工作台底部，然后进行正常生产。

无法实现连续生产，生产率每小时6件，班产量40件，铸件合格率90％左右。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种低压铸造的方法，其特征在于：所述方法包括下述步骤：

注料：将熔炼好的金属液加入到保温室中，金属液从保温室中流入加压室和升液室，采用塞杆控制注料通道的开关；

加压、升液、充型：当加压室中的金属液上升到一定液位时，塞杆关闭注料通道，向加压室中通入干燥空气或者惰性气体进行加压，升液室中的金属液上升至模具中充型；

保压、凝固：金属液充满模具后，继续保持液面的压力，直至金属液凝固；

泄压、取模：凝固完成后，排气泄压，升液室中的金属液回落直至与加压室的金属液面齐平，取模。

2.如权利要求1所述的低压铸造的方法，其特征在于：熔炼好的金属液加入到保温室中后，在保温室中进行精炼、扒渣处理。

3.一种用于权利要求1所述低压铸造方法的低压铸造装置，包括保温室和模具，其特征在于：所述装置还包括加压室、升液室、用于控制注料通道关闭的塞杆、液面加压控制系统、液位传感器，

所述保温室通过注料通道与加压室相连通，塞杆设置在注料通道口上方，加压室和升液室相通，保温室上开有加料口；

所述加压室上方设置液位传感器和液面加压控制装置，液位传感器与液面加压控制装置电连接；

升液室上方设置模具，升液室与模具相通。

4.如权利要求3所述的低压铸造装置，其特征在于：所述加压室和升液室底部由通道连通，加压室和升液室底端倾斜，从加压室向升液室方向逐渐向上倾斜。

5.如权利要求3所述的低压铸造装置，其特征在于：所述塞杆通过液压缸或者气压缸进行上下运动。

6.如权利要求3所述的低压铸造装置，其特征在于：所述液位传感器为液位电极。

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