CN104028723A - 一种铝制品高压铸造装置及其铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型铝制品高压铸造机，涉及金属制品铸造领域，对传统结构进行的改进，操作更加方便、准确，提高铸造效率，通过顺序递增施加高压提高了产品的致密度，提高了产品的表面质量和机械性能，在提升产品品质的前提下，减轻了产品的重量，节约了能源。

Description

一种铝制品高压铸造装置及其铸造方法

技术领域

本发明涉及金属制品铸造领域，具体的说是一种铝制品高压铸造装置及其铸造方法。

背景技术

目前，国内外企业的铝制品铸造工艺，一般通行的采用重力铸造及低压铸造工艺。

重力铸造是无压力铸造仅靠铝液自身重力来充满型腔，又分为沙模铸造和金属模铸造，由于其工艺局限性，补缩只能靠浇口铝液的重力来压迫，这就造成了浇口粗大，金属材料利用率极低，机械性能较差。一般有两种浇注方式：中心浇注和边浇。中心浇注，铝液冲型时由于冲击带入气体很难析出，容易形成氧化皮，浇口开在铸件中心位置，造成铸件中心凝固慢，结晶晶粒粗大，机械性能较差，难以满足中心位置性能要求较高的产品需要；边浇不符合顺序凝固的客观要求，容易造成大量废品。

低压铸造压力一般在0.06-0.08MPa，工艺比较复杂，由于在低压下成型产品致密度较差，从而影响到产品的表面质量和机械性能。低压铸造的产品表面容易形成凹凸不平现象，组织不致密均匀，而且抗拉强度只能达到200MPa左右，性能较差，只能通过加厚来达到机械性能要求。产品重，能耗高。工艺复杂，影响因素多，产品废品率较高。

综上所述，传统的铸造工艺普遍存在其局限，特别是机械性能较低，只能通过加重其厚度，加大重量来弥补其缺陷。这就造成了能源的的浪费及运行成本的提升，加重环境的污染，不利于发展优质、环保、节能的社会发展要求。社会发展的进步,铝合金制品在高铁、航空航天、高端健身器材、汽车零部件等方面的应用愈来愈广泛，而且对铝合金的铸造技术提出了更高的要求。产品更轻，性能更好，质量更优这些都是传统铝制品铸造技术所难以解决的。

发明内容

为解决上述存在的技术问题，本发明提供了一种铝制品高压铸造装置及其铸造方法，铸造装置对传统结构进行的改进，操作更加方便、准确，提高铸造效率；铸造方法通过顺序递增施加高压提高产品的致密度，提高了产品的表面质量和机械性能，在提升产品品质的前提下，减轻了产品的重量，节约了能源。

一种铝制品高压铸造装置，包含有机架、上模板、底模板和机械取件手，所述机架顶板上两端固定设置有动板油缸、中部固定设置有加压油缸，所述两件动板油缸的活塞杆端部分别与上模板固定连接，所述加压油缸的活塞杆端部与加压室固定连接，所述加压室与外部加压系统连接，所述上模板、底模板之间设置有模具，所述底模板下方设置有脱模板、脱模油缸固定板、脱模油缸和分流锥三位油缸，所述脱模油缸设置为两件、分别固定在脱模油缸固定板的两端、其活塞杆端部分别固定于脱模板底面，所述分流锥三位油缸固定于脱模板上、其活塞杆端部位于底模板底面，所述脱模油缸固定板通过螺栓与底模板固定连接，所述脱模板可沿固定螺栓移动并通过固定于其上表面的顶出杆穿过底模板与模具脱模环底部固定连接，所述外部加压系统与高压气泵连接。

还包括设置于底模板侧角的取件机械手，所述取件机械手设置为三轴抓取方式，包含有固定于机架侧柱旁的上下油缸、垂直于侧柱方向上的摆臂、取件手动板、以及旋转马达，所述上下油缸通过连接座固定在底模板的侧角、其活塞杆端部与取件手动板固定连接，用于推动取件手动板上下运动，所述旋转马达固定于取件手动板的顶端、通过联轴器与摆臂连接，带动摆臂转轴转动，所述摆臂内设置夹紧油缸、其活塞杆通过传动元件连接有用于夹紧铸件的夹头。

