CN108788093A - 一种用于多位并联加压铸造装置的熔体升液装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于多位并联加压铸造装置的熔体升液装置，其特征在于：包括升液管上段、升液管下段以及包设在所述升液管上段的保温套，其中，所述升液管上段与充液口连接，所述升液管下段部分伸入到熔体之中，且所述升液管上段和所述升液管下段之间通过运动机构实现对接。本发明的装置安装简单、操作方便，使用过程安全可靠，工艺流程清晰、稳定性高，已在大型铝合金框架类、板形类、舱体类构件多位并联加压铸造中实现了批量生产，推广应用价值较高，工业潜力巨大。

Description

一种用于多位并联加压铸造装置的熔体升液装置

技术领域：

本发明涉及一种铸造装置，尤其涉及一种多位并联加压铸造装置的升液系统。

背景技术：

多位并联加压铸造技术是在低压铸造、差压铸造技术的基础上发展的先进铸造技术，在升液过程中，熔炉体在气压的作用下沿升液管上至铸型型腔中，完成充型及凝固过程，具有多区同步充型、惰性气氛防氧化升液、分级加压凝固等技术特点，成形铸件具有尺寸精度高、力学性能好、内部质量和成品率高等特点，在航空航天、兵器、汽车工业等领域应用广泛。多位并联加压铸造过程中，压缩空气进行保温炉内，降低升液管中铝熔体的温度，而铝熔体在升液、充型、增压、保压和卸压工艺过程长达40~50min，特别是铸造完后，铸型的移出时间更长，在升液管与铸型的进水口部位易出现铝熔体先凝固，铸件得不到有效补缩，升液管无法拔出的现象，严重影响铸造生产效率和铸件的品质。因此，要解决多位并联加压铸造铝合金熔体升液过程中的上述问题，需在升液管外部安装升液管保温套，以保证铝熔体在升液、充型、增压、保压过程中升液管中铝熔体的工艺温度。将升液管设计为上下两段式结构，在不吊走铸型的情况下直接移走升液管，防止多位并联加压铸造升液管出现冻死的现象。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种能够避免升液管出现冻死现象并且提高铸件品质的用于多位并联加压铸造装置的熔体升液装置。

为了实现上述目的，本发明是这样实现的：一种用于多位并联加压铸造装置的熔体升液装置，其特征在于：包括升液管上段、升液管下段以及包设在所述升液管上段的保温套，其中，所述升液管上段与充液口连接，所述升液管下段部分伸入到熔体之中，且所述升液管上段和所述升液管下段之间通过运动机构实现对接密封。

为了进一步提高安全性能，在所述升液管上段底部端面或/和在所述升液管下段顶部端面设置有橡胶垫。

为了进一步提高铸件品质，所述保温套包括由内向外依次设置的保温套a、保温层和外套。

优选的，在所述保温套a内还设置有电阻丝，所述电阻丝通电后对保温套进行加热。所述保温套a采用光纤棉材质。

为了进一步提高结构可靠性，所述外套上部和下部分别设置有向外凸出的外沿，其中上部外沿通过螺钉锁定在充液口部件上，所述外套下部外沿通过螺钉锁定在固位板上，并且在所述保温套a的上顶部和下底部分别设置有定位板，在保温套a上顶部的定位板与所述充液口部件之间还设置有密封垫。

优选的，所述升液管上段的上部外侧设置有台阶，所述台阶卡设在所述充液口部件的底部，且所述升液管上段伸入所述充液口部件的充液口内并且与所述充液口上部平齐。

为了进一步提高安全性能，在所述固位板底面的与升液管上端开口相同的部分设置有向外延伸的凹槽。

为了进一步便于安装且提高安全性能，所述升液管下段升入到保温炉的石墨坩埚之中，在所述保温炉的顶部设置有与石墨坩埚相通的升液口，所述升液管下段穿过所述升液口并插设在所述石墨坩埚内，所述升液管下段的上部通过台阶卡设或锁定在所述升液口顶部，在所述升液管下段顶部外沿设置有橡胶垫。

