CN104399895A - 一种采用顶部强制水冷法改善金属型铸造成型的工艺 - Google Patents

Abstract

一种采用顶部强制水冷法改善金属型铸造成型的工艺，其技术方案为在原有金属型铸造模具的浇道外侧，排气孔上方，安装水冷管，并通冷却水。在浇铸完成后，金属液冷却、凝固，并利用浇道中冒口大块的金属液进行补缩。此时，利用温度传感器感应铸件温度，当铸件完成凝固，进入半固态时，对铸件表面通冷却水，施加强制水冷，以加快铸件冷却，同时提高铸件质量。本发明所提出的方法，有效的解决了传统金属型铸造生产中，冒口保温与冒口附近铸件冷却的矛盾的问题，提高了铸件质量，同时大大加快了铸件生产速度，是综合考虑成本、效果的有效实施方案。

Description

一种采用顶部强制水冷法改善金属型铸造成型的工艺

技术领域： 

本发明涉及一种采用顶部强制水冷法改善金属型铸造成型的工艺，属金属材料加工技术领域。

背景技术： 

金属型铸造又称硬模铸造，它是将液体金属浇入金属铸型，以获得铸件的一种铸造方法。铸型是用金属制成，可以反复使用多次（几百次到几千次）。金属型铸造目前所能生产的铸件，在重量和形状方面还有一定的限制，如对黑色金属只能是形状简单的铸件；铸件的重量不可太大；壁厚也有限制，较小的铸件壁厚无法铸出。金属型和砂型，在性能上有显著的区别，如砂型有透气性，而金属型则没有；砂型的导热性差，金属型的导热性很好，砂型有退让性，而金属型没有等。金属型的这些特点决定了它在铸件形成过程中有自己的规律。型腔内气体状态变化对铸件成型的影响：金属在充填时，型腔内的气体必须迅速排出，但金属又无透气性，只要对工艺稍加疏忽，就会给铸件的质量带来不良影响。铸件凝固过程中热交换的特点：金属液一旦进入型腔，就把热量传给金属型壁。液体金属通过型壁散失热量，进行凝固并产生收缩，而型壁在获得热量，升高温度的同时产生膨胀，结果在铸件与型壁之间形成了“间隙”。在“铸件一间隙一金属型”系统未到达同一温度之前，可以把铸件视为在“间隙”中冷却，而金属型壁则通过“间隙”被加热。金属型阻碍收缩对铸件的影响：金属型或金属型芯，在铸件凝固过程中无退让性，阻碍铸件收缩，这是它的又一特点。金属型铸造与砂型铸造比较：在技术上与经济上有许多优点：（1）金属型生产的铸件，其机械性能比砂型铸件高。同样合金，其抗拉强度平均可提高约25%，屈服强度平均提高约20%，其抗蚀性能和硬度亦显著提高；（2）铸件的精度和表面光洁度比砂型铸件高，而且质量和尺寸稳定;（3）铸件的工艺收得率高，液体金属耗量减少，一般可节约15～30%；（4）不用砂或者少用砂，一般可节约造型材料80～100%；此外，金属型铸造的生产效率高；使铸件产生缺陷的原因减少；工序简单，易实现机械化和自动化。金属型铸造虽有很多优点，但也有不足之处，如：(1) 金属型制造成本高；(2) 金属型不透气，而且无退让性，易造成铸件浇不足、开裂或铸铁件白口等缺陷;(3) 金属型铸造时，铸型的工作温度、合金的浇注温度和浇注速度，铸件在铸型中停留的时间，以及所用的涂料等，对铸件的质量的影响甚为敏感，需要严格控制。

在设计金属型时就必须有排气设施，其排气的方式有以下几种：1．利用分型面或型腔零件的组合面的间隙进行排气。2．开排气槽。即在分型面或型腔零件的组合面上，芯座或顶杆表面上做排气槽。3．设排气孔。排气孔一般开设在金属型的最高处。4.排气塞是金属型常用的排气设施。尽管如此，金属型铸造依然会因为排气不足而造成铸件局部难以充型，使得铸件出现瑕疵、浇不足，造成铸件质量下降，甚至报废。 