还包括调心装置，所述调心装置包括分流锥、滑动连接座和调心连接座，所述分流锥与滑动连接座固定连接，所述滑动连接座安装于所述调心连接座内部，可以在水平方向自由滑动，所述分流锥穿过底模板与模具连接，调心连接座固定于分流锥三位油缸的活塞杆端部。

所述上模板和底模板上分别安装有上、下模具的冷却系统，分别为各四路风冷、四路水冷。

一种铝合金制品高压铸造方法，通过如下步骤实现：

1）检查设备及模具，清理模具内部异物，连接好冷却气管，将模具烘烤到350度；

2）手动状态下运行设备，检查无异常方可进行下面步骤；

3）在机器原位灯亮时开始操作设备，双手按下启动按钮，上模板在动板油缸带动下下行至合模位置，锁紧到位加压油缸下行到中位；

4）放入漏斗，用定量铝舀将铝液倒入模具的型腔内；

5）按下浇铝完毕开关，加压油缸下行到下位，同时动板油缸、加压油缸同时加压，瞬间将模具闭合夹紧；

6）在模具闭合瞬间开始通过高压气泵将高压气体施与铝液表面，以合模开始计时，依次施1-3S/0.5MPa、3-4S/1MPa、4-5S/2MPa、5-10S/3MPa的高压，按照顺序凝固的原则，使铝液顺序凝固；

7）在3MPa高压压力下保压180-240s保压，使铸件充分加压凝固成型；

8）打开模具，上模板到位后，用脱模油缸脱开铸件，用分流锥三位油缸顶出，通过三轴取件机械手将铸件取出，放入淬火池中冷却；

9）检查铸件外观，清理毛刺，送探伤机检测内部质量；

10）适当调整加压及冷却工艺，进入下一循环。

本发明铸造装置结构简单，操作便捷，运行成本低，改变了传统的装置：1）改变了传统的脱模方式，由传统的上脱模改为下脱模，给加压油缸加高压留出了空间；2）改变了传统的取件方式，取件手由一轴的接取为三轴的抓取，采用了三轴取件手，包括上下油缸、旋转马达和夹紧油缸，实现了上下、旋转、夹紧抓取三个动作，更加方便快捷，动作准确迅速；3）增加了分流锥三位油缸，设计了可以存在三个精准定位位置的油缸，解决了高压铸件粘合力大，难以取件的问题；4）增设了高压气泵，将3MPa高气压首次应用于铝制品铸造；5）设计了调心装置，可以在8mm范围自由滑动，将加工误差和热变形误差消解，解决了由于模具温度不均，材料热变形问题以及加工误差所带来的同心度问题；改变了传统的低压铸造工艺，采用了顺序递增高压的方式，最高压达到3 MPa，使铝液顺序凝固成型，提高了产品的致密度，从而提高了产品的表面质量和机械性能，产品的品质得以显著提升，在此前提下，产品质量得以减轻，在铝制品的使用过程中节约了能源消耗，有利于节能环保。

附图说明：

图1为本发明的正面结构示意图；

图2为本发明的侧面结构示意图；

图3为本发明的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述：

如图1-3所示为本发明的一个具体实施例，该新型铝制品高压铸造机，包含有机架3、上模板4、底模板10和机械取件手16，所述机架3顶板上两端固定设置有动板油缸1、中部固定设置有加压油缸2，所述两件动板油缸1的活塞杆端部分别与上模板4固定连接，所述加压油缸2的活塞杆端部与加压室8固定连接，所述加压室8与外部加压系统连接，所述上模板4、底模板10之间设置有模具19，所述底模板10下方设置有脱模板5、脱模油缸固定板6、脱模油缸7和分流锥三位油缸13，所述脱模油缸7设置为两件、分别固定在脱模油缸固定板6的两端、其活塞杆端部分别固定于脱模板5底面，所述分流锥三位油缸13固定于脱模板5上、其活塞杆端部位于底模板10底面，所述脱模油缸固定板6通过螺栓与底模板10固定连接，所述脱模板5可沿固定螺栓移动并通过固定于其上表面的顶出杆51穿过底模板10与模具脱模环底部固定连接，所述外部加压系统与高压气泵连接。

