CN103203443B - 一种反重力铸造一体化气路系统 - Google Patents

Abstract

一种反重力铸造一体化气路系统，其结构特点是上储气罐、下储气罐通过输气管提供压缩空气，上罐通过上进气管Ⅰ和上进气管Ⅱ与上储气罐相连，上进气管Ⅱ连接上罐开关阀Ⅲ后接入上罐调节阀与上罐开关阀Ⅱ之间。直通管的一端连接上罐，串连直通阀后接上储气罐。下储气罐送气管从左向右依次串联有下罐调节阀和下罐开关阀，上罐、下罐依靠连通管相连，连通管上装有连通阀，下进气管的右端连接在位于连通阀下部的连通管上，下进气管的左端连接在下罐上，气路系统不同功能之间切换可通过工业计算机控制信号自动控制阀门开闭完成，无须变动任何气动元器件；从而实现低压铸造、差压铸造、真空差压铸造三种气路之间的自动切换。

Description

一种反重力铸造一体化气路系统

技术领域

本发明涉及一种特种铸造技术领域，尤其涉及一种反重力铸造一体化气路系统。

背景技术

低压铸造与差压铸造是目前国内外广泛使用的反重力铸造工艺，而真空差压铸造的研究虽起步较晚，但其应用潜力巨大，近年来得以逐渐推广。上述三种铸造方法中以低压铸造利用坩埚内气压将金属液自下而上压入型腔，使得浇道与补缩通道合二为一，不仅充型平稳而且补缩顺畅，被应用于大轮廓尺寸铸件的生产。与低压铸造仅控制下罐坩埚内的气压不同, 差压铸造同时控制上、下罐压力使金属液在压差作用下充型,在可控压力下结晶。差压铸造压力是低压铸造的4～5倍，可明显改善铸件的气孔、缩孔、缩松缺陷，提高铸件的表面质量，减轻铸件的热裂倾向，尤其适合厚壁铸件的生产。真空差压铸造综合了真空吸铸、低压铸造和差压铸造的技术优点，金属液在真空条件下充型，充型能力得以提高，铸件氧化夹杂明显减少，并且更高的凝固压力使得金属液补缩能力增强，易于获得比较致密的组织，此外铸件晶粒也有所细化。因此真空差压铸造尤适用于薄壁复杂铸件的铸造。目前在我国航空航天工业领域中,不少厂家面临着产品生产批量小,品种多的局面。而我国现有的低压、差压及真空差压铸造设备功能单一,难以满足不同壁厚、大小的产品的生产任务。考虑到低压、差压、及真空差压三种反重力浇注工艺均需对下罐加压，且主要设备相似，若在一种设备上实现三种铸造方式，满足大轮廓尺寸、厚壁及复杂薄壁产品的生产，可大大降低厂房、设备等投入，节约生产成本。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种反重力铸造一体化气路系统，它能同时满足低压铸造、差压铸造及真空差压铸造三种工艺的气路要求，实现在单一设备上三种工艺间的切换。

本发明是这样来实现的，一种反重力铸造一体化气路系统，它包括上罐、中间隔板、下罐、下进气管、连通管、下卸压阀、下罐调节阀、真空阀、真空泵、下罐开关阀、下储气罐、直通管、输气管、上储气罐、直通阀、上罐开关阀Ⅱ、上罐开关阀Ⅲ、上罐调节阀、连通阀、上卸压阀、上罐开关阀Ⅰ、上进气管Ⅰ、上进气管Ⅱ、下储气罐送气管和工业计算机，其特征在于上罐下部与下罐的上部相连，上罐和下罐之间设有中间隔板，下储气罐和上储气罐上均连有输气管，上进气管Ⅰ的右端连接在上储气罐的上部，上进气管Ⅰ的左端通过中间隔板固定在上罐内，上罐开关阀Ⅰ、上罐调节阀和上罐开关阀Ⅱ从左向右依次串联在进气管Ⅰ上，位于上罐开关阀Ⅰ和上罐调节阀之间的上进气管Ⅰ上还连有上卸压阀，上进气管Ⅱ的右端连接在上罐调节阀和上罐开关阀Ⅱ之间的上进气管Ⅰ上，上进气管Ⅱ的左端也通过中间隔板固定在上罐内，上进气管Ⅱ上还设有上罐开关阀Ⅲ，直通管的右端连接在上储气罐的下部，直通管上设有直通阀，直通管的左端与连通管的上端相连，连通管的上端还与上罐开关阀Ⅲ左侧的上进气管Ⅱ相连，真空泵、真空阀和下卸压阀依次串联，连通管的下端连接在真空阀和下卸压阀之间，连通管的上部连有连通阀 ，下进气管的右端连接在连通管的中部，下进气管的左端连接在下罐上，下储气罐送气管的右端连接在下储气罐的中部，下储气罐送气管的左端连接在连通管的下部，下罐调节阀和下罐开关阀从左向右依次串联在下储气罐送气管上，下卸压阀、下罐调节阀、真空阀、下罐开关阀、直通阀、上罐开关阀Ⅱ、上罐开关阀Ⅲ、上罐调节阀、连通阀、上卸压阀和上罐开关阀Ⅰ均与工业计算机相连。

