CN104139169A - 铸锻方法及铸锻装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铸锻方法及铸锻装置。其中铸锻装置包括下模和上模，下模的上端具有型腔，上模连接有驱动上模上下移动的油缸，上模的下端具有与下模型腔凹凸配合的冲头和内凹设置于冲头下表面上的冒口，下模的型腔的底面上设有位于冒口正下部的用于与浇包配合容纳液体的浇口窝，上模在型腔中的插入行程上具有进入型腔深度由浅到深的补缩行程和模锻行程，上模的上端设有与冒口相通的泄压阀。本发明解决了现有技术中存在的在铸锻过程中不能排气而会在铸件上形成气泡的问题。

Description

铸锻方法及铸锻装置

技术领域

本发明涉及铸锻方法及铸锻装置。

背景技术

现有技术中，GIS焊接用筒体铝法兰环的制造工艺流程是：铸造圆棒→下料截短→热处理冲孔→反复锻造端面及内外圆周面→热处理→反复扩孔。上述制造工艺存在的主要问题是：采用大量的机加工，加工余量较大，加工工序繁多，使用的加工设备较多，制造效率较低，制造成本高，材料利用率低。 

另外，现有技术中出现了一种铸锻复合一体化成型工艺，这种工艺是指在同一套模具内，先进行铸造，然后立即进行锻造的先进工艺。针对这种工艺，专利号为201210018281.4的中国专利公布了一种“一种铸锻液压机及其铸锻产品的方法”，该铸锻液压机包括工作台，工作台的上设置有定模和位于定模一侧的压力铸造装置，压力铸造装置包括压力铸造油缸，工作台的上方设有与定模对应的动模、用于驱动动模上下运动以实现开合模的合模油缸、设置于合模油缸的下部的用于驱动动模的铸锻冲头上下运动的锻压油缸。GIS焊接用筒体铝法兰环可以采用该铸锻液压机进行制造，但是该铸锻液压机存在以下问题：该锻造液压机的结构复杂，需要三个液压缸，其制造成本较高；加工工序复杂，首先合模油缸驱动动模下移与定模完成合模，然后在压力铸造油缸驱动作用下完成金属液的铸造成型，然后在金属液充满型腔后一段时间后，开始启动锻压油缸推动锻压冲头加压而完成金属锻造成型；在锻造过程中，型腔中的气体不能释放，锻压冲头的下移阻力大，且会在铸件上形成气泡；在铸造成型过程中，在型腔的侧面注液，铸件在上部和侧面均会受到两个不同方向的压力，不利于铸件的成型效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铸锻方法，以解决现有技术中在铝法兰环铸锻过程中不能排气而会在铸件上形成气泡的问题。本发明还提供了一种实施上述铝法兰环的铸锻方法的装置。

为了实现上述目的，本发明的铸锻方法采用如下技术方案：

铸锻方法，包括以下步骤：

1）从上方对下模的型腔进行浇注，直到液体到达设定的浇铸位而停止浇注；

2）当下模中的液体温度达到设定的温度值时，启动油缸，驱动上模向下移动，使液体自下而上进入上模的冒口中并在上模上部形成封闭有空气的封闭空间，直到上模移动至设定的高压补缩完毕位以使所述封闭空间中的空气的压力值达设定的压力值，而停止上模的移动；接着进行保压，使冒口充分补缩未凝固的铸件，直到铸件完全凝固为止；

3）打开上模的冒口顶部设置的泄压阀，卸去冒口中的空气压力，启动油缸驱动上模下移对铸件进行挤压模锻，直到上模到达设定的模锻终止位而停止下移，使铸件发生塑性变形，发生塑性变形的流动铝往冒口内流动而填充冒口。

冒口周围设有用于在所述步骤2铸造成型过程中加热冒口的电阻丝，确保冒口处上模温度在450度以上。

在步骤2）铸造成型过程中上模具下移之前，预热上模，在上模预热到设定温度后，向上模涂抹隔热涂料，隔热涂料的厚度从上模的冒口处至最远离冒口的位置处循序减薄。

在上模处于高压补缩完毕位时，上模达到的设定压力值为25±5Mpa。

为了实现上述目的，本发明的铸锻装置采用如下技术方案：铸锻装置，包括下模和与下模对应的用于沿上下方向移动的上模，下模的上端具有型腔，上模连接有驱动上模上下移动的油缸，上模的下端具有与下模型腔凹凸配合的冲头和内凹设置于冲头下表面上的冒口，下模的型腔的底面上设有位于冒口正下部的用于与浇包配合容纳液体的浇口窝，上模在型腔中的插入行程上具有进入型腔深度由浅到深的补缩行程和模锻行程，上模的上端设有与冒口相通的、用于在上模处于补缩行程时关闭以压缩冒口中的空气而在上模处于模段行程时开启而释放冒口中的空气的泄压阀。

