CN104399896A - 一种采用负压法改善金属型铸造成型的工艺 - Google Patents

Abstract

一种采用负压法改善金属型铸造成型的工艺，其技术方案为对借鉴差压铸造中的减压法，对金属型铸造难于充型的局部型腔施加负压。将金属型内腔中充型困难的部位开通孔，外接低压空气，在负压的驱动下，加速金属液的充型过程，可以得到充型更好、质量更高的铸件。本发明所提出的方法，借鉴了差压铸造中的减压法原理，但并未对整个铸造模具施加负压，而是在铸造模具内部的局部空间施加负压，从而大大节省了设备的成本、体积、空间等。但由于所施加负压的部位是金属型铸造中难以充型、容易出问题的部位，因此，本方法实施效果要远优于传统金属型铸造。本发明方法结合了金属型铸造成本低、设备简单、工艺简单和差压铸造负压法充型好、铸件质量高、成品率高的优点，是综合考虑成本、效果的有效实施方案。

Description

一种采用负压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负压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。 

 差压铸造又称反压铸造、压差铸造。它是在低压铸造的基础上派生出来的一种铸造方法。与低压铸造的不同点是在铸型外罩个密封罩，内充压缩气体，使铸型处于气体的一定压力之下。金属液充型时，使保温炉中气体的压力大于铸型中气体的压力，如低压铸造时那样实现金属液的充型、保压和增压。但此时铸件是在更高的压力作用下结晶凝固的，所以可保证获得致密度更高的铸件。保温炉金属液面上和铸型内压力差获得的方案有两种：1.增压法 先向密封罩和保温炉内同时通入同样压力的气体，使它们之间压力平衡。然后保持密封罩内的气体压力值，向保温炉中金属液面上逐步通入压力更大的气体，创建上下罐的压力差，从而实现金属液的充型和保压。2.减压法 先向密封罩和保温炉内同时通入同样压力的气体，在达到平衡后，逐步放去密封罩内的压缩气体，是压力逐步降低，实现金属液的充型和保压。 

  

发明内容：

本发明将传统金属型铸造与差压铸造的减压法相结合，提出一种采用负压法改善金属型铸造成型的工艺，其技术方案为对金属型铸造难于充型的局部型腔施加负压。将金属型内腔中充型困难的部位开通孔，外接低压空气，在负压的驱动下，加速金属液的充型过程，可以得到充型更好、质量更高的铸件。

对难充型部位，所开气孔孔径大小为0.5~20mm，气孔内安装金属管作为抽负压通路，气孔在模具内部的出口处安装排气塞，以防止金属液流入。 

负压压力大小为0.01~0.1MPa，负压气源为真空泵。 

 负压通路设开关，在金属液流入之后开启，开关为人工控制或传感器自动控制。传感器可以采用液面传感器，当金属液流至相应位置时，启动负压，辅助充型。 

  

有益效果：

本发明所提出的方法，借鉴了差压铸造中的减压法原理，但并未对整个铸造模具施加负压，而是在铸造模具内部的局部空间施加负压，从而大大节省了设备的成本、体积、空间等。但由于所施加负压的部位是金属型铸造中难以充型、容易出问题的部位，因此，本方法实施效果要远优于传统金属型铸造。本发明方法结合了金属型铸造成本低、设备简单、工艺简单和差压铸造负压法充型好、铸件质量高、成品率高的优点，是综合考虑成本、效果的有效实施方案。

  

附图说明：

图1为负压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. 难充型部位， 4. 负压通道

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。

气孔孔径大小为10mm，气孔内安装金属管作为抽负压通路，气孔在模具内部的出口处安装排气塞，以防止金属液流入。 

负压压力大小为0.02MPa，负压气源为真空泵。 

 负压通路设开关，在金属液流入之后开启，开关为人工控制。 

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)

1.一种采用负压法改善金属型铸造成型的工艺，其特征在于：对金属型铸造难于充型的局部型腔施加负压，将金属型内腔中充型困难的部位开通孔，外接低压空气，在负压的驱动下，加速金属液的充型过程，可以得到充型更好、质量更高的铸件。

2.根据权利1所述的金属型铸造成型的工艺，其特征在于：对难充型部位，所开气孔孔径大小为0.5~20mm，气孔内安装金属管作为抽负压通路，气孔在模具内部的出口处安装排气塞，以防止金属液流入。

3.根据权利2所述的金属型铸造成型的工艺，其特征在于：负压压力大小为0.01~0.1MPa，负压气源为真空泵。

4.根据权利2所述的金属型铸造成型的工艺，其特征在于：负压通路设开关，在金属液流入之后开启，开关为人工控制或传感器自动控制，传感器可以采用液面传感器，当金属液流至相应位置时，启动负压，辅助充型。