作为优选的方式，本发明还包括设置于底模板10侧角的取件机械手16，所述取件机械手16设置为三轴抓取方式，包含有固定于机架3侧柱旁的上下油缸20、垂直于侧柱方向上的摆臂、取件手动板18、以及旋转马达14，所述上下油缸20通过连接座固定在底模板10的侧角、其活塞杆端部与取件手动板18固定连接，用于推动取件手动板18上下运动，所述旋转马达14固定于取件手动板18的顶端、通过联轴器与摆臂连接，带动摆臂转轴17转动，所述摆臂内设置夹紧油缸15、其活塞杆通过连接机构连接有用于夹紧铸件的夹头22。

作为优选的方式，本发明还包括调心装置，所述调心装置包括分流锥21、滑动连接座11和调心连接座12，所述分流锥21与滑动连接座11固定连接，所述滑动连接座11安装于所述调心连接座12内部，可以在水平方向自由滑动，所述分流锥21穿过底模板10与模具19连接，调心连接座12固定于分流锥三位油缸13的活塞杆端部。

作为优选的方式，本发明中所述上模板4和底模板10上分别安装有上、下模具的冷却系统，分别为各四路风冷、四路水冷。可以根据不同的模具结构采取不同的冷却工艺，结构复杂的铸件需用多路冷却，铸件较厚的位置，需要快速冷却的可以采用水冷，反之可以采用风冷。

在具体的制作安装过程中，本实施例的主要技术参数：

轮廓尺寸：长x宽x高=2400x1400x5500；导向立柱间距：1455x1055；动板行程：1000

；模板开合高度：1350/350；侧锁行程：200；分流锥顶出高度：100；动板油缸压力：25.5x2T；加压油缸压力：7.85T；锁紧压力：7.85T；脱模推力：20x2T；分流锥顶出力20T。

该铝制品高压铸造方法，通过如下步骤实现：

1.检查设备及模具19，清理模具19内部异物，连接好冷却气管，将模具19烘烤到350度；

2.手动状态下运行设备，检查无异常方可进行下面步骤；

3.在机器原位灯亮时开始操作设备，双手按下启动按钮，上模板4在动板油缸1带动下下行至合模位置，这时位于机架两侧用于锁紧模具19的锁紧油缸9锁紧，锁紧到位加压油缸2下行到中位；

4.放入漏斗（提前喷涂料，加温放入过滤网），用定量铝舀将铝液倒入模具19的型腔内；

5.按下浇铝完毕开关，加压油缸2下行到下位，同时锁紧油缸9、动板油缸1、加压油缸2同时加压，瞬间将模具19夹紧；

6）在模具19闭合瞬间开始通过高压气泵将高压气体施与铝液表面，以合模开始计时，依次施1-3S/0.5MPa、3-4S/1MPa、4-5S/2MPa、5-10S/3MPa的高压，按照顺序凝固的原则，使铝液顺序凝固；

7）在3MPa高压压力下保压180-240s保压，使铸件充分加压凝固成型；8. 打开模具19，上模板4到位后，用脱模油缸7脱开铸件，用分流锥三位油缸13顶出，旋转马达14旋转摆动摆臂，摆入设备中心，使夹头22的夹取中心与模具19的中心位于同一竖直轴线上，上下油缸20下行到位，使夹头22中心与铸件在同一平面上，夹紧油缸15带动传动元件抓住铸件，上下油缸20上行到位后，液压马达14摆出取出铸件，摆出后夹头22中心与淬水槽中心在同一竖直轴线上到位，上下油缸20下行然后夹紧油缸15松开将铸件放入淬水池冷却；

