CN105964981B - 一种低压铸造机及其浇注方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的低压铸造机，其特征在于：包括机架、设在机架内保温炉以及与保温炉配合的主机；主机包括砂箱结构、钢水液位测量结构、导向机构以及与保温炉相连的电源随动机构；主机还包括液压缸连接板、炉体平台及导轨，保温炉设置于炉体平台上，炉体平台的下方设有滚轮；砂箱结构由砂箱平台和砂箱构成，砂箱平台设置于炉体平台上方，砂箱通过砂箱定位机构与砂箱平台固定连接，砂箱定位机构分别与液压缸连接板和导向机构相连，液压缸连接板上连接有可驱动砂箱平台运动的液压缸B。本发明所述的低压铸造机，突破性的实现了铸铁和铸钢等黑色金属的低压生产应用，其运动平稳，自动化程度较高；保温熔炼炉保温效果好，能源消耗小，电源随动机构，解决了熔炼保温炉的熔炼工位和浇注工位的电源连接问题。
Description
技术领域
本发明涉及低压及压差制造的技术领域，具体地说是一种低压铸造机及其浇注方法。
背景技术
低压铸造是一种先进的反重力铸造技术，是一种金属液在压力作用下充填型腔，以形成铸件的铸造方法。低压铸造的铸件的得料率较高，组织致密，力学性能较好，在有色金属领域，被广泛应用于生产汽车缸体、缸盖及轮毂等零件。在黑色金属领域，现有技术中存在很多的技术瓶颈，低压铸造机国内外数量较少，一般用于生产大型铸件，应用的实例如：低压铸造的球墨铸铁曲轴、合金铸铁的大型柴油机缸套以及大型柴油机的铸钢曲拐等。但是该类低压铸造机自动化程度较低，生产效率较低，无法实现大规模生产。
又比如申请号为“201520825686.8”，名称为“一种数控式低压铸造机”的申请文件，描述了如下内容“一种数控式低压铸造机,包括液晶触摸控制屏、涡轮式空气压缩泵、主控制器、空气阀、U形储料坩埚和高电阻加热层，所述空气阀设置在安全防护机箱的左侧底部，所述主控制器安装在安全防护机箱的左侧顶部，所述液晶触摸控制屏设置在安全防护机箱的上表面的左端，所述U形储料坩埚通过支架固定在安全防护机箱的内部右端，所述高电阻加热层均匀分布在U形储料坩埚的四周外壁上。”但该案存在铸造机联动程度不高，可调节性差，工作效率低的问题。
同时，现有技术中的浇注方法存在浇注精度低、砂箱容易损坏，同时产品制造精度差、铸件质量不高的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改进的低压铸造机及其浇注方法，它可克服现有技术中生产效率较低、产品制造精度差、铸件质量不高的一些不足。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：本发明的一种低压铸造机，其特征在于：所述的低压铸造机包括机架、设在机架内的保温炉，以及与保温炉配合的主机；所述的主机包括砂箱结构、钢水液位测量结构、导向机构以及与保温炉相连的电源随动机构；
优选的，所述的主机还包括液压缸连接板、炉体平台及设在炉体平台下方的一组导轨，保温炉设置于炉体平台上，炉体平台的下方设有与导轨相配合的滚轮；砂箱结构由砂箱平台和砂箱构成，砂箱平台设置于炉体平台上方，砂箱通过砂箱定位机构与砂箱平台固定连接，砂箱定位机构分别与液压缸连接板和导向机构相连，砂箱平台上设有沟槽，所述的沟槽内设有滚珠，液压缸连接板上连接有可驱动砂箱平台运动的液压缸B。
