CN107321961A - 一种坩埚炉式加压凝固铝合金薄壁铸件半固态成型机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种坩埚炉式加压凝固铝合金薄壁铸件半固态成型机，用于铝合金半固态浆料成型薄壁铸件，包括工作台、保温炉、保温套、密封装置、升液管、制浆机以及铸型。其特点是负压下填充，充分的发挥了高压铸造中半固态浆料的填充能力优于纯液态铝合金的特点，可以生出更薄的铸件，负压下填充气孔被消灭，因而铸件可以热处理，半固态的浆料温度低，凝固快，生产效率高，铸件内在质量好，工艺适应性强，炉体不用密封，设备成本低，制浆机可以通微量的氩气，既净化了半固态金属液，也使整个炉体在氩气的保护下工作，使金属液的氧化夹渣大大减少，提高铸件内在质量，也延长了坩埚、升液管、制浆机的使用寿命。

Description

一种坩埚炉式加压凝固铝合金薄壁铸件半固态成型机

技术领域

本发明涉及轻合金铸造技术领域，特别是一种坩埚炉式加压凝固铝合金薄壁铸件半固态成型机。

背景技术

铝合金半固态铸造已经在高压铸造、挤压铸造、液态模锻等领域中取得了较多的应用，即做出了内在质量好的产品也达到了生产效率高。在半固态的生产实践中发现高压铸造铝合金的薄壁件时出现了用浇注温度较高的液态铝合金填充时经常出现浇注不足的缺边少肉的现象，可用半固态时浇注温度比纯液态低的很多可很少出现浇不足的现象，这就证明半固态浆料填充薄壁的能力比纯液态的铝液还高。其根源在于半固态浆料晶粒长大时是以近似球形的外貌长大，在填充薄壁时当存有少量的液态时其液体就充当了润滑剂，使球形的晶粒像薄壁处填充时阻力更小，更容易充满，而纯液态金属在填充薄壁处由于降温剧烈很快形成网状的枝晶，阻挡了液态金属的流动，而网状枝晶是很难在液固共存的两相流中滚动或平移，故高温纯液态铝合金填充薄壁件的能力远不如半固态浆料。为此有必要开发坩埚炉式铝合金薄壁铸件半固态成型机，这对半固态成形技术的推广及普及是有重要意义的。

有鉴于此，本发明人专门设计了一种坩埚炉式加压凝固铝合金薄壁铸件半固态成型机，本案由此产生。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的技术方案如下：

一种坩埚炉式加压凝固铝合金薄壁铸件半固态成型机，用于铝合金半固态浆料成型薄壁铸件，包括工作台、保温炉、保温套、密封装置、升液管、制浆机以及铸型；

所述工作台设置于保温炉上方，所述密封装置设置于工作台上方，所述工作台与密封装置之间形成密闭空间，所述铸型设置于密闭空间内，并固定于工作台上方，所述铸型设置有进液口；

所述保温炉包括上盖、炉体、坩埚炉、加热器、水冷环以及温度控制系统，所述上盖与炉体相互合并内部形成中空，所述坩埚炉设置于炉体内部，所述加热器设置于炉体内壁，且排布于坩埚炉两侧，所述温度控制系统设置于炉体外侧，且与加热器连接，所述上盖套设于进液装置上，所述水冷环设置于坩埚炉下方，并固定于坩埚炉内；

所述密封装置包括密封罩、密封圈以及抽气口，所述密封罩设置于工作台上方，所述密封圈设置于密封罩与工作台之间，所述密封罩与工作台之间形成密闭空间，所述抽气口设置于密封罩上方，并与密闭空间连通；

所述升液管设置于保温炉内，其上端面与保温套连接，下端面抵近坩埚炉底部，所述保温套穿过工作台与所述铸型上的进液口连接，所述制浆机固定设置于上盖，并伸进坩埚炉内，用于对铝合金半固态浆料进行细化。

进一步的，所述制浆机包括驱动机构以及细化装置，该细化装置伸入坩埚炉内，对半固态浆料进行细化，所述驱动机构驱动细化装置细化。

进一步的，所述上盖与炉体不需要密封，因而可以在制浆机里通入氩气(流量很小)，既可以为半固态金属除气，也可以使整个炉内处于无氧状态，大大的减少了铝水的氧化夹渣，也提高了制浆机、坩埚、升液管的使用寿命，也提高了半固态铸件的内在质量。

进一步的，所述铸型包括砂型、石膏型、精密铸造型、陶瓷型，也可以是复杂金属型。

进一步的，所述加热器包括两个以上加热元件，各加热元件沿竖直方向一次上下排布，各加热元件均配一个热电偶。

进一步的，所述热电偶均与温度控制系统连接。

进一步的，所述工作台上表面设置第一环形凹槽，其凹槽截面为半圆形，所述密封罩下部分呈圆柱形，其上端呈向上凸起的球形，且在下端面设置第二环形凹槽，其凹槽截面为半圆形，所述密封圈上半圆固定设置于第二环形凹槽，其下半圆设置于第一环形凹槽内。