优选的，所述运动机构包括平移机构和升降机构，且所述运动机构设置在所述保温炉下方。

优选的，所述平移机构包括铺设在地面的轨道，以及设置在所述保温炉下方的行走轮，所述行走轮通过液压传动机构驱动并在轨道上进行移动，所述升降机构为螺旋升降机构。

有益效果：

1、本专利设计的升液管加热套采用电阻丝可控加热，控温精度±10℃，温度按铸造工艺可控，其结构合理，即可保证铝熔体在升液、充型、增压、保压过程中升液管中铝熔体的工艺温度，又可保证加热器外层安全操作温度。

2.本专利设计的两段式升液管，采用耐热不锈钢整体铸造而成，耐热温度可达2000℃，可在多位并联加压铸造完成后，在不吊走铸型的情况下直接移走升液管，彻底解决了多位并联加压铸造的升液管出现冻死的现象。

3、本专利设计的多位并联加压铸造的铝合金熔体升液装置及使用方法，安装简单、操作方便，使用过程安全可靠，工艺流程清晰、稳定性高，已在大型铝合金框架类、板形类、舱体类构件多位并联加压铸造中实现了批量生产，推广应用价值较高，工业潜力巨大。

附图说明：

图1为多位并联加压铸造装置主视图；

图2为图1的俯视图；

图3为图2的A-A剖视图；

图4为多位并联加压铸造装置的罩体结构图；

图5为多位并联加压铸造装置的保温炉结构图；

图6为多位并联加压铸造装置的升液管装置结构图；

图7为多位并联加压铸造装置的炉体结构图；

图8为多位并联加压铸造装置的进出气机构图；

图9为多位并联加压铸造装置的控制系统图。

标号说明：1平台；2保温炉；201炉本体；202石墨坩埚；203炉盖；204漏液导出口；3机架；4罩体；401支耳；402锁紧齿B；5锁紧法兰；501锁紧齿A；6锁紧环；601U型槽；7缸体活塞机构；8滚珠机构；9楔块机构；10炉体行走机构；1001滑轨；11炉体升降机构；12进出气装置；13升液管装置；1301升液管上段；1302升液管下段；1301a上升液管；1301b保温层；1301c外套；1301d压板；1301e锁紧板；1301f凹槽；1301g电阻丝；1301h保温套；1301i定位板；1301j接线柱；1302a升液管口；1201进出气口；1202进出气管道；1204同步密封装置；1204a导向套；1204b导向杆；1204c导向座；1204d固定块；1204e碟簧组合件；14电阻带；15炉本体接线柱；16炉体测温装置；17熔体测温装置；18磁力匀化装置。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，但本发明并不局限于这些实施方式，任何在本实施例基本精神上的改进或代替，仍属于本发明权利要求所要求保护的范围。

实施例1：如图1-9所示，本实施例提供了一种用于多位并联加压铸造装置的熔体升液装置，其中，所述多位并联加压铸造装置是指该铸造装置具有多个能够进行充液的充液口及升液管，通过多个升液管形成多个位置的并联加压。

本实施例提供了一种用于大型铝合金铸件的多位并联加压铸造装置，适合于制造航空航天、兵器、船舶、汽车、电子等领域的大型复杂铸件，尤其是大型复杂铝合金框架、板形、舱体等铸件，解决现有制造这些大型复杂铸件存在的紊流、冷隔、浇不足，针孔度、疏松度超标，氧化夹杂严重等问题，提高铸件的成品率。

具体而言，本实施例的铸造装置包括平台1，所述平台顶面为工作面，所述平台底部安置有保温炉2，所述保温炉为两个或两个以上且每一个保温炉分别通过相互独立的升液管装置与工作面相应的充液口连接，而所述保温炉为下室。其中，所述平台是设置在一机架3上的，所述机架包括设置在平台下部的机柱，所述平台凭借所述机柱支撑，在本实施例中，所述平台与所述机柱均为网状焊接结构件，并通过螺栓连接的方式进行锁紧，在所述平台上部还设置有罩体4，所述罩体与工作面形成安装砂型的工作舱，此为上室。

关于上室而言，在所述工作面上还设置有罩体，一旦将砂型放置在工作台之后，准备铸造之前，就将所述罩体罩设在所述砂型上，形成一个密闭的工作舱，直至铸造完毕之后，在移开所述罩体，将铸件取出。

