CN107570690A - 一种电磁浇注系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于金属成形设备技术领域，尤其涉及一种电磁浇注系统，包括保温装置、电磁浇筑装置、真空装置及压力装置，所述保温装置包括保温炉，所述电磁浇筑装置包括铸型型腔，所述真空装置及压力装置分别与所述保温炉及铸型型腔连接，用于对所述保温炉及铸型型腔进行抽真空及加压处理。本发明在电磁浇注的基础之上对保温炉内金属液抽真空处理并在浇注时缓慢施加压力，对铸型区域也进行抽真空处理和加压操作，避免金属液浇注时出现气孔的现象，提高铸件质量，保证金属液充型完整并按照预定的凝固过程凝固，并进一步增加了电磁泵的使用寿命。

Description

一种电磁浇注系统

技术领域

本发明属于金属成形设备技术领域，尤其涉及一种电磁浇注系统。

背景技术

电磁铸造是利用电磁感应原理实现的无模型连续铸造，即依靠通入交变电流的感应器产生的电磁力克服液态金属的静压力和表面张力而实现无接触铸造。电磁铸造成败的关键，是使金属液柱稳定并使其高度保持一定。

现有的电磁浇注设备在浇注大型复杂薄壁件易出现充型难和浇不足的现象，而且几乎都是在常规大气环境下进行(受电磁浇注系统的限制，无法在保温炉中进行精炼和除气处理)，在金属熔炼过程中，金属液中容易产生氧化渣，影响铸件的力学性能，并且容易在铸件中产生气孔，从而影响铸件产品质量。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目使提供一种简单、可靠性高的用于电磁浇注系统的真空压力装置，针对易于氧化及吸气的金属(如铝合金)，在金属熔炼过程中做真空处理，并施加一定的压力，达到有效改善铝合金溶液质量，提高铸件产品质量的目的。

本发明提供了一种电磁浇注系统，包括保温装置、电磁浇筑装置、真空装置及压力装置，保温装置包括保温炉，电磁浇筑装置包括铸型型腔，真空装置及压力装置分别与保温炉及铸型型腔连接，用于对保温炉及铸型型腔进行抽真空及加压处理。

进一步地，保温炉连接有用于采集保温炉内真空度值及压力值的真空度传感器及压力传感器；铸型型腔连接有用于采集铸型型腔内真空度值及压力值的真空度传感器及压力传感器。

进一步地，真空装置包括真空泵及真空罐，真空泵与真空罐连接，真空罐通过管路分别与保温炉及铸型型腔连接。

进一步地，压力装置包括空压机及压力罐，空压机与压力罐连接，压力罐通过管路分别与保温炉及铸型型腔连接。

进一步地，管路上设有电磁调节阀及电磁阀。

进一步地，保温炉内容纳有金属流，铸型型腔内设有用于浇筑金属铸件的石膏型，金属流通过电磁泵送至石膏型内形成铸件。

进一步地，保温炉设有密封舱门。

进一步地，石膏型连接有用于采集石膏型内金属流液面高度的液面高度传感器。

进一步地，金属流通过导液管与电磁泵连接，导液管靠近保温炉的底部，位于金属流高度的1/3处。

进一步地，石膏型在浇筑状态下，保温炉内的压力为0.7～0.8atm，铸型型腔内的压力为0.3～0.4atm，保温炉内压力与铸型型腔内压力，保持压力差在 0.3atm。

借由上述方案，通过用于电磁浇注系统的真空压力装置，在电磁浇注的基础之上对保温炉内金属液抽真空处理并在浇注时缓慢施加压力，对铸型区域也进行抽真空处理和加压操作，避免金属液浇注时出现气孔的现象，提高铸件质量，保证金属液充型完整并按照预定的凝固过程凝固，并进一步增加了电磁泵的使用寿命。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明一种电磁浇注系统的结构示意图；