可选的，保温炉由炉盖和炉体构成，炉体内设有保温炉炉衬，炉盖通过炉盖平台与机架相连，炉盖平台中部设有一与保温炉相配合的升液管；主机还包括液压缸固定板，炉盖平台与液压缸固定板相连，液压缸固定板上连接有可驱动液压缸固定板上下运动的液压缸A，液压缸A与液压缸固定板之间垂直连接。
本发明的一种低压铸造机的浇注方法，其特征在于：所述的浇注方法包括如下步骤：a、砂箱准备，将高强度覆膜砂注入到热芯机模具内烧结制成壳芯，然后再经过涂料工序、组芯工序，最后将壳芯放入砂箱中，壳芯周围填充耐火砂料；b、向密封的炉体内冲入压缩气体，在气体压力的作用下，将耐热钢金属液压入壳芯型腔内；c、待充型保压结束后，通过放气阀将炉体内的气体排出，解除炉内正压状态，将铸件取出。
进一步的，a步骤中，所述的砂料为石英砂或者莫来砂；b步骤中，压缩气体可以是氩气、氮气或空气；熔融金属液为铸铁或铸钢等黑色金属。
使用时，本发明的低压铸造机包括主机、保温炉和与保温炉联动的电源随动机构，保温炉可在轨道和液压缸C的驱动下实现炉体的前后运动；砂箱则在受到与砂箱定位机构相连的液压缸B的带动下对砂箱位置进行微调节，使得砂箱运动到工作位置和更换砂箱位置；炉盖平台及安装在炉盖平台中心处的升液管则在液压缸A的驱动下实现上下运动。因此，整台低压铸造机，其运动平稳，自动化程度较高；保温熔炼炉保温效果好，能源消耗小；在1600℃高温下，升液管可以多次重复使用，降低了生产成本；电源随动机构，解决了熔炼保温炉的熔炼工位和浇注工位的电源连接问题。
本发明的浇注过程中包括第一步砂箱准备；第二步向向炉体内冲入压缩气体，将熔融金属液压入型腔；及第三步解除炉内正压状态，将铸件取出。该种浇注方法中熔融金属液压入型腔的浇注速度是可控的，同时各部件配合后，使得浇注时间缩短、产品精度更高，产品质量在牢度、耐磨度等方面得到了进一步提升。
附图说明
图1为本发明一实施例的结构示意图。
图2为图1的左视图。
图3为本发明砂箱平台的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
附图中各部件的标记如下：1、液压缸A；2、液压缸B；3、钢水液位测量机构；4、砂箱；5、炉盖；6、炉体；7、液压缸C；8、导轨；9、四柱导向机构；10、液压缸固定板；11、液压缸连接板；12、液压缸D； 13、电源；14、电源支架；15、电源移动支架；16、连杆；17、炉盖平台；18、升液管；19、保温炉炉衬；20、机架；21、砂箱平台；22、炉体平台；23、法兰沟槽；24砂箱平台沟槽。
本发明所述的一种低压铸造机，其与现有技术的区别在于：所述的低压铸造机包括机架、设在机架内的保温炉，以及与保温炉配合的主机；所述的主机包括砂箱结构、钢水液位测量结构、导向机构以及与保温炉相连的电源随动机构；所述的主机还包括液压缸连接板、炉体平台及设在炉体平台下方的一组导轨，保温炉设置于炉体平台上，炉体平台的下方设有与导轨相配合的滚轮，所述的轨道水平布置，保证炉体平台的平稳运动；炉体平台底部滚轮放置在导轨上，靠液压缸C来驱动，实现炉体平台的前后运动；砂箱结构由砂箱平台和砂箱构成，砂箱平台设置于炉体平台上方50-80cm处，砂箱通过砂箱定位机构与砂箱平台固定连接，砂箱定位机构分别与液压缸连接板和导向机构相连，砂箱平台上设有沟槽，所述的沟槽内设有滚珠，液压缸连接板上连接有可驱动砂箱平台运动的液压缸B，液压缸B可带动液压缸连接板实现上下运动，液压缸连接板带动砂箱平台运动。这里所述的钢水液位测量机构包括伺服电机和感应器，钢水液位测量机构安装在机架炉体前出的一侧，当炉内注入钢水后，伺服电机驱动感应器向下运动，直到感应器与钢水接触位置，此时可测量出钢水的液位。