上模上于冒口外围绕设有用于加热冒口的电阻丝。

所述下模的型腔为环形，所述上模的下端面自上而下由左向右倾斜设置，冒口设置于上模左侧的下端面上，下模的上端于型腔的中部设有凸起，上模的下端面上开设有与凸起扣合配合的凹部。

所述上模上于冲头的上部设有用于容纳水的水槽，水槽位于上面的右侧，所述下模的型腔的下部设有对应设于水槽正下方的冷铁。

所述上模上设有隔热涂料，所述隔热涂料的厚度从上模的冒口处至冲头处循序减薄。

本发明的铸锻装置的有益效果：该铸锻装置仅包括一个油缸，其结构简单，设备投资小，制造成本低。在使用时，加工工序简单，首先使用浇包向下模的浇口窝中浇注液体，然后启动油缸驱动上模向下移动，在上模处于补缩行程中，型腔中与上模或下模接触的液体快速冷却，而处于型腔中部的未凝固的液体在上模的冲头的挤压作用下，向冒口处移动，由于上模与下模扣合，泄压阀关闭，冒口上部封闭空间内的空气被压缩而产生气压，该气压会阻碍上膜的下移，从而使合模力越来越大，该气压作用于冒口处的液体上，可以对铸件形成一顶的补缩能力，可以避免铸件产生缩松、缩孔；在上模处于模锻行程中，泄压阀开启，可以将冒口上部的空气压力卸去，解决现有技术中在铸锻过程中不能排气而会在铸件上形成气泡的问题，油缸推动上模下移，可以对铸件进行挤压模锻，发生塑性变形的流动铝往冒口流动而填充冒口。此外在上模的插入行程中，铸件仅在上方受力，铸件的成型效果好。

进一步的，电阻丝加热冒口，可以在上模处于补缩行程时，使封闭于冒口上部的空气产生更大的气压，该强大气压作用于冒口处的液体上，可以对铸件形成强大的补缩能力，从而更加降低了铸件产生缩孔和缩松的可能性。

进一步的，下模的型腔为环形，上模的下端面自上而下由左向右倾斜设置，冒口设置于上模左侧的下端面上，该装置可以用于制造铝法兰环，可以使靠近冒口处的铸件最厚，而远离冒口的铸件最薄。

进一步的，上模上的水槽和下模上的冷贴，与冒口配合可以加强铸件的顺序凝固条件，可以加速铸件最薄处最先冷却，而使铸件的最厚处最后冷却，避免铸件产生裂纹，同时可以防止在铸件最薄处产生缩孔和缩松。

进一步的，由于隔热涂料具有绝热的作用，可以降低溶液的冷却速度，而隔热涂料的厚度从上模的冒口处至冲头处循序减薄，可以进一步加强铸件由薄到厚的顺序凝固。

附图说明

图1是本发明的铸锻装置的实施例1的第一使用状态图；

图2是本发明的铸锻装置的实施例1的第二使用状态图；

图3是本发明的铸锻装置的实施例1的第三使用状态图；

图4是铸锻件的结构示意图；

图5是图4的俯视图。

具体实施方式

本发明的铸锻方法，包括以下步骤：

1）从上方对下模的型腔进行浇注，直到液体到达设定的浇铸位而停止浇注；

2）预热上模，在上模预热到设定温度后，向上模涂抹隔热涂料，隔热涂料的厚度从上模的冒口处至最远离冒口的位置处循序减薄；

3）当下模中的液体温度达到设定的温度值时，启动油缸，驱动上模向下移动，使液体自下而上进入上模的冒口中并在上模上部形成封闭有空气的封闭空间，直到上模移动至设定的高压补缩完毕位以使该封闭空间中的空气的压力值达设定的压力值（通过设于冒口上部的压力表测试该封闭空间的压力值，在本实施例中，该设定的压力值25±5Mpa），而停止上模的移动；接着进行保压，使冒口充分补缩未凝固的铸件，直到铸件完全凝固为止；

4）打开上模的冒口顶部设置的泄压阀，卸去冒口中的空气压力，启动油缸驱动上模下移对铸件进行挤压模锻，直到上模到达设定的模锻终止位而停止下移，使铸件发生塑性变形，发生塑性变形的流动铝往冒口内流动而填充冒口。