图2是本发明一种电磁浇注系统铸件的示意图；

图3是应用本发明进行电磁浇筑的电磁浇筑加压曲线图一；

图4是应用本发明进行电磁浇筑的电磁浇筑加压曲线图二。

图中标号：

1-空压机；2-压力罐；3-真空泵；4-真空罐；5-电动调节阀；6-铸件；7-石膏型；8-铸型型腔；9-真空度传感器；10-电磁阀；11-密封舱门；12-金属流；13-电磁泵；14-保温炉；15-液面高度传感器；16-密封圈。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参图1及图2所示，本实施例提供了一种电磁浇注系统，包括保温装置、电磁浇筑装置、真空装置及压力装置，保温装置包括保温炉14，电磁浇筑装置包括铸型型腔8，真空装置及压力装置分别与保温炉14及铸型型腔8连接，用于对保温炉14及铸型型腔8进行抽真空及加压处理。

本实施例提供的电磁浇注系统，在电磁浇注的基础之上对保温炉内金属液抽真空处理并在浇注时缓慢施加压力，对铸型区域也进行抽真空处理和加压操作，避免金属液浇注时出现气孔的现象，提高铸件质量，保证金属液充型完整并按照预定的凝固过程凝固。

在本实施例中，保温炉14连接有用于采集保温炉14内真空度值及压力值的真空度传感器9及压力传感器；铸型型腔8连接有用于采集铸型型腔8内真空度值及压力值的真空度传感器9及压力传感器。保温炉14上盖密封良好，真空管和压力管有保温炉14上盖导入，并与上盖密封良好，真空度传感器9 和压力传感器位于保温炉上盖处。

在本实施例中，真空装置包括真空泵3及真空罐4，真空泵3与真空罐4 连接，真空罐4通过管路分别与保温炉14及铸型型腔8连接。

进一步地，压力装置包括空压机1及压力罐2，空压机1与压力罐2连接，压力罐2通过管路分别与保温炉14及铸型型腔8连接。

在本实施例中，管路上设有电磁调节阀5及电磁阀10。

在本实施例中，保温炉14内容纳有金属流12，铸型型腔8内设有用于浇筑金属铸件的石膏型7，金属流12通过电磁泵13送至石膏型7内形成铸件6。

在保温炉14内抽真空和加压处理，使得金属液内部气孔大量减少，减少了铸件内部产生气孔的可能性，并在压力作用下使得金属液能够顺利充满石膏型7的铸造型腔，有效的控制金属液的充型过程，在此基础之上，提前停止电磁泵13的工作，有效的提高了电磁泵13的使用寿命。

电磁泵13洛伦兹力的大小计算公式为F＝QvB，其中Q为流量，为泵沟内液态金属的流速，B为磁感应强度；且其中I为励磁电流，N为励磁线圈匝数。电磁泵浇注充型过程中铸造加压工艺规范过程有升压时间、结壳时间、增压时间和保压时间。

在本实施例中，保温炉14设有密封舱门11，密封舱门11是金属进入保温炉14的唯一密封可打开舱门。

在本实施例中，石膏型7连接有用于采集石膏型7内金属流12液面高度的液面高度传感器15。

在本实施例中，金属流12通过导液管与电磁泵10连接，导液管靠近保温炉14的底部，位于金属流12高度的1/3处，便于金属流的稳定泵送。

在本实施例中，石膏型7在浇筑状态下，保温炉14内的压力为0.7～0.8atm，铸型型腔8内的压力为0.3～0.4atm，保温炉内压力与铸型型腔内压力，保持压力差在0.3atm。压力的开启方法是在电磁浇注充满型腔时，先对保温炉缓慢加压至0.3～0.4atm，保持一定时间之后将保温炉内压力调至0.7～0.8atm，将真空型腔内压力升至0.3～0.4atm，使得保温炉压力与真空型腔内压力差保持在 0.3atm左右。

本实施例中中保温炉14内连接电磁泵导液管，上盖密封并连接真空装置和压力装置，在保温炉14上方接有压力传感器和真空度传感器9以保证保温炉内部的真空度和压力值。金属流12从保温炉14左侧的密封舱门11进入保温炉14内，保温炉14开始工作；当保温炉14保持恒温以后，开启真空泵3同时对保温炉14和铸型型腔8抽真空，当真空度达到0.01～0.02MPa时，保持一定时间，使金属流12中的气体彻底被抽取出来，此时保温炉14内和铸型型腔 8都保持真空，两边真空度相等，有利于电磁浇注时平稳充型。