优选的，保温炉由炉盖和炉体构成，炉体内设有保温炉炉衬，炉盖通过炉盖平台与机架相连，炉盖平台中部设有一与保温炉相配合的升液管；主机还包括液压缸固定板，炉盖平台与液压缸固定板相连，液压缸固定板上连接有可驱动液压缸固定板上下运动的液压缸A，液压缸A与液压缸固定板之间垂直连接，在液压缸A的驱动下，液压缸固定板实现上下运动，液压缸固定板带动炉盖平台运动，炉体平台中心开有安装固定升液管的通道，升液管放置后，靠砂箱平台下平面压紧密封，同时，炉体和炉盖有密封用法兰，炉盖法兰端面开有沟槽，安装密封材料-硅橡胶，在液压缸A的作用下，将炉盖压紧，实现密封。进一步，炉体的侧壁设有一倾转臂，倾转臂的一端与液压缸D相连，液压缸D与水平面之间形成25-40度的夹角，炉体可在液压缸D的作用下实现100度的翻转。
可选的，所述的电源随动机构包括电源支架，电源支架上固定有电源，电源支架下方设有电源移动支架，电源移动支架上设有电源滚轮沟槽，电源移动支架下部设有电源安装滚轮，电源移动支架的一端与炉体平台固定连接，电源支架通过连杆与炉体相连。
进一步，炉体平台与机架之间通过液压缸C形成可移动连接；所述的导向机构为四柱导向机构，该低压铸造机依靠四柱导向机构来支撑，达到稳定整机的作用。
本发明所述的一种低压铸造机的浇注方法，其特征在于：所述的浇注方法包括如下步骤：a、砂箱准备，将高强度覆膜砂注入到热芯机模具内烧结制成壳芯，然后再经过涂料工序、组芯工序，最后将壳芯放入砂箱中，壳芯周围填充耐火砂料；b、向密封的炉体内冲入压缩气体，在气体压力的作用下，将耐热钢金属液压入壳芯型腔内；c、待充型保压结束后，通过放气阀将炉体内的气体排出，解除炉内正压状态，将铸件取出。
优选的，a步骤中，所述的耐火砂料为石英砂或者莫来砂；b步骤中，压缩气体可以是氩气、氮气或空气，这里压缩气体冲入炉体内分两步骤，第一步充入压缩气体用于充型，充型结束后，第二次充入压缩气体用于充型保压；熔融金属液为铸铁或铸钢等黑色金属。这里压缩气体充入炉体分为两种工艺：一是充型工艺，也就是金属液在压力下充填型腔；二是充型加保压，即金属液在压力作用下充填型腔，并在更高的压力下凝固。压缩气体的流量是根据炉内压力变化来调整的，也就是炉内压力反馈到液面加压控制系统，然后在通过液面加压控制系统控制压缩气体的流量，实现充型或加压。
整个浇注过程是由液面加压控制系统和压力传感器共同控制的，液面加压控制系统直接控制着充入炉体的气体流量，流量越大，炉体内压力上升越快。而压力传感器将炉内的压力时时反馈给液面加压控制系统，然后根据压力来调整气体流量。
b步骤中的浇注速度是和充型阶段充入炉体的压缩气体流量有关，流量越大，浇注速度也就越大；而压缩气体流量是由液面加压控制系统控制的，液面加压控制系统是可操作的，可参数化的，因此浇注速度可以实现控制。
实施例1
