CN104874767B - 多管道低压、差压铸造工艺及其设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多管道低压、差压铸造工艺及其设备，其工艺包括模具准备、浇注炉试压安装、浇注以及清洁铸件步骤。多管道低压、差压铸造设备，其特征在于，包括浇注台，设置在所述浇注台上的模具，设置在所述浇注台下方的至少一个浇注炉，设置在所述浇注炉内的加热装置，以及设置在所述浇注炉与所述浇注台之间的气密压盖；所述气密压盖上设有进气口；所述浇注台上设有至少两个浇注口，所述模具上设有与所述浇注口相配合的进液口；每个所述浇注口分别设有一设有向下延伸入所述至少一个浇注炉内的升液管。本发明利用多管升液低压、差压铸造的方案，提高大型铸件产品致密度和质量。

Description

多管道低压、差压铸造工艺及其设备

技术领域

本发明涉及一种多管道低压、差压铸造工艺及其设备。

背景技术

“低压铸造”法是介于“重力铸造”和“压力铸造”之间的铸造方法。它是利用气体压力将金属液压入铸型，并使铸件在一定压力下结晶凝固的一种铸造方法。用这种方法不仅可以获得质量较高的铸件，而且可以铸造出重力浇注难于成形的薄壁复杂铸件。由于该工艺在实际生产过程中有着上马快、投资小、金属利用率高等显著优点，使低压铸造这项新工艺在我国得到迅速的发展。差压铸造是在低压铸造方法的基础上发展起来的,充填型腔是低压铸造过程,而铸件凝固是在压力下结晶的过程。

而现行的低压、差压设备及工艺不能满足大型复杂件的生产，在大型铸件的生产过程中存在疏松、裂纹、难以成形等铸造缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种多管道低压、差压铸造工艺及其设备，以解决大型铸件的生产过程中存在疏松、裂纹、难以成形等铸造缺陷的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种多管道低压、差压铸造工艺，包括以下工艺步骤：

(1)模具准备，采用砂型材料进行模具造型，并将造型后的模具安装至浇注台上，模型底部设有至少两个进液口；

(2)浇注炉试压安装，模拟测试浇注炉的耐压能力，并将经测试后的若干浇注炉安装至浇注台的下方；

(3)浇注，通过气体压力将浇注炉中的金属液导入模具中，经过充型、结壳延时、保压结晶、泄压后完成浇注；

(4)清洁铸件，取出模具中的铸件，并对铸件进行清砂、清洗处理。

进一步地，模具造型包括以下步骤：

(1)将砂型材料通过粘结剂结合制成砂型模具，再对砂型模具进行修型，以及时效处理；时效处理时间为5-8个小时；其中，普通砂用水作粘结剂，石英砂用树脂和固化剂做粘结剂。

(2)将经过时效处理后的模具安装至浇注台上，浇注台上设有与上述至少两个进液孔相配合的浇注口。

进一步地，结壳延时的延时时间为8-15秒；保压结晶过程中采用的压强为0.1-0.15MPA。

一种多管道低压、差压铸造设备，包括浇注台，设置在浇注台上的模具，设置在浇注台下方的至少一个浇注炉，设置在浇注炉内的加热装置，以及设置在浇注炉与浇注台之间的气密压盖；气密压盖上设有进气口；浇注台上设有至少两个浇注口，模具上设有与浇注口相配合的进液口；每个浇注口分别设有一向下延伸入至少一个浇注炉内的升液管。

上述浇注台内设有温度计和浇铸控制系统；浇铸控制系统包括用于采集模具以及浇注炉内的压力信息的压力采集模块，用于调节高压气体的进气速度的压力调节器，用于控制升液速度、充型速度、结壳延时时间以及保压时间的浇注控制模块，用于根据压力采集模块采集到压力信息控制压力调节器和浇注控制模块进行浇注的PLC控制器，以及用于将浇铸流程和压力信息予以显示的显示模块。

进一步地，浇注台内设有环绕浇注口的发热保温套。

进一步地，压力采集模块包括触点设置在进气口处的气源压力表，触点设置在浇注炉的顶部的浇注压力表，以及触点设置在模具内的结壳压力表和结晶压力表。

进一步地，浇注控制模块包括分别与PLC控制器连接的升液速度调节器和充型速度调节器，与升液速度调节器连接的升液计秒器，以及与充型速度调节器连接的充型计秒器。

进一步地，铸造设备还包括报警模块，报警模块包括与升液计秒器连接的升液信号灯，以及与充型计秒器连接的充型信号灯。

进一步地，浇注炉的底部设有升降装置，升降装置的底部设有滚轮。

本发明的有益效果为：本发明利用多管升液低压、差压铸造的方案，提高大型铸件产品致密度和质量。为了达到多管同时升液，本申请利用压力采集模块对各个模具和浇注炉内的压力进行采集，并将获取的压力信息传送至PLC控制器；PLC控制器再对各个浇注炉内的压力信号进行分析对比，以调节压力调节器，使所有浇注炉内的充型压力达到相同值，进一步达到多管同时升液的目的。