冒口周围设有用于在步骤3铸造成型过程中加热冒口的电阻丝，确保冒口处上模温度在450度以上。

本发明的铸锻方法的实施例2，该方法包括以下步骤：

1）从上方对下模的型腔进行浇注，直到液体到达设定的浇铸位而停止浇注；

2）当下模中的液体温度达到设定的温度值时，启动油缸，驱动上模向下移动，使液体自下而上进入上模的冒口中并在上模上部形成封闭有空气的封闭空间，直到上模移动至设定的高压补缩完毕位以使该封闭空间中的空气的压力值达设定的压力值（通过设于冒口上部的压力表测试该封闭空间的压力值），而停止上模的移动；接着保压一定时间，使冒口充分补缩未凝固的铸件，直到铸件完全凝固为止；

3）打开上模的冒口顶部设置的泄压阀，卸去冒口中的空气压力，启动油缸驱动上模下移对铸件进行挤压模锻，直到上模到达设定的模锻终止位而停止下移，使铸件发生塑性变形，发生塑性变形的流动铝往冒口内流动而填充冒口。

在本发明的铸锻方法的其它实施例中，与实施例1的区别在于：该方法中还可以省去冒口周围设置的电阻丝。

在本发明的锻造方法的其它实施例中，与实施例1的区别在于：该方法还可以省去“预热上模，在上模预热到设定温度后，向上模涂抹隔热涂料，隔热涂料的厚度从上模的冒口处至最远离冒口的位置处循序减薄”的步骤。

本发明的铸锻装置的实施例1，如图1-3所示：铸锻装置，包括低压铸造机1，挤压铸造机具有工作平台2，工作平台2上固定设置有下模3和立柱4，工作平台2的上方设置有与下模3对应的用于沿上下方向移动的上模5，下模3的上端具型腔，该型腔为环形，上模5连接有驱动上模5上下移动的油缸6，上模5和油缸6安装于立柱4上，油缸6与上模5之间设有沿上下方向延伸的驱动杆9。上模5的下端具有与下模型腔凹凸配合的冲头52和内凹设置于冲头52下表面上的冒口51。上模5的下端面自上而下由左向右倾斜设置，冒口51设置于上模5左侧的下端面上，下模3的上端于型腔的中部设有凸起33，上模5的下端面上开设有与凸起33凹凸扣合配合的凹部55。下模3的型腔的底面上设有位于冒口51正下部的用于与浇包配合容纳液体的浇口窝32。上模5上于冒口51外围绕设有用于加热冒口51的电阻丝53。上模5上设有隔热涂料，隔热涂料的厚度从上模5的冒口51处至冲头52处循序减薄。上模5上于冲头52的上部设有用于容纳水的水槽54，下模3的型腔的下部设有对应设于水槽54正下方的冷铁31。上模5在型腔中的插入行程上具有进入型腔深度由浅到深的补缩行程和模锻行程。下模3上具有用于限定液体7浇注量的设定的浇注位、用于限定上模5补缩行程的以使冒口51补缩未凝固的铸件的设定的高压补缩开始位和设定的高压补缩完毕位、用于限定上模5模锻行程的最终位置的设定的模锻终止位。模锻的终止位的等于铸件的厚度+铸件的加工余量+收缩量。上模5的上端设有在上模5处于补缩行程时关闭以压缩冒口中的空气而在上模处于模段行程时开启而释放冒口中的空气的泄压阀10，泄压阀与冒口相通，泄压阀10上设置有控制开关。浇包8包括杯形的壳体，壳体的上端具有开口，壳体的底部具有供液体流出的漏液孔，浇包8还包括与漏液孔插配配合的塞子81，塞子81的上端连接有用于将塞子81从漏液孔中拔出而使液体从漏液孔中流出的拉绳82。冒口上部装有压力表，该压力表用于测试冒口上部封闭空间的压力。

采用铸锻装置的实施例1，可以制备得到的铸锻件如图4-5所示，GIS焊接用筒体铝法兰环包括厚度渐变的一个环形体11，环形体11厚度较大的一端的上表面上一体设有向上延伸的凸部12，凸部12为圆柱形结构。