低压铸造机包括机架、设在机架内的保温炉，以及与保温炉配合的主机，所述的主机包括炉体平台、导轨、电源随动机构、钢水液位测量机构、砂箱平台、炉盖平台、液压缸固定板、液压缸连接板和四柱导向机构。所述的保温炉包括炉体和炉盖，所述的炉体侧壁固定有倾转臂，倾转臂与液压缸D连接；所述的自动控制系统包括液面加压控制系统和液压缸的自动控制；所述的导轨水平布置，分为左右两条轨道；所述的炉体平台底部设有滚轮，上部固定炉体，侧壁设有液压缸固定座，液压缸固定座与液压缸C连接；所述的砂箱平台上端设有砂箱定位机构，与液压缸连接板固定，与四柱导向机构连接，所述的液压缸连接板设有液压缸连接座，液压缸连接座与液压缸B连接；所述的炉盖平台下端固定炉盖，中间开孔固定升液管，与液压缸固定板固定链接；所述的液压缸固定板固定液压缸，设有液压缸连接座，液压缸连接座与液压缸A连接；所述的钢水液位测量机构包括伺服电机和感应器；所述的电源随动机构包括电源、电源支架、连杆和移动支架，电源支架和移动支架底部设有滚轮，连杆将电源支架和炉体连接，依靠电源支架和移动支架跟随炉体一起运动。
低压铸造机的浇注过程包括：
砂箱准备；
向炉体内充入压缩气体，将灰铸铁金属液压入型腔；
解除炉内正压状态，砂箱移出，取出铸件。
因此，本发明所述的低压铸造机，其运动平稳，自动化程度较高；保温熔炼炉保温效果好，能源消耗小；在1600℃高温下，升液管可以多次重复使用，降低了生产成本；电源随动机构，解决了熔炼保温炉的熔炼工位和浇注工位的电源连接问题。
实施例2
本发明所述的低压铸造机包括机架、设在机架内的保温炉，以及与保温炉配合的主机；所述的主机包括砂箱结构、钢水液位测量结构、导向机构以及与保温炉相连的电源随动机构；所述的主机还包括液压缸连接板、炉体平台及设在炉体平台下方的一组导轨，保温炉设置于炉体平台上，炉体平台的下方设有与导轨相配合的滚轮。
所述的轨道水平布置，保证炉体平台的平稳运动；炉体平台底部滚轮放置在导轨上，靠液压缸C来驱动，实现炉体平台的前后运动；所述的砂箱平台，上部设有砂箱定位机构，定位机构有气缸进行砂箱位置的微调节，所述砂箱平台上开有沟槽，沟槽中放入滚珠，砂箱可在气缸的驱动下运动到工作位置和更换砂箱位置，所述的砂箱平台与液压缸连接板固定，液压缸B带动液压缸连接板实现上下运动，液压缸连接板带动砂箱平台运动；所述的炉盖平台与液压缸固定板连接，在液压缸A的驱动下，液压缸固定板实现上下运动，液压缸固定板带动炉盖平台运动，炉体平台中心开有安装固定升液管的通道，升液管放置后，靠砂箱平台下平面压紧密封；
所述的电源随动机构为电源与炉体连线采用软连接方式，电源固定在电源支架上，电源支架底部安装有滚轮，并通过连杆16与炉体连接，电源移动支架上部有滚轮沟槽，炉体翻转时，电源支架带动电源在滚轮沟槽内一起向前向后运动；电源移动支架下部安装滚轮，一端与炉体平台固定，随炉体平台一起前后运动。
所述的保温熔炼炉包括外部基础壳体和熔炼坩埚，外部壳体包括炉体和炉盖，炉体和炉盖有密封用法兰，炉盖法兰端面开有沟槽，安装密封材料-硅橡胶，在液压缸A的作用下，将炉盖压紧，实现密封。
低压铸造机的浇注过程包括：
1）砂箱准备：将高强度覆膜砂注入到热芯机模具内烧结制芯，然后再经过涂料工序、组芯工序，最后将组装好的壳型放入砂箱中，壳芯周围填入石英砂或莫来砂。石英砂或莫来砂是用来保护砂箱，防止泄露的金属液直接接触砂箱，造成砂箱变形。
2）向密封的炉体内冲入压缩气体，在气体压力的作用下，将耐热钢金属液压入壳芯型腔内。该过程分为两种情况：一是只充型，也就是金属液在压力作用下充填型腔；二是充型加保压，即金属液在压力作用下充填型腔，并在更高压力下凝固。