进一步的，所述升液管下端面要低于制浆机的下平面，距坩埚炉底部20～30毫米，以便把固相率高的浆料优先的送入铸型内。

进一步的，所述保温炉底部设置钢轮，并在侧面设置扶手，所述钢轮有四个，分别设置于炉体下端面四个角落。

进一步的，所述密封圈采用硬度较小的硅橡胶，且与第一环形凹槽接触的表面光洁度为Ra0.8。

本发明的铝合金薄壁铸件成型机通过密封装置与工作台密封设置，使得铸型处于密闭空间内，同时，在密封装置上设置抽气口，成型时，通过抽气口用于抽气使得密闭空间内形成负压，负压下充型，使铸件内的气孔大大减少，而且充填速度快、能力好，可得到更薄的铸件；铸件的机械性能好，生产效率也得以大大提高；工艺的适应能力强，同时铝合金薄壁铸件半固态成型机简单成本低，占地面积小，使用方便。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1是本发明铝合金薄壁铸件半固态成型机的剖视图；

图2是图1中A部放大图。

标号说明：

1-工作台，2-保温炉，21-炉体，22-上盖，23-坩埚炉，24-加热器，241-加热元件，25-水冷环，26-温度控制系统，3-保温套，4-密封装置，41-密封罩，411-下部分，412-上端，42-密封圈，43-抽气口，5-升液管，6-制浆机，61-驱动机构，62-细化装置，7-铸型，8-钢轮。

具体实施方式

请参阅图1至2，是作为本发明的最佳实施例的一种坩埚炉式加压凝固铝合金薄壁铸件半固态成型机，用于铝合金半固态浆料成型薄壁铸件，包括工作台1、保温炉2、保温套3、密封装置4、升液管5、制浆机6以及铸型7，工作台1设置于保温炉2上方，密封装置4设置于工作台1上方，工作台1与密封装置4之间形成密闭空间，铸型7设置于密闭空间内，并固定于工作台1上方，铸型7设置有进液口，铸型7包括砂型、石膏型、精密铸造型、陶瓷型，也可以是复杂金属型。

保温炉2包括上盖22、炉体21、坩埚炉23、加热器24、水冷环25以及温度控制系统26，上盖22与炉体21相互合并内部形成中空，坩埚炉23设置于炉体21内部，加热器24设置于炉体21内壁，且排布于坩埚炉23两侧，温度控制系统26设置于炉体21外侧，加热器24包括两个以上加热元件241，各加热元件241沿竖直方向一次上下排布，各加热元件241均配一个热电偶，热电偶均与温度控制系统26连接，上盖22套设于进液装置上，水冷环25设置于坩埚炉23下方，并固定于坩埚炉23内。在保温炉2底部还设置钢轮8，并在侧面设置扶手，钢轮8有四个，分别设置于炉体21下端面四个角落，保温炉2可通过四个钢轮8移动，同时设置的扶手便于移动。

密封装置4包括密封罩41、密封圈42以及抽气口43，密封罩41设置于工作台1上方，密封圈42设置于密封罩41与工作台1之间，密封罩41与工作台1之间形成密闭空间，抽气口43设置于密封罩41上方，并与密闭空间连通，密封圈42采用硬度较小的硅橡胶。工作台1上表面设置第一环形凹槽11，其凹槽截面为半圆形，密封罩41下部分411呈圆柱形，其上端412呈向上凸起的球形，且在下端面设置第二环形凹槽4111，其凹槽截面为半圆形，密封圈42上半圆固定设置于第二环形凹槽4111，其下半圆设置于第一环形凹槽11内且第一环形凹槽11与密封圈42接触的表面光洁度为Ra0.8。

升液管5设置于保温炉2内，其上端412面与保温套3连接，下端面抵近坩埚炉23底部，保温套3穿过工作台1与铸型7上的进液口连接，制浆机6包括驱动机构61以及细化装置62，驱动机构61驱动细化装置62细化，其中驱动机构61固定设置于上盖22，细化装置62伸进坩埚炉23内，用于对铝合金半固态浆料进行细化。其中，升液管5下端面要低于制浆机6的下平面，距坩埚炉23底部20～30毫米，以便把固相率高的浆料优先的送入铸型7内。在制造铝合金半固态浆料时，通过制浆机6源源不断的把坩埚炉23底部的铝水变成半固态浆料，而这一期间所放出的大量的结晶潜热通过水冷环25带走。

上盖22与炉体21不需要密封，因而可以在制浆机6里通入氩气(流量很小)，既可以为半固态金属除气，也可以使整个炉内处于无氧状态，大大的减少了铝水的氧化夹渣，也提高了制浆机6、坩埚炉23、升液管5的使用寿命，也提高了铝合金半固态铸件的内在质量。