由于本实施例的铸造装置是适用于大型铸件，因此，罩体体积必然大于砂型的体积，在本实施例中，所述罩体具有一个回转型中部壳体，比如说圆柱形、方形、多边形等的，所述中部壳体底部为开口状，所述中部壳体的顶部具有一与其密封连接的头罩，所述头罩呈向上凸出的半圆状，为了便于罩体移动与安装，在罩体两侧设置有支耳401。

而为了使得罩体能够稳定的安装在平台上，在所述罩体与平台之间通过锁紧装置进行锁紧，所述锁紧装置包括设置在平台上的锁紧法兰5，所述锁紧法兰为设置在所述平台上的与罩体的中部壳体的底部外沿外形一致的回转状，并且所述锁紧法兰朝外设置有锁紧齿A501，所述锁紧齿A 沿着锁紧法兰外沿均匀设置有多个，并且要保证相邻两个锁紧齿A之间的间距不小于锁紧齿A本身的宽度；另外，所述锁紧装置还包括设置在罩体的中部壳体下部外沿的与所述锁紧齿A相对应的锁紧齿B402，所述锁紧齿A与所述锁紧齿B外形与数量均一致，便于锁紧齿A和锁紧齿B相互重叠；所述锁紧装置还包括在所述锁紧齿A和锁紧齿B外设置有锁紧环6，所述锁紧环为与锁紧法兰外形一致的回转体，但是直径略大于锁紧法兰，所述锁紧环设置有朝向所述锁紧齿A和锁紧齿B的U型锁槽601，所述U形锁槽的分布方式与数量与锁紧齿A或锁紧齿B一致，并且U形锁槽的宽度不大于相邻两个锁紧齿A或相邻两个锁紧齿B之间的间距，所述U形锁槽的内部高度不小于锁紧齿A和锁紧齿B之和，所述U型锁槽能够包裹所述锁紧齿A和锁紧齿B以便对罩体进行固位锁紧，另外，在所述锁紧环的外壁连接有缸体活塞机构7，所述缸体活塞机构的缸体一端固定在平台上，所述缸体活塞机构的活塞的一端固定与锁紧环连接，通过缸体活塞机构驱动所述锁紧环的转动。

在实际使用过程中，在安装罩体之前，保证锁紧环上的U形锁槽位于两锁紧齿B之间，然后安装完砂型之后，通过吊装机构将罩体吊放在平台上，使得所述罩体放置在平台上的锁紧法兰上，并且使得罩体上的锁紧齿A与锁紧法兰上的锁紧齿B对齐，然后通过缸体活塞机构驱动所述锁紧环转动，使得所述U形锁槽转动至锁紧齿A和锁紧齿B的位置并包裹住所述锁紧齿A和锁紧齿B，然后保持缸体活塞该位置不移动。

另外，作为本实施例的另一实施方式，为了保证锁紧环在平台上的转动可靠性与顺滑性，在所述锁紧环底部与所述平台之间设置有滚珠机构8。

作为本实施例的另一实施方式，在所述U形锁槽的内侧顶壁与锁紧齿A之间以及U型锁紧环内侧底壁与锁紧齿B之间分别设置有沿周向的楔块机构。所述楔块机构可以为两部分，其中一部分设置在锁紧齿A的顶面和锁紧齿B的底面，而另一部分设置在U形锁槽内侧的顶壁和底壁，与另一部分相配合，所述楔块的两部分具有相互配合的斜面，也就是说从截面看所述楔块的两部分分别呈配合的三角形，而配合之后形成了一长方形。而所述斜面是沿着锁紧环的周向设置的，并且必须保证锁紧环锁紧时的转动方向时两个三角形的斜面进行配合，而一旦转动到位之后，由于斜面的限制，无法再继续转动，保证了安装的可靠性。

关于下室，所述保温炉2可以具有多台，比如说两台、三台、四台、五台、六台、七台、八台甚至跟多，但是本实施例中的保温炉为四台，每一台保温炉都至少对应有平台上的一个充液口，在每一台保温炉与对应的充液口之间都设置了升液管装置。