然后开始进行电磁浇注，金属流12内流过的电流会产生感应磁场，它会叠加到外加磁场上，就使合成磁场从电磁泵13的进口到出口不均匀分布，随着液态金属流12内流动着的电流和磁场相互作用，产生推动液态金属的电磁力，电磁压力值随时间的变化进行有规律的变化，金属流12在电磁力作用下平稳充进石膏型7的铸造型腔中，此时液面高度传感器15显示液面已充满铸造型腔时，开始对保温炉14内施加压力，压力值为0.3～0.4atm，在此压力作用下，金属液顺利充满型腔，并对铸造型腔中金属液保持一定的压力，使得金属液按照指定的凝固顺序凝固，此时开启空压机1利用电磁调节阀5调节铸型型腔8的压力值和保温炉14压力，使铸型型腔8(真空腔)内部压力值达到 0.4～0.5atm，保温炉14压力达到0.7～0.8atm，然后关闭电磁泵13，在此压力下保持300s～450s的时间(具体根据铸件的大小而定)。这样铸件6在保温炉 14内压力和电磁压力下平稳充，在铸型型腔8的压力和保温炉14压力作用下使得铸件6在规定的结壳时间内结壳，且保温炉14压力大于铸型型腔8(真空腔)压力，这样就保证了铸件6正压凝固，整个凝固过程都是在超过大气压的压力下进行的，较大的凝固压力可以抑制这些残余的气体析出，避免针孔缺陷的出现。凝固结束以后取下铸件铸型，浇注出的铸件如图2所示，为下一次真空增压电磁浇注成形过程做准备。

下面通过具体实例进一步说明基于电磁浇注系统浇注铸件的过程。

实例1

a、金属液从保温炉左侧d密封舱门进入保温炉内，保温炉开始工作；当保温炉保持恒温以后，开启真空泵同时对保温炉和铸型型腔抽真空。

b、当真空度达到0.01MPa时，保持一定时间，使金属液中的气体彻底被抽取出来，此时保温炉内和铸型腔里都保持真空，两边真空度相等，有利于电磁浇注时平稳充型。

c、然后开始进行电磁浇注，金属流内流过的电流会产生感应磁场，它会叠加到外加磁场上，就使合成磁场从电磁泵的进口到出口不均匀分布，随着液态金属内流动着的电流和磁场相互作用，产生推动液态金属的电磁力，电磁压力值随时间的变化进行有规律的变化，其增压曲线如图3所示。

d、金属液体在电磁力作用下平稳充进石膏型的铸造型腔中，此时液面高度传感器显示液面已充满铸造型腔时，开始对保温炉内施加压力，压力值为 0.3atm，在此压力作用下，金属液顺利充满型腔，并对铸造型腔中金属液保持一定的压力，金属液正压凝固，充型完毕后，整个凝固过程都是在超过大气压的压力下进行的，较大的凝固压力可以抑制这些残余的气体析出，避免针孔缺陷的出现。

e、此时开启空压机利用电磁调节阀调节铸型真空腔的压力值和保温炉压力，使真空腔体(铸型型腔)内部压力值达到0.4atm，保温炉压力达到0.7atm，关闭电磁泵停止电磁泵工作，增长电磁泵的使用寿命，在此压力下保持350s 的时间。

f、铸件在保温炉内压力和电磁压力下平稳充，在真空腔的压力和保温炉压力作用下使得铸件在规定的结壳时间内结壳，且保温炉压力大于真空腔压力，凝固结束以后取下铸件铸型。

实例2

a、金属液从保温炉左侧的密封舱门进入保温炉内，保温炉开始工作；当保温炉保持恒温以后，开启真空泵同时对保温炉和铸型型腔抽真空。

b、当真空度达到0.01MPa时，保持一定时间，使金属液中的气体彻底被抽取出来，此时保温炉内和铸型型腔里都保持真空，两边真空度相等，有利于电磁浇注时平稳充型。

c、然后开始进行电磁浇注，液态金属内流过的电流会产生感应磁场，它会叠加到外加磁场上，就使合成磁场从电磁泵的进口到出口不均匀分布，随着液态金属内流动着的电流和磁场相互作用，产生推动液态金属的电磁力，电磁压力值随时间的变化进行有规律的变化，其增压曲线如图4所示。