本发明的技术效果是：通过计算机控制气路系统中不同开关阀的开阖、调节阀的开度可分别实现低压铸造气路、差压铸造气路及真空差压铸造气路三种功能,满足实际生产中对三种铸造工艺的需求，缓解因产品批量小,品种多导致的设备等投入过高的问题，解决现有铸造设备生产方式过于单一问题。

附图说明

图1为本发明的气路等效图。

图2为本发明工业计算机与阀连接方框图。

在图1中，1、上罐  2、中间隔板  3、下罐  4、下进气管  5、连通管  6、下卸压阀  7、下罐调节阀  8、真空阀  9、真空泵  10、下罐开关阀  11、下储气罐  12、直通管  13、输气管  14、上储气罐  15、直通阀  16、上罐开关阀Ⅱ  17、上罐开关阀Ⅲ  18、上罐调节阀  19、连通阀  20、上卸压阀  21、上罐开关阀Ⅰ  22、上进气管Ⅰ  23、上进气管Ⅱ 24、下储气罐送气管。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明的具体工作方式作详细的阐述，分别介绍真空差压铸造、差压铸造、低压铸造三种工艺各自的气路系统操作方式。

如图1和图2所示，上储气罐14、下储气罐11依靠空气压缩机通过输气管13提供压缩空气，上罐1通过上进气管Ⅰ22和上进气管Ⅱ23与上储气罐14相连，其中上进气管Ⅰ22串联着上罐开关阀Ⅰ21、上罐调节阀18和上罐开关阀Ⅱ16。上罐开关阀Ⅰ21与上罐调节阀18之间的卸压管路上装有上卸压阀20。上进气管Ⅱ23连接上罐开关阀Ⅲ17后接入上罐调节阀18与上罐开关阀Ⅱ16之间。直通管12的一端连接上罐1，串连直通阀15后接上储气罐14。下储气罐送气管24从左向右依次串联有下罐调节阀7和下罐开关阀10，上罐1、下罐3依靠连通管5相连，连通管5上装有连通阀19，下进气管4的右端连接在位于连通阀19下部的连通管上，下进气管4的左端连接在下罐3上，连通阀19分别与下卸压阀6和真空阀8相连，真空阀8与真空泵9串联。

（1）真空差压铸造气路系统操作方式

如图1所示，中间隔板2将上罐1和下罐3分隔成单独的密闭空间。首先打开上、下罐连通阀19和真空阀8，启动真空泵9，对上罐1、下罐3抽真空。直至上罐1、下罐3内的压力达到预设真空度后，关闭连通阀19、真空阀8和真空泵9。充型结束后，开启上罐开关阀Ⅰ21、上罐开关阀Ⅱ16、直通阀15，通过上罐调节阀18控制上储气罐14内的压缩气体迅速输入上罐1，上罐1的压力得以快速上升，同时通过反馈调节控制下罐调节阀7的开度，使得下罐3压力同时上升，且上下罐压差维持在设定的压差值。当下罐3压力达到设定的“下罐保压压力”时进入保压阶段。此时，上罐1、下罐3压力都通过反馈调节控制对应的调节阀使得上罐1、下罐3压力保持在设定的压力值上。保压结束后，关闭上罐1、下罐3相应的调节阀进入卸压状态。打开连通阀19和下卸压阀6，将罐内的气体排出,直到罐内气压下降到100KPa后转“结束”。在卸压过程中，由于上罐1、下罐3排气速度不同，可能会造成上罐1、下罐3压差过大，这时系统将关闭下卸压阀6，将罐内的气体排出，直到罐内气压到100KPa后卸压结束，相关阀门的控制均通过工业计算机实现。