在所述保温炉底部设置有炉体行走机构10，在所述炉体行走机构与所述保温炉之间还设置有炉体升降机构11；所述炉体行走机构包括铺设在地面上的且穿过机架平台下部的滑轨1001，以及设置在炉体底面的行走轮，其中所述滑轨为平行设置的两套，在任一滑轨上安置有两个保温炉，所述保温炉通过行走轮在滑轨上移动，且同一滑轨上的两个保温炉是单独控制的，可相向或者相离运动，而所述滑轨可为单轨式也可为双轨式；在本实施例中，所述滑轨为双轨式，而每一条滑轨上都设置有两个保温炉，两个保温炉在不工作时分设在滑轨两端，工作时，通过行走机构相向移动至平台底部，；所述炉体升降机构为螺旋升降机构。

在非工作时，保温炉通过炉体行走机构移至机架以外，而在工作时，保温炉通过炉体行走机构移至平台底部，并且与相应的充液口相对，然后通过炉体升降机构使得保温炉与平台之间通过升液管装置连接，保证上室与下室为连通装填。其中，为保证运行的可靠性与精确性，本实施例中的所述炉体行走机构和炉体升降机构均采用液压控制。

所述保温炉包括炉本体201以及安装在所述炉本体内的石墨坩埚202，在所述炉本体上设置有炉盖203，在所述炉本体底部设置有漏液导出口204，所述漏液导出口设置在所述设置在炉本体最下部外壁上，且所述漏液导出口朝所述炉本体内底部之间设置有斜面。

所述炉盖上设置有与石墨坩埚相通的进出气装置12，而在所述炉盖与所述平台之间还设置有所述升液管装置13，在所述炉本体上还设置有保温装置，且在所述炉本体底部设置有搅拌装置。

另外，本实施例还提供了一种用于对位并联加压铸造装置的熔体升液装置，所述熔体升液装置包括升液管装置13，所述升液管装置包括设置在平台底面且与充液口连通的升液管上段1301以及设置在保温炉的炉盖上的升液口处的升液管下段1302。

所述升液管上段包括设置在内侧的上升液管1301a、包裹在上升液管外的保温层1301b、包裹在所述保温层外的外套1301c，所述外套顶面通过螺钉锁紧在压板1301d上，所述压板与所述平台固定连接，所述外套底面连接有锁紧板1301e，所述锁紧板对上升液管、保温层和外套进行固位，且所述压板和锁紧板上均上设置有开孔，所述上升液管通过所述压板上的开孔与充液口相通，所述上升液管与所述锁紧板上的开孔相铜且在所述开孔下表面设置有向外扩充的凹槽1301f；所述保温层内设置有电阻丝1301g和保温套1301h，且在保温套上下面与压板和锁紧板之间均设置有定位1301i。而所述电阻丝通过电线或者其他导电线路连接有加热装置，此加热装置为现有的，能够让电阻丝通电而发生热量的装置，比如说所述电阻丝通过电线连接接线柱1301j，且所述电线设置在瓷管套中，而所述接线柱外设置有固定板，在接线柱上还设置有绝缘套。并且，本实施例中的电阻丝还连接有测温热电偶，能够实时监测电阻丝的温度。而所述升液管下段1302可直接插入炉盖上设置的升液管口1302a并伸入到石墨坩埚内，所述升液管的上部设置有向外突出的凸台，凸台尺寸大于所述升液管口，可直接固定在炉盖上，也可通过螺钉的装置进行固定。另外，在所述升液管下段的顶部外沿设置有密封圈，所述密封圈固定在升液管口顶面，升液管下段和升液管上段移动连接的时候，所述密封圈能够置于所述压板上的凹槽之中并对紧紧抵在升液管上下段之间，升液管上下段的密封。

在非工作时，所述升液管上段和所述升液管下段为相互分离的，而在工作时，所述升液管下端跟随所述保温炉被移至升液管上段的下方，并且通过炉体升降够实现升液管上下段的对接，在对接时压缩所述密封圈进而实现升液管上下段的密封，进而保证溶液在充型过程中不会发生泄漏。而当铸造完毕之后，可在不吊走铸型的情况下直接移走升液管下端，防止升液管出现冻死现象，进而防止铸件得不到有效的补缩、升液管无法拔出的现象，使得铸件的补缩效果得到大大提高，保证了铸造生产的效率和铸件的品质。