附图说明

图1为本发明最佳实施例的结构示意图；

图2为本发明另一实施例的结构示意图；

图3为本发明最佳实施例的浇铸控制系统的结构框图。

其中：1、模具；2、浇注炉；21、气密压盖；22、进气口；3、浇注台；31、发热保温套；4、升液管；5、升降装置；6、滚轮。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

一种多管道低压、差压铸造工艺，包括以下工艺步骤：

(1)模具准备，采用砂型材料进行模具造型，并将造型后的模具1安装至浇注台3上。在模具1的底部设有至少两个进液口。

(2)浇注炉试压安装，模拟测试浇注炉2的耐压能力，并将经测试后的若干浇注炉2安装至浇注台3的下方使浇注炉2放入升液管4与浇注口对齐，使浇注台3、模具1和浇注炉2形成密封环境；试压的目的主要是调整浇注参数使之合乎工艺要求。

(3)浇注，通过气体压力将浇注炉2中的金属液导入模具1中，经过充型、结壳延时、保压结晶、泄压后完成浇注。

(4)清洁铸件，取出模具1中的铸件，并对铸件进行清砂、清洗处理。

根据本申请的一个实施例，模具造型包括以下步骤：

(1)将砂型材料通过粘结剂结合制成砂型模具1，再对砂型模具1进行修型，以及时效处理；时效处理时间为5-8个小时，提前对砂型里面的化学气体进行了释放，避免了有害气体对铸件质量的影响；其中，普通砂用水作粘结剂，石英砂用树脂和固化剂做粘结剂。

(2)将经过时效处理后的模具1安装至浇注台3上，浇注台3上设有与上述至少两个进液孔相配合的浇注口；显然地，浇注台3上的浇注口可设置多个，在生产中可根据生产需要选择与其对应的部分或全部浇注炉2进行浇注。即一个工作台可适应不同的铸件模型。

根据本申请的一个实施例，结壳延时的延时时间为8-15秒；保压结晶过程中采用的压强为0.1-0.15MPA，目的是使铸件致密度增加，提高铸件的综合力学性能。

一种多管道低压、差压铸造设备，包括浇注台3，设置在浇注台3上的模具1，设置在浇注台3下方的至少一个浇注炉2，设置在浇注炉2内的加热装置，以及设置在浇注炉2与浇注台3之间的气密压盖21；气密压盖21上设有进气口22；浇注台3上设有至少两个浇注口，模具1上设有与浇注口相配合的进液口；每个浇注口分别设有一向下延伸入的升液管4，所述升液管4可同时延伸入同一个浇注炉中(如图2所示)，也可以分别延伸入一个浇注炉中(如图1所示)。

下面分别对各个组件进行详细描述：

如图3所示，上述浇注台3内设有温度计(未示出)和浇铸控制系统；浇铸控制系统包括用于采集模具1以及浇注炉2内的压力信息的压力采集模块，用于调节高压气体的进气速度的压力调节器，用于控制升液速度、充型速度、结壳延时时间以及保压时间的浇注控制模块，用于根据压力采集模块采集到压力信息控制压力调节器和浇注控制模块进行同步浇注的PLC控制器，以及用于将浇铸流程的流程显示器和显示压力信息压力值标尺。

根据本申请的一个实施例，浇注台3内设有环绕浇注口的发热保温套31。

根据本申请的一个实施例，压力采集模块包括触点设置在进气口22处的气源压力表，触点设置在浇注炉2的顶部的浇注压力表，以及触点设置在模具1内的结壳压力表和结晶压力表。

根据本申请的一个实施例，浇注控制模块包括分别与PLC控制器连接的升液速度调节器和充型速度调节器，与升液速度调节器连接的升液计秒器，以及与充型速度调节器连接的充型计秒器。

根据本申请的一个实施例，铸造设备还包括与升液计秒器连接的升液信号灯，以及与充型计秒器连接的充型信号灯。当打开升液调速器时，升液计秒器开始计时，升液信号灯由绿色变为红色；当充型调速器时，充型计秒器开始计时，充型信号灯由绿色变为红色。

根据本申请的一个实施例，浇注炉2的底部设有升降装置5，升降装置5的底部设有滚轮6。升降装置5用于调节浇注炉2的高度，滚轮6用于水平移动浇注炉2。

本多管升液低压、差压铸造设备的主要是为了解决目前大型铸件的质量问题，满足高需求铸件生产需要。对于大型铸件来说目前传统的重力浇注工艺以及传统的低压、差压浇注工艺都容易出现疏松、裂纹、气孔等铸造缺陷无法满足高需求铸件生产要求。为了适应高质量铸件生产满足国防事业的需求通过一系列的实践发明创造了多管低压、差压铸造工艺及设备。