本发明的铝合金薄壁铸件半固态成型机，以A356合金为例，当铝合金液加入到坩埚炉23中后，由温度控制系统26以及水冷环25的共同作用，使铝合金液下部的温度降到595℃左右，在制浆机6的作用下，坩埚炉23下部形成球状的细小晶粒悬浮在液体中的半固态浆料，安放好铸型7(可以是简单的金属型，石膏型，精铸型7、陶瓷行，砂型)后盖上密封罩41，通过其上面的抽气口43抽出大量的空气，罩内气压降低则把铝合金半固态浆料吸入铸型7，当半固态金属凝固时让抽气口43与大气接通，打开密封罩41取出铸型7，经清理，就得到了薄壁的半固态铝合金铸件。

因此，本发明的一种坩埚炉式加压凝固铝合金薄壁铸件半固态成型机具有如下优点：

第一，负压下充型，使铸件内的气孔大大减少；

第二，负压下充型，充填能力好，可得到更薄的铸件；

第三，半固态浆料的温度低，凝固的快，铸件的机械性能好，生产效率也得以大大提高；

第四，工艺的适应能力强，简单的金属型、砂型、石膏型、精铸型、陶瓷型都可以使用；

第五，设备简单成本低，占地面积小，使用方便。

综上所述，本发明的铝合金薄壁铸件成型机通过密封装置与工作台密封设置，使得铸型处于密闭空间内，同时，在密封装置上设置抽气口，成型时，通过抽气口用于抽气使得密闭空间内形成负压，负压下充型，使铸件内的气孔大大减少，而且充填速度快、能力好，可得到更薄的铸件；铸件的机械性能好，生产效率也得以大大提高；工艺的适应能力强，同时铝合金薄壁铸件半固态成型机简单成本低，占地面积小，使用方便。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种坩埚炉式加压凝固铝合金薄壁铸件半固态成型机，用于铝合金半固态浆料成型薄壁铸件，其特征在于，包括工作台、保温炉、保温套、密封装置、升液管、制浆机以及铸型；

所述工作台设置于保温炉上方，所述密封装置设置于工作台上方，所述工作台与密封装置之间形成密闭空间，所述铸型设置于密闭空间内，并固定于工作台上方，所述铸型设置有进液口；

所述保温炉包括上盖、炉体、坩埚炉、加热器、水冷环以及温度控制系统，所述上盖与炉体相互合并内部形成中空，所述坩埚炉设置于炉体内部，所述加热器设置于炉体内壁，且排布于坩埚炉两侧，所述温度控制系统设置于炉体外侧，且与加热器连接，所述上盖套设于进液装置上，所述水冷环设置于坩埚炉下方，并固定于坩埚炉内；

所述密封装置包括密封罩、密封圈以及抽气口，所述密封罩设置于工作台上方，所述密封圈设置于密封罩与工作台之间，所述密封罩与工作台之间形成密闭空间，所述抽气口设置于密封罩上方，并与密闭空间连通；

所述升液管设置于保温炉内，其上端面与保温套连接，下端面抵近坩埚炉底部，所述保温套穿过工作台与所述铸型上的进液口连接，所述制浆机固定设置于上盖，并伸进坩埚炉内，用于对铝合金半固态浆料进行细化。

2.根据权利要求1所述的一种坩埚炉式加压凝固铝合金薄壁铸件半固态成型机，其特征在于，所述制浆机包括驱动机构以及细化装置，该细化装置伸入坩埚炉内，对半固态浆料进行细化，所述驱动机构驱动细化装置细化。

3.根据权利要求1所述的一种坩埚炉式加压凝固铝合金薄壁铸件半固态成型机，其特征在于，所述上盖与炉体不需要密封，因而可以在制浆机里通入氩气。

4.根据权利要求1所述的一种坩埚炉式加压凝固铝合金薄壁铸件半固态成型机，其特征在于，所述铸型包括砂型、石膏型、精密铸造型、陶瓷型，也可以是复杂金属型。

5.根据权利要求1所述的一种坩埚炉式加压凝固铝合金薄壁铸件半固态成型机，其特征在于，所述加热器包括两个以上加热元件，各加热元件沿竖直方向一次上下排布，各加热元件均配一个热电偶。

6.根据权利要求5所述的一种坩埚炉式加压凝固铝合金薄壁铸件半固态成型机，其特征在于，所述热电偶均与温度控制系统连接。

7.根据权利要求1所述的一种坩埚炉式加压凝固铝合金薄壁铸件半固态成型机，其特征在于，所述工作台上表面设置第一环形凹槽，其凹槽截面为半圆形，所述密封罩下部分呈圆柱形，其上端呈向上凸起的球形，且在下端面设置第二环形凹槽，其凹槽截面为半圆形，所述密封圈上半圆固定设置于第二环形凹槽，其下半圆设置于第一环形凹槽内。

8.根据权利要求1所述的一种坩埚炉式加压凝固铝合金薄壁铸件半固态成型机，其特征在于，所述升液管下端面要低于制浆机的下平面，距坩埚炉底部20～30毫米。

9.根据权利要求7所述的一种坩埚炉式加压凝固铝合金薄壁铸件半固态成型机，其特征在于，所述密封圈采用硬度较小的硅橡胶，且与第一环形凹槽接触的表面光洁度为Ra0.8。