CN106216606B - 一种在浇注系统中独立控制流道定时开启的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在浇注系统中独立控制流道定时开启的控制方法。浇注系统包括浇口杯、直浇道、横浇道以及内浇道等多个流道，在部分流道内预置有阻流片。本发明首先在浇注系统需控制的流道内预置阻流片；充型过程初期，阻流片阻断浇道，起封锁、关闭流道作用，经预定熔破时间后，阻流片在金属液高温作用下熔破，失去封闭流道功能，流道因而开启，即实现浇注系统内各流道独立定时开启的功能。

Description

一种在浇注系统中独立控制流道定时开启的控制方法

技术领域

本发明属于铸造技术领域，具体涉及一种在浇注系统中独立控制流道定时开启的控制方法。

背景技术

铸造工艺设计中，浇注系统起着平稳、高效的将金属液导入型腔的作用，其类型及结构设计对铸件质量尤为重要。其中，在具有上下多层内浇道的阶梯式浇注系统中，金属液分层自下而上逐层注入型腔，兼具顶注式、底注式的优点，弥补了其各自缺点。阶梯式浇注系统具有充型平稳和有利于铸件顺序凝固的优点，因而在高大铸件工艺中得到了广泛的应用。

但是,阶梯式浇注系统的结构比较复杂，如果设计不当,在铸型的充填过程中易发生各层浇道同时导入金属液的现象,造成金属液在型腔中相互冲撞、飞溅，从而导致氧化、夹杂、砂眼和气孔。尤其是在消失模铸造中，阶梯式浇注系统中金属液在EPS消失模的气隙托顶下，极易由上下内浇道同时注入铸型，破坏了液流的平稳，干扰了模样的气化条件，多层内浇道作用减弱。因而阶梯式浇注系统在消失模铸造工艺中一般不主张采用。

可见，如何有效实现多层、多个内浇道中金属液的有序导入型腔，是铸造工艺中的一个重要难点。目前，为实现上述目的，所采用的方法为通过复杂计算设置各浇道尺寸、采用开放式浇注系统，分配直浇道需为未充满状态、上层浇道向上倾斜等工艺措施。这些措施加大了工艺设计难度，限制了工艺自由度，降低了工艺出品率，且仍难以解决上述多层内浇道在消失模铸造中应用出现的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单、成本低且效果佳，可精确独立控制浇注系统中各流道定时开启的控制方法，使阶梯式浇注系统各浇道方便灵活的实现分层、逐层注入效果，以解决上述现有技术不足的问题。该法不仅适用于不同高度的阶梯式浇注系统，还适用于控制大型铸件对不同部位的充型顺序的定时控制。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种在浇注系统中独立控制流道定时开启的控制方法，首先在浇注系统需控制的流道内预置阻流片；充型过程初期，阻流片阻断流道，起封锁、关闭流道作用；经预定熔破时间后，阻流片在金属液高温作用下熔破，失去封闭流道功能，流道因而开启，即实现浇注系统内各需控制的流道独立定时开启的功能；所述阻流片材质为金属或金属基复合材料。

优选地，所述阻流片为薄片结构，其形状同所要阻断流道截面的形状相同，且其面积能完全遮蔽流道。

优选地，所述阻流片材质中的金属成分为纯金属或合金，其熔点应低于铸件浇注温度，且在所述阻流片熔入铸件后，铸件成分仍保持在牌号合理成分范围之内。

优选地，所述流道内阻流片的使用数量等于依铸造工艺所设计的流道开启时间和选取阻流片的预定熔破时间之整数比。

本发明的有益效果在于，

(1)本发明工艺简单。常规阶梯式浇注系统要实现上下浇道分层引入金属液功能，需进行复杂的工艺设计。而本发明使得不需进行复杂工艺计算即可更为有效的实现不同浇道的分层定时引入；

(2)本发明使浇道设计更自由灵活。常规阶梯式浇注系统要实现上下浇道分层引入金属液功能，其设计受到较多限制。如分配直浇道需呈不充满状态、不能采用封闭式浇注系统、上下层内浇道间距需小于有效压力头、上层内浇道需倾斜向上设置。而本发明对浇注系统设计无任何限制，可在各类不同浇注系统上实现分层引入、定时开启效果，，为浇注系统设计提供了更大自由度和更丰富的功能实现可能，且成本低，效果佳，可精确独立控制浇注系统内各流道的定时开启使阶梯式浇注系统各浇道方便灵活的实现分层、逐层注入效果；并且还适用于控制大型铸件对不同部位的浇注顺序的定时控制，使用效果好，工艺出品率高。