在升压阶段，炉体内升压速率一般为5-8kpa/s，金属液在升液管内可以平稳的上升；在充型阶段，炉体内升压速率为8-10kpa/s时，金属液可以在2-4s内充满型腔；在保压阶段，炉体内升压速率为10-50kpa/s，可以保证型腔内的金属液在较高的压力下凝固，得到内部无缩孔缩松的铸件。
3）待充型保压结束后，通过放气阀将炉体内的气体排出，解除炉内正压状态，将铸件取出。
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，不能认定本发明具体实施只局限于上述这些说明。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 (5)
1.一种低压铸造机，其特征在于：所述的低压铸造机包括机架、设在机架内保温炉以及与保温炉配合的主机；所述的主机包括砂箱结构、钢水液位测量结构、导向机构以及与保温炉相连的电源随动机构；所述的主机还包括液压缸连接板、炉体平台及设在炉体平台下方的一组导轨，保温炉设置于炉体平台上，炉体平台的下方设有与导轨相配合的滚轮；砂箱结构由砂箱平台和砂箱构成，砂箱平台设置于炉体平台上方，砂箱通过砂箱定位机构与砂箱平台固定连接，砂箱定位机构分别与液压缸连接板和导向机构相连，砂箱平台上设有沟槽，所述的砂箱平台沟槽内设有滚珠，液压缸连接板上连接有可驱动砂箱平台运动的液压缸B；
保温炉由炉盖和炉体构成，炉体内设有保温炉炉衬，炉盖通过炉盖平台与机架相连，炉盖平台中部设有一与保温炉相配合的升液管；主机还包括液压缸固定板，炉盖平台与液压缸固定板相连，液压缸固定板上连接有可驱动液压缸固定板上下运动的液压缸A，液压缸A与液压缸固定板之间垂直连接；
所述的电源随动机构包括电源支架，电源支架上固定有电源，电源支架下方设有电源移动支架，电源移动支架上设有电源滚轮沟槽，电源移动支架下部设有电源安装滚轮，电源移动支架的一端与炉体平台固定连接，电源支架通过连杆与炉体相连；
炉体的侧壁设有一倾转臂，倾转臂的一端与液压缸D相连，液压缸D与水平面之间形成25-40度的夹角。
2.根据权利要求1所述的一种低压铸造机，其特征在于：炉体平台与机架之间通过液压缸C形成可移动连接；所述的导向机构为四柱导向机构，该四柱导向机构分别分布于主机的四周。
3.根据权利要求1所述的一种低压铸造机，其特征在于：炉体与炉盖之间设有密封用法兰，与炉盖相对应的法兰端面设有法兰沟槽，法兰沟槽内设有硅橡胶。
4.根据权利要求1所述的一种低压铸造机的浇注方法，其特征在于：所述的浇注方法包括如下步骤：a、砂箱准备，将高强度覆膜砂注入到热芯机模具内烧结制成壳芯，然后再经过涂料工序、组芯工序，最后将壳芯放入砂箱中，壳芯周围填充耐火砂料；b、向密封的炉体内冲入压缩气体，在气体压力的作用下，将耐热钢金属液压入壳芯型腔内；c、待充型保压结束后，通过放气阀将炉体内的气体排出，解除炉内正压状态，将铸件取出。
5.根据权利要求4所述的一种低压铸造机的浇注方法，其特征在于：a步骤中，所述的砂料为石英砂或者莫来砂；b步骤中，压缩气体可以是氩气、氮气或空气，这里压缩气体冲入炉体内分两步骤，第一次冲入压缩气体用于充型，充型结束后，第二次冲入压缩气体用于充型保压；耐热钢金属液为铸铁黑色金属或铸钢黑色金属。
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