（2）差压铸造气路系统操作方式

差压铸造可分为增压法和减压法，现介绍减压法的工艺过程，此过程可分为建压、充型、保压和卸压四个阶段，首先，打开连通阀19、上罐开关阀Ⅰ21、上罐开关阀Ⅱ16、下罐开关阀10，通过调节阀18、7给上罐1、下罐3同时进气，使上罐1、下罐3达到同步压力，在建压过程中要注意保持上、下罐的压差不超过一定的数值。建压完成后，转入“充型”阶段。关闭连通阀19、上罐开关阀Ⅰ21、上罐开关阀Ⅱ16、下罐开关阀10，打开上罐开关阀Ⅲ17、上卸压阀20，通过上罐调节阀18使上罐1压力减小，直到设定的上罐1、下罐3压差为止。金属液在压差作用下沿升液管上升向铸模充型。充型后进入保压阶段，开启下罐开关阀10，通过反馈调节控制对应的上罐调节阀18、下罐调节阀7，使上罐1、下罐3压力保持在设定的压力值。保压时间结束后，关闭阀门17、18、20、7、10进入卸压状态。打开上下罐的连通阀19和下卸压阀6，将铸罐内的气体排出，直到上罐1、下罐3内气体压力下降到100KPa后卸压结束。

（3）低压铸造气路系统操作方式

打开下罐开关阀10、下罐调节阀7对下罐3加压，在压力作用下，金属液上升充型。当下罐3压力达到设定的“充型压差”时充型结束。按“升压过程参数”在下罐调节阀7的控制下对下罐3继续加压，当下罐压力达到设定的“保压压力”时转入“保压”阶段。通过反馈调节控制下罐调节阀7使下罐压力保持在设定的保压压力值上。这一过程的持续时间为设定的“保压时间”，保压时间结束后进入卸压状态。打开下卸压阀6，将铸罐内的气体排出，直到下罐3内气体压力下降到100KPa后转“结束”。

Claims (1)

1.一种反重力铸造一体化气路系统，它包括上罐、中间隔板、下罐、下进气管、连通管、下卸压阀、下罐调节阀、真空阀、真空泵、下罐开关阀、下储气罐、直通管、输气管、上储气罐、直通阀、上罐开关阀Ⅱ、上罐开关阀Ⅲ、上罐调节阀、连通阀、上卸压阀、上罐开关阀Ⅰ、上进气管Ⅰ、上进气管Ⅱ、下储气罐送气管和工业计算机，其特征在于上罐下部与下罐的上部相连，上罐和下罐之间设有中间隔板，下储气罐和上储气罐上均连有输气管，上进气管Ⅰ的右端连接在上储气罐的上部，上进气管Ⅰ的左端通过中间隔板固定在上罐内，上罐开关阀Ⅰ、上罐调节阀和上罐开关阀Ⅱ从左向右依次串联在上进气管Ⅰ上，位于上罐开关阀Ⅰ和上罐调节阀之间的上进气管Ⅰ上还连有上卸压阀，上进气管Ⅱ的右端连接在上罐调节阀和上罐开关阀Ⅱ之间的上进气管Ⅰ上，上进气管Ⅱ的左端也通过中间隔板固定在上罐内，上进气管Ⅱ上还设有上罐开关阀Ⅲ，直通管的右端连接在上储气罐的下部，直通管上设有直通阀，直通管的左端与连通管的上端相连，连通管的上端还与上罐开关阀Ⅲ左侧的上进气管Ⅱ相连，真空泵、真空阀和下卸压阀依次串联，连通管的下端连接在真空阀和下卸压阀之间，连通管的上部连有连通阀 ，下进气管的右端连接在连通管的中部，下进气管的左端连接在下罐上，下储气罐送气管的右端连接在下储气罐的中部，下储气罐送气管的左端连接在连通管的下部，下罐调节阀和下罐开关阀从左向右依次串联在下储气罐送气管上，下卸压阀、下罐调节阀、真空阀、下罐开关阀、直通阀、上罐开关阀Ⅱ、上罐开关阀Ⅲ、上罐调节阀、连通阀、上卸压阀和上罐开关阀Ⅰ均与工业计算机相连。