在金属型铸造生产过程中，铸件在由液体转变为固体的过程中，要产生收缩，如不及时补充液体，就会在铸件内部产生缩孔而使铸件报废。因此，要在铸件凝固前要给铸件补充液体防止缩孔，这种在铸件上补充液体的部分，就称为补缩系统。一般遭铸件的铸造生产过程中，使用浇冒口进行补缩，因此浇冒口设计的比较大，以保证最后冷却。但浇冒口冷却较慢、温度较高，也带动了浇冒口周围的铸件温度居高不下，难以冷却，使得金属型铸造速度难以提高，阻碍了生产率的提高。 

  

发明内容：

本发明针对以上问题，提出一种采用顶部强制水冷法改善金属型铸造成型的工艺，其技术方案为在原有金属型铸造模具的浇道外侧，排气孔上方，安装水冷管，并通冷却水。在浇铸完成后，金属液冷却、凝固，并利用浇道中冒口大块的金属液进行补缩。此时，利用温度传感器感应铸件温度，当铸件完成凝固，进入半固态时，对铸件表面通冷却水，施加强制水冷，以加快铸件冷却，同时提高铸件质量。

冷却水管路安装于浇冒口外侧，排气孔上方。管路直径为5~20mm，管路下方开孔，使得管路中的水可以通过小孔流出，并通过排气孔接触铸件，为铸件迅速降温。 

冷却水管路外加电控或人工控制的开关，在浇注时，开关保持关闭状态，冷却水管路中并无水。在铝铸件达到半固态后，启动开关，冷却水流入。 

金属型内部，铸件表面安装有温度传感器，传感器采用K型热电偶，测温范围0~1300°C。外加控制系统，或采用人工控制，当铝铸件温度降至550~580°C时，启动冷却水。 

  

有益效果：

本发明所提出的方法，有效的解决了传统金属型铸造生产中，冒口保温与冒口附近铸件冷却的矛盾的问题，提高了铸件质量，同时大大加快了铸件生产速度，是综合考虑成本、效果的有效实施方案。

  

附图说明：

图1为顶部强制水冷法改善金属型铸造成型示意图

附图标记：1. 金属模具，2. 金属液，3. 排气孔， 4. 出气口，5.浇口，6.水冷管，7.冷却水，8注水管，9.温度传感器

具体实施方式：

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下。

管路直径为10mm，管路下方开孔，使得管路中的水可以通过小孔流出，并通过排气孔接触铸件，为铸件迅速降温。。 

冷却水管路外加人工控制的开关，在浇注时，开关保持关闭状态，冷却水管路中并无水。在铝铸件达到半固态后，启动开关，冷却水流入。 

金属型内部，铸件表面安装有温度传感器，传感器采用K型热电偶，测温范围0~1300°C。外加控制系统，或采用人工控制，当铝铸件温度降至580°C时，启动冷却水。 

采用本发明方法改进的金属型重力铸造，其废品率降低40%以上，并且成品的质量提升一到两个等级，综合来看，降低生产成本5~10%。 

 申请人声明，以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。 

  

Claims (4)

1.一种采用顶部强制水冷法改善金属型铸造成型的工艺，其特征在于：在原有金属型铸造模具的浇道外侧，排气孔上方，安装水冷管，并通冷却水，在浇铸完成后，金属液冷却、凝固，并利用浇道中冒口大块的金属液进行补缩，此时，利用温度传感器感应铸件温度，当铸件完成凝固，进入半固态时，对铸件表面通冷却水，施加强制水冷，以加快铸件冷却，同时提高铸件质量。

2.根据权利1所述的金属型铸造成型的工艺，其特征在于：冷却水管路安装于浇冒口外侧，排气孔上方，管路直径为5~20mm，管路下方开孔，使得管路中的水可以通过小孔流出，并通过排气孔接触铸件，为铸件迅速降温。

3.根据权利2所述的金属型铸造成型的工艺，其特征在于：冷却水管路外加电控或人工控制的开关，在浇注时，开关保持关闭状态，冷却水管路中并无水，在铝铸件达到半固态后，启动开关，冷却水流入。

4.根据权利2所述的金属型铸造成型的工艺，其特征在于：金属型内部，铸件表面安装有温度传感器，传感器采用K型热电偶，测温范围0~1300°C，外加控制系统，或采用人工控制，当铝铸件温度降至550~580°C时，启动冷却水。