9.检查铸件外观，清理毛刺，送探伤机检测内部质量；

10.适当调整加压及冷却工艺，进入下一循环。

同等条件下，利用本工艺制得的铝制品与传统工艺制得的铝制品在硬度、抗拉强度及延伸率方面的实验数据对比如下表：

	传统低压铸造铝制品	高压铸造铝制品
			硬度（HB）	70-80	80-85
抗拉强度	215-230	270-300
			延伸率	3-7%	9-13%

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种铝制品高压铸造装置，包含有机架（3）、上模板（4）、底模板（10）和机械取件手（16），所述机架（3）顶板上两端固定设置有动板油缸（1）、中部固定设置有加压油缸（2），所述两件动板油缸（1）的活塞杆端部分别与上模板（4）固定连接，所述加压油缸（2）的活塞杆端部与加压室（8）固定连接，所述加压室（8）与外部加压系统连接，所述上模板（4）、底模板（10）之间设置有模具（19），其特征在于，所述底模板（10）下方设置有脱模板（5）、脱模油缸固定板（6）、脱模油缸（7）和分流锥三位油缸（13），所述脱模油缸（7）设置为两件、分别固定在脱模油缸固定板（6）的两端、其活塞杆端部分别固定于脱模板（5）底面，所述分流锥三位油缸（13）固定于脱模板（5）上、其活塞杆端部位于底模板（10）底面，所述脱模油缸固定板（6）通过螺栓与底模板（10）固定连接，所述脱模板（5）可沿固定螺栓移动并通过固定于其上表面的顶出杆（51）穿过底模板（10）与模具脱模环底部固定连接，所述外部加压系统与高压气泵连接。

2.根据权利要求1所述的铝制品高压铸造装置，其特征在于，还包括设置于底模板（10）侧角的取件机械手（16），所述取件机械手（16）设置为三轴抓取方式，包含有固定于机架（3）侧柱旁的上下油缸（20）、垂直于侧柱方向上的摆臂、取件手动板（18）、以及旋转马达（14），所述上下油缸（20）通过连接座固定在底模板（10）的侧角、其活塞杆端部与取件手动板（18）固定连接，用于推动取件手动板（18）上下运动，所述旋转马达（14）固定于取件手动板（18）的顶端、通过联轴器与摆臂连接，带动摆臂转轴（17）转动，所述摆臂内设置夹紧油缸（15）、其活塞杆通过传动元件连接有用于夹紧铸件的夹头（22）。

3.根据权利要求1所述的铝制品高压铸造装置，其特征在于，还包括调心装置，所述调心装置包括分流锥（21）、滑动连接座（11）和调心连接座（12），所述分流锥（21）与滑动连接座（11）固定连接，所述滑动连接座（11）安装于所述调心连接座（12）内部，可以在水平方向自由滑动，所述分流锥（21）穿过底模板（10）与模具（19）连接，调心连接座（12）固定于分流锥三位油缸（13）的活塞杆端部。

4.根据权利要求1所述的铝制品高压铸造装置，其特征在于，所述上模板（4）和底模板（10）上分别安装有模具（19）上、下模具的冷却系统，分别为各四路风冷、四路水冷。

5.一种采用权利要求1所述铝制品高压铸造装置的铝合金制品高压铸造方法，其特征在于，通过如下步骤实现：

1）检查设备及模具（19），清理模具（19）内部异物，连接好冷却气管，将模具（19）烘烤到350度；

2）手动状态下运行设备，检查无异常方可进行下面步骤；

3）在机器原位灯亮时开始操作设备，双手按下启动按钮，上模板（4）在动板油缸（1）带动下下行至合模位置，锁紧到位加压油缸（2）下行到中位；

4）放入漏斗，用定量铝舀将铝液倒入模具（19）的型腔内；

5）按下浇铝完毕开关，加压油缸（2）下行到下位，同时动板油缸（1）、加压油缸（2）同时加压，瞬间将模具（19）闭合夹紧；

6）在模具（19）闭合瞬间开始通过高压气泵将高压气体施与铝液表面，以合模开始计时，依次施1-3S/0.5MPa、3-4S/1MPa、4-5S/2MPa、5-10S/3MPa的高压，按照顺序凝固的原则，使铝液顺序凝固；

7）在3MPa高压压力下保压180-240s保压，使铸件充分加压凝固成型；

8）打开模具（19），上模板（4）到位后，用脱模油缸（7）脱开铸件，用分流锥三位油缸（13）顶出，通过三轴取件机械手（16）将铸件取出，放入淬火池中冷却；

9）检查铸件外观，清理毛刺，送探伤机检测内部质量；

10）适当调整加压及冷却工艺，进入下一循环。