(3)在消失模铸造中，阶梯式浇注系统中金属液在EPS气隙托顶下，极易由上下内浇道同时注入铸型，破坏了液流的平稳，干扰了模样的气化条件，多层内浇道作用减弱。因而阶梯式浇注系统在消失模铸造工艺中一般不主张采用。而本发明使得阶梯式浇注系统亦可很好的应用于消失模铸造中，在铸型的充填过程中能有效避免各层浇道因同时导入金属液而造成金属液在型腔中相互冲撞、飞溅，从而导致氧化、夹杂、砂眼和气孔的现象发生，从而极大地提高了工艺出品率。

附图说明

图1为本发明所述的一种在浇注系统中独立控制流道定时开启的控制方法的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合阶梯式浇注系统的具体实施方式，进一步阐述本发明。且该控制方法同样可应用于其它各类不同浇注系统中。

一种在浇注系统中独立控制流道定时开启的控制方法，包括浇口杯1、直浇道2以及内浇道，直浇道2联接浇口杯1和内浇道，所述内浇道沿高度方向上由上层内浇道5和底层内浇道4构成，所述上层内浇道5沿高度方向至少包括一层内浇道，所述上层内浇道内均预置有阻流片3。

值得注意的是，所述阻流片3为薄片结构，其形状同流道截面形状相同，其面积能完全遮蔽流道。

一、关于阻流片材质，包括如下：

1、所述阻流片材质为金属或金属与具有特定功能的化合物制成的金属基复合材料。

2、所述阻流片材质中的金属成分为纯金属或合金，作为优选，所述阻流片材质中的合金成分应取结晶温度范围窄的成分区域，其熔点应低于铸件浇注温度。且在所述阻流片熔入铸件后，铸件成分仍保持在牌号合理成分范围之内。

具体的，以铸铁或铸钢的黑色金属类铸件为例，如阻流片选取为铁基合金，优选为碳含量3.4％共晶成分的共晶铸铁材质。如阻流片选取为低熔点的铜基、铝基、锡基等合金，则合金成分优选为结晶温度范围窄的共晶合金成分或纯金属成分。例如阻流片选取为铜基合金或纯铜材质。

3、所述阻流片材质成分包括具有特定功能的合金元素或化合物，即可起到型内随流孕育、变质等有益作用的合金元素或化合物。如对于铁基铸件，阻流片中可针对性加入具有孕育、球化、变质、净化等作用的硅、镁、稀土、硅钡钙、SiC等元素或化合物；对于铝基铸件，阻流片可为含铝钛硼、铝锶变质剂等变质成分。

二、关于阻流片的使用：

1、所述阻流片的数量等于所要铸造铸件的铸造工艺所设计的开启时间和所选取的阻流片预定熔破时间之整数比。例如阶梯式浇注系统，设计其上层内浇道在浇注充型开始20秒后开启方可实现分层接力引入金属液效果，则应在该内浇道中不同位置分别设置共晶铸铁材质的10秒阻流片数量为2。

2、所述阻流片厚度同时受预定熔破时间、金属液浇注温度、阻流片材质等因素影响，应根据具体使用条件实验而定。如以共晶铸铁材质的10秒阻流片为例，其预设使用条件为：金属液浇注温度为1430℃，阻流片材质为3.4％共晶成分的共晶铸铁，预定熔破时间为10秒，则经实验可确定其厚度应为0.8mm。

一种浇注系统中独立控制流道定时开启的控制方法，首先在浇注系统需控制的流道内预置阻流片；充型过程初期，阻流片阻断流道，起封锁、关闭流道作用；经预定熔破时间后，阻流片在金属液高温作用下熔破，失去封闭流道功能，流道因而开启，即实现浇注系统内各流道独立定时开启的功能。

实施例1

一种球墨铸铁铸件，铸造方法为消失模铸造，浇注系统采用本发明所述的独立控制流道定时开启浇注系统，如图1所示的阶梯式浇注系统。经浇口杯1、直浇道2、由自下而上的内浇道将金属液7导入型腔6。

浇注温度为1430℃，充型总时间设计为30秒。为实现阶梯式浇注系统的各层内浇道逐层启用引入金属液，采用了本发明所述的独立控制流道定时开启的方法：

设计上层内浇道中的第二层内浇道为充型开始10秒后开启，接替底层内浇道导入金属液。为实现此目的，在第二层内浇道中埋入1片共晶铸铁阻流片，厚度0.8mm，阻流时间为10秒。

设计上层内浇道中的顶层内浇道为充型开始20秒后开启，接替第二层内浇道导入金属液。为实现此目的，在顶层内浇道中埋入2片共晶铸铁阻流片，厚度0.8mm，单个阻流时间为10秒，总阻流时间20秒。