d、金属液体在电磁力作用下平稳充进铸造型腔中，此时液面高度传感器显示液面已充满型腔时，开始对保温炉内施加压力，压力值为0.3atm，在此压力作用下，金属液顺利充满型腔，并对石膏型铸造型腔中金属液保持一定的压力，金属液正压凝固，充型完毕后，整个凝固过程都是在超过大气压的压力下进行的，较大的凝固压力可以抑制这些残余的气体析出，避免针孔缺陷的出现。

e、此时开启空压机利用电磁调节阀调节铸型型腔(真空腔)的压力值和保温炉压力，使铸型型腔内部压力值达到0.5atm，保温炉压力达到0.8atm，关闭电磁泵停止电磁泵工作，增长电磁泵的使用寿命，在此压力下保持300s的时间。

f、铸件在保温炉内压力和电磁压力下平稳充，在真空腔的压力和保温炉压力作用下使得铸件在规定的结壳时间内结壳，且保温炉压力大于真空腔压力，凝固结束以后取下铸件铸型。

本实施例提供的电磁浇注系统，在保温过程中由真空装置、压力装置和保温装置对金属液中气体进行净化处理，避免铸件中出现气孔缺陷，然后分别利用电磁浇注在电磁力作用下将金属液驱动进入铸造型腔，充型平稳、压力执行准确、铸造工艺执行简单，从而可获得高质量铸件，并可提高生产效率、降低产品成本，具体包括如下技术效果：

1、通过真空装置对保温炉内金属液中的气体进行净化的装置和对铸型型腔及周围环境进行抽真空，以保证整个浇注过程在真空下进行。

2、通过压力装置分别对保温炉内合金液体和铸型腔体加压以保证金属液顺利充型，并保证其凝固过程过程顺利进行。

3、通过电磁浇注装置产生的电磁力直接作用于金属液体，驱动其定向移动，使金属液平稳传输，避免因湍流而造成的氧化、吸气等缺陷，同时磁场对金属液有细化晶粒的作用，能有效提高合金物理性能。

4、通过保温装置保证良好的密封性能，并保持金属液的温度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电磁浇注系统，其特征在于，包括保温装置、电磁浇筑装置、真空装置及压力装置，所述保温装置包括保温炉，所述电磁浇筑装置包括铸型型腔，所述真空装置及压力装置分别与所述保温炉及铸型型腔连接，用于对所述保温炉及铸型型腔进行抽真空及加压处理。

2.根据权利要求1所述的一种电磁浇注系统，其特征在于，所述保温炉连接有用于采集保温炉内真空度值及压力值的真空度传感器及压力传感器；所述铸型型腔连接有用于采集铸型型腔内真空度值及压力值的真空度传感器及压力传感器。

3.根据权利要求2所述的一种电磁浇注系统，其特征在于，所述真空装置包括真空泵及真空罐，所述真空泵与所述真空罐连接，所述真空罐通过管路分别与所述保温炉及铸型型腔连接。

4.根据权利要求2所述的一种电磁浇注系统，其特征在于，所述压力装置包括空压机及压力罐，所述空压机与所述压力罐连接，所述压力罐通过管路分别与所述保温炉及铸型型腔连接。

5.根据权利要求3或4所述的一种电磁浇注系统，其特征在于，所述管路上设有电磁调节阀及电磁阀。

6.根据权利要求1所述的一种电磁浇注系统，其特征在于，所述保温炉内容纳有金属流，所述铸型型腔内设有用于浇筑金属铸件的石膏型，所述金属流通过电磁泵送至所述石膏型内形成铸件。

7.根据权利要求6所述的一种电磁浇注系统，其特征在于，所述保温炉设有密封舱门。

8.根据权利要求6所述的一种电磁浇注系统，其特征在于，所述石膏型连接有用于采集石膏型内金属流液面高度的液面高度传感器。

9.根据权利要求6所述的一种电磁浇注系统，其特征在于，所述金属流通过导液管与所述电磁泵连接，所述导液管靠近所述保温炉的底部，位于金属流高度的1/3处。

10.根据权利要求6所述的一种电磁浇注系统，其特征在于，所述石膏型在浇筑状态下，所述保温炉内的压力为0.7～0.8atm，所述铸型型腔内的压力为0.3～0.4atm，所述保温炉内压力与所述铸型型腔内压力，保持压力差在0.3atm。