该设备选取了传感装置进行压力采集，控制系统采用串并联设计(即每台炉体拥有独立的控制系统而这一系列的控制系统又通过一个总控制系统)。这样即能实现对某台炉体的单一控制又能实现多台炉体的联动控制，同时传感装置的选用能够把各台炉体的情况及时的反馈给PLC控制系统以实现对各炉体的实时监控。

对于大型铸件来说局部厚大部位由于远离冒口以及浇道传统的工艺方案和设备无法满足铸件的补缩要求，多管升液低压、差压铸造工艺及设备能够通过浇冒系统的合理设计来解决补缩通道问题，有效的对铸件的厚大部位进行补缩，从而很好的解决了铸造过程中的疏松、热裂等一系列的铸造缺陷问题。

在实际生产过程中由于铸件结构比较复杂、局部壁薄的地方由于金属熔液在铸型中运动的距离太远热量损失太大而出现欠铸。对于铸造来说浇注温度的选择前提是在保证铸件能够成形的前提条件下越低越好。(因为浇注温度越高越容易出现疏松、裂纹等铸造缺陷。)多管同时升液低压、差压铸造工艺及设备的发明，使得在工艺方案的设计过程中有更好的方案通过浇道的设计缩短液体合金的流动距离，减少热量的损失在不提高浇注温度的前提条件下有效解决欠铸的问题。多管升液很好的解决了温度场的问题，使得铸型的金属熔液能够顺利的按照工艺要求所预想的方案平稳有序的进入型腔，各处的温度场变化能够达到顺序凝固的工艺要求。为铸造出质量高、致密度高的大型合金铸件创造了先决条件。

以本公司的实际生产情况来说：以前为国内某企业生产的1.5T的大型铝合金铸件在未发明使用该工艺及设备时的情况是在铸件的厚大部位经常出现疏松、裂纹等铸造缺陷，通过技术改进和本发明的技术支撑有效解决了以上问题并提高了铸件的致密度提高了铸件的质量。产品得到用户方的一致好评，为公司赢得了良好的信誉和市场前景。同时该设备分为多炉多管升液和一炉多管升液两种设计方案。多管升液从技术上解决了大型铸件单管升液，升液速度不够、铸件凝固过程中温度场分布不均的技术难题，从而有效解决了传统低压、差压铸造大型铸件组织疏松、气孔、浇不足等铸造缺陷问题。有效提高了大型铸件生产效率和产品合格率，从而提高了工厂的生产效益。

Claims (5)

1.一种多管道低压、差压铸造设备，其特征在于，包括浇注台，设置在所述浇注台上的模具，设置在所述浇注台下方的至少一个浇注炉，设置在所述浇注炉内的加热装置，以及设置在所述浇注炉与所述浇注台之间的气密压盖；所述气密压盖上设有进气口；所述浇注台上设有至少两个浇注口，所述模具上设有与所述浇注口相配合的进液口；每个所述浇注口分别设有一向下延伸入所述至少一个浇注炉内的升液管；

所述浇注台内设有温度计和浇铸控制系统；所述浇铸控制系统包括用于采集所述模具以及浇注炉内的压力信息的压力采集模块，用于调节高压气体的进气速度的压力调节器，用于控制升液速度、充型速度、结壳延时时间以及保压时间的浇注控制模块，用于根据所述压力采集模块采集到所述压力信息控制所述压力调节器和浇注控制模块进行浇注的PLC控制器，以及用于将浇铸流程和所述压力信息予以显示的显示模块；

所述压力采集模块包括触点设置在所述进气口处的气源压力表，触点设置在所述浇注炉的顶部的浇注压力表，以及触点设置在所述模具内的结壳压力表和结晶压力表。

2.根据权利要求1所述的多管道低压、差压铸造设备，其特征在于，所述浇注台内设有环绕所述浇注口的发热保温套。

3.根据权利要求1或2所述的多管道低压、差压铸造设备，其特征在于，所述浇注控制模块包括分别与所述PLC控制器连接的升液速度调节器和充型速度调节器，与所述升液速度调节器连接的升液计秒器，以及与所述充型速度调节器连接的充型计秒器。

4.根据权利要求3所述的多管道低压、差压铸造设备，其特征在于，所述铸造设备还包括报警模块，所述报警模块包括与所述升液计秒器连接的升液信号灯，以及与所述充型计秒器连接的充型信号灯。

5.根据权利要求4所述的多管道低压、差压铸造设备，其特征在于，所述浇注炉的底部设有升降装置，所述升降装置的底部设有滚轮。