铸锻装置的实施例1的工作原理及使用过程如下：将上模5和下模3安装在压力机上，使用浇包8从熔炼炉中舀出液体7，液体7的浇注温度为650±5度，然后将浇包8的漏液孔正对下模3的浇口窝32，并调整好浇包8与下模3之间的高度距离，拔出浇包8的漏液孔中的塞子81，而开始向下模3的型腔中浇注液体7，同时浇包8往上移动，直到液体7到达设定的浇注位时而停止浇注；当下模3型腔中的液体7温度达到设定的温度值时，在油缸6的作用下，快速移动上模5往下移动与下模3合模，当上模5开始接触到液体7时，上模5缓慢合模，当上模5移动至设定的高压补缩开始位时，与上模5的冲头52及下模3的型腔的壁接触的液体7快速冷却而先凝固以形成塑性固态铝13，而处于型腔心部的液体7后凝固，型腔中的液体7处于凝固的塑性或固、液混合的临界状态，快速移动上模5挤压液体7，未凝固在液体7在上模5的挤压作用下向冒口51处移动，冒口51处的液体7向上移动，在液体7向冒口51上部移动的过程中受到冒口51中的上部的封闭空气14的压力阻碍，随着上模5往下移动，合模力越来越大，同时冒口51中的上部的空气在电阻丝53的加热作用下，会增大该部分空气的气压值，将会有强大的压力作用于冒口51处的液体7上，从而对铸件具有强大的补缩能力，当上模5移动至设定的高压补缩完毕位以使上模5中冒口51上部的空气的压力值达设定的压力值25±5Mpa，而停止上模5的移动；接着保压一定时间，使冒口51充分补缩未凝固的铸件，直到铸件完全凝固为止；接着开启泄压阀10，卸去冒口51中的气压，油缸6驱动上模5下移，对铸件进行挤压模锻，直到上模5到达设定的模锻终止位而停止下移，在冲头52的作用下，塑性变形的流动铝往冒口51流动而填充冒口51；启动油缸6，驱动上模5上移而使上模5与下模3分离，顶出铸锻好的工件。

在铸锻装置的其它实施例中，还可以省去冷铁和水槽。

在铸锻装置的其它实施例中，还可以省去上模上的隔热涂料。

Claims (9)

1.铸锻方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）从上方对下模的型腔进行浇注，直到液体到达设定的浇铸位而停止浇注；

当下模中的液体温度达到设定的温度值时，启动油缸，驱动上模向下移动，使液体自下而上2）进入上模的冒口中并在上模上部形成封闭有空气的封闭空间，直到上模移动至设定的高压补缩完毕位以使所述封闭空间中的空气的压力值达设定的压力值，而停止上模的移动；接着进行保压，使冒口充分补缩未凝固的铸件，直到铸件完全凝固为止；

3）打开上模的冒口顶部设置的泄压阀，卸去冒口中的空气压力，启动油缸驱动上模下移对铸件进行挤压模锻，直到上模到达设定的模锻终止位而停止下移，使铸件发生塑性变形，发生塑性变形的流动铝往冒口内流动而填充冒口。

2.根据权利要求1所述的铸锻方法，其特征在于，冒口周围设有用于在所述步骤2铸造成型过程中加热冒口的电阻丝，确保冒口处上模温度在450度以上。

3.根据权利要求1所述的铸锻方法，其特征在于，在步骤2）铸造成型过程中上模具下移之前，预热上模，在上模预热到设定温度后，向上模涂抹隔热涂料，隔热涂料的厚度从上模的冒口处至最远离冒口的位置处循序减薄。

4.根据权利要求1所述的铸锻方法，其特征在于，在上模处于高压补缩完毕位时，上模达到的设定压力值为25±5Mpa。

5.一种专用于实施如权利要求1所述方法的铸锻装置，包括下模和与下模对应的用于沿上下方向移动的上模，其特征在于：下模的上端具有型腔，上模连接有驱动上模上下移动的油缸，上模的下端具有与下模型腔凹凸配合的冲头和内凹设置于冲头下表面上的冒口，下模的型腔的底面上设有位于冒口正下部的用于与浇包配合容纳液体的浇口窝，上模在型腔中的插入行程上具有进入型腔深度由浅到深的补缩行程和模锻行程，上模的上端设有与冒口相通的、用于在上模处于补缩行程时关闭以压缩冒口中的空气而在上模处于模段行程时开启而释放冒口中的空气的泄压阀。

6.根据权利要求5所述的铸锻装置，其特征在于：上模上于冒口外围绕设有用于加热冒口的电阻丝。

7.根据权利要求5或6所述的铸锻装置，其特征在于：所述下模的型腔为环形，所述上模的下端面自上而下由左向右倾斜设置，冒口设置于上模左侧的下端面上，下模的上端于型腔的中部设有凸起，上模的下端面上开设有与凸起扣合配合的凹部。

8.根据权利要求7所述的铸锻装置，其特征在于：所述上模上于冲头的上部设有用于容纳水的水槽，水槽位于上面的右侧，所述下模的型腔的下部设有对应设于水槽正下方的冷铁。

9.根据权利要求7所述的铸锻装置，其特征在于：所述上模上设有隔热涂料，所述隔热涂料的厚度从上模的冒口处至冲头处循序减薄。