由此实现了不同浇道独立控制，定时开启，进而实现阶梯式浇注系统的各层内浇道逐层启用引入金属液功能。

实施例2

一种球墨铸铁铸件，铸造方法为树脂砂型铸造，采用本发明所述的独立控制流道定时开启浇注系统，如图1所示的阶梯式浇注系统。经浇口杯1、直浇道2、由自下而上的内浇道将金属液7导入型腔6。

浇注温度为1360℃，充型总时间设计为24秒。为实现阶梯式浇注系统的各层内浇道逐层启用引入金属液，采用了本发明所述的独立控制流道定时开启的方法：

阻流片材质选取为共晶成分的铝硅合金，1360℃温度下预定熔破时间为8秒，实验确定其厚度应为1.5mm。

设计上层内浇道中的第二层内浇道为充型开始8秒后开启，接替底层内浇道导入金属液。为实现此目的，在第二层内浇道中埋入1片共晶铝硅阻流片，厚度1.5mm，阻流时间为8秒。

设计上层内浇道中的顶层内浇道为充型开始16秒后开启，接替第二层内浇道导入金属液。为实现此目的，在顶层内浇道中埋入2片共晶铝硅阻流片，厚度1.5mm，单个阻流时间为8秒，总阻流时间16秒。

实施例3

一种铝硅合金铸件，铸造方法为金属型铸造，浇注系统采用如图1所示的阶梯式浇注系统。经浇口杯1、直浇道2、由自下而上的内浇道将金属液7导入型腔6。

浇注温度为1360℃，充型总时间设计为24秒。为实现阶梯式浇注系统的各层内浇道逐层启用引入金属液，采用了本发明所述的独立控制流道定时开启的方法：

阻流片材质选取为共晶成分的铝硅合金，1360℃温度下预定熔破时间为8秒，实验确定其厚度应为1.5mm。

设计上层内浇道中的第二层内浇道为充型开始8秒后开启，接替底层内浇道导入金属液。为实现此目的，在第二层内浇道中埋入1片共晶铝硅阻流片，厚度1.5mm，阻流时间为8秒。

设计上层内浇道中的顶层内浇道为充型开始16秒后开启，接替第二层内浇道导入金属液。为实现此目的，在顶层内浇道中埋入2片共晶铝硅阻流片，厚度1.5mm，单个阻流时间为8秒，总阻流时间16秒。

基于上述，本发明工艺简单，相比较于常规阶梯式浇注系统要实现上下浇道分层引入金属液功能，需进行复杂的工艺设计。而本发明使得不需进行复杂工艺计算即可更为有效的实现不同浇道的分层定时引入；而且对浇注系统设计无任何限制，可在各类不同浇注系统上实现分层引入、定时开启效果，为浇注系统设计提供了更大自由度和更丰富的功能实现可能，且成本低，效果佳，可精确独立控制浇注系统内各流道的定时开使阶梯式浇注系统各浇道方便灵活的实现分层、逐层注入效果。

本发明亦使得阶梯式浇注系统亦可很好的应用于消失模铸造中，在铸型的充填过程中能有效避免各层浇道因同时导入金属液而造成金属液在型腔中相互冲撞、飞溅，从而导致氧化、夹杂、砂眼和气孔的现象发生，从而极大地提高了工艺出品率。并且不仅适用于不同高度的阶梯式浇注系统，还适用于控制大型铸件对不同部位的浇注顺序的定时控制，使用效果好，工艺出品率高。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种在浇注系统中独立控制流道定时开启的控制方法，其特征在于，首先在浇注系统需控制的流道内预置阻流片；充型过程初期，阻流片阻断流道，起封锁、关闭流道作用；经预定熔破时间后，阻流片在金属液高温作用下熔破，失去封闭流道功能，流道因而开启，即实现浇注系统内各需控制的流道独立定时开启的功能；所述阻流片材质为金属或金属基复合材料。

2.根据权利要求1所述的一种在浇注系统中独立控制流道定时开启的控制方法，其特征在于，所述阻流片为薄片结构，其形状同所要阻断流道截面的形状相同，且其面积能完全遮蔽流道。

3.根据权利要求1所述的一种在浇注系统中独立控制流道定时开启的控制方法，其特征在于，所述阻流片材质中的金属成分为纯金属或合金，其熔点低于铸件浇注温度，且在所述阻流片熔入铸件后，铸件成分仍保持在其牌号合理成分范围之内。

4.根据权利要求1所述的一种在浇注系统中独立控制流道定时开启的控制方法，其特征在于，所述流道内阻流片的使用数量等于依铸造工艺所设计的流道开启时间和选取阻流片的预定熔破时间之整数比。