作为本实施例的另一实施方式，所述进出气装置包括与石墨坩埚相通的进出气口1201以及与进出气口相对应的进出气管道1202，在所述进出气管道与进出气口之间设置有同步密封装置1204，所述同步密封装置包括与所述进出气管道固定连接的导向套1204a，还包括一中空导向杆1204b，所述导向杆一端插入到所述导向套内，另一端部设置有向外凸出的凸台，在所述导向杆中部设置有弹性机构，所述弹性机构包括空套在导向杆中部的导向座1204c，所述导向座通过固定块1204d固定在机架上，在所述导向座与所述导向杆的凸台之间设置有碟簧组合件1204e，所述碟簧组合件一端与导向座连接，另一端与凸台连接，在所述凸台中部还设置有向外凸出的凸出部，进而使得凸台外沿形成凹槽，在所述凹槽内可放置密封圈，在所述进出气口处可设置有与凸出部相对应的凹陷部，使得凸出部和凹陷部相互配合，并使得密封圈位于凸出部和凹陷部之间，并被压紧。

在非工作时，所述进出气口与进出气管道为相互分离的，而在工作时，所述进出气口随着保温炉的移动移至同步密封装置的导向杆正下方，在保温炉上升过程中实现与同步密封装置的导向杆的对接，在对接时设置在进出气口处的密封圈与导向杆的底面实现接触并压缩，进而保证压缩气体在充型过程中不会发生泄漏，并且也保证熔液不会泄漏，至此进出气机构的对接完毕。而当铸造完毕之后，通过炉体升降机构和炉体行走机构可直接移走保温炉，而无需对进出气机构进行安装或拆卸，并且又能保证气密性，更为重要的是，通过这种布局形式，将进出气管和同步密封装置设置在机架上，不随着保温炉的移动而移动，体现了布局的整洁性、安全性和可靠性。

作为本实施例的另一实施方式，所述保温炉的保温装置包括固定设置在炉本体内侧壁上的电阻带14，所述电阻带通过电线与设置在炉本体外侧壁上的炉本体接线柱15连接，通过给炉本体接线柱接电对电阻带进行加热，在所述炉本体内设置有炉体测温装置16，在所述石墨坩埚内设置有熔体测温装置17；通过加热装置可为炉本体加热，保证熔液的温度，并且必须保证炉本体内的温度大于石墨坩埚内的温度，通过温度检测装置可实时检测炉本体内的温度和石墨坩埚内的温度。

所述漏液导出口包括设置在炉本体下部的一漏液导出口，所述漏液导出口至所述炉本体内底壁中部为斜面设置，此为大多数保温炉的常规设置，在此不再赘述。

所述炉本体底部为平面，在所述炉本体底部设置有磁力匀化装置18，所述炉本体底部为平面，在所述炉本体底部设置有磁力搅拌装置，所述磁力搅拌装置为现有机构，通过产生旋转磁场达到磁力匀化的目的。 本实施例中的磁力搅拌装置为市场上购买的产品，购自湖南科美达电气股份有限公司，具体型号根据保温炉体积决定。

本实施例还提供了的铸造装置的控制系统，在本实施例中，设置有对上室和下室进行抽真空的抽真空系统和惰性气体置换系统，还设置有保温炉进行升液充型时的升液控制系统。

所述下室为保温炉四台，分别为1#保温炉、2#保温炉、3#保温炉和4#保温炉，上室为工作舱，每一台保温炉通过炉体行走机构与炉体升降机构移至与工作舱连接，在1#-4#保温炉与工作舱之间还分别设置有通道，该通道可为升液管，且通道上还设置有互通阀，分别为互通阀AQ01、互通阀AQ02、互通阀AQ03和互通阀AQ04。在所述工作舱上还设置有排气通道，所述排气通道包括排气管道和设置在排气管道上的电磁阀SV04。

所述抽真空系统包括真空源，所述真空源经过一个手动阀SQ01和一个电磁阀SV01之后分为五条支路，该五条支路分别与1#保温炉、2#保温炉、3#保温炉、4#保温炉和工作舱连接。在所述1#保温炉与真空源的支路上设置有1#压力控制模块，在所述1#压力控制模块与所述1#保温炉之间设置有电磁阀SV09，且在所述1#保温炉与所述1#压力控制模块之间还设置有1#压力变送器；在所述2#保温炉与真空源的支路上设置有2#压力控制模块，在所述2#压力控制模块与所述2#保温炉之间设置有电磁阀SV08，且在所述2#保温炉与所述2#压力控制模块之间还设置有2#压力变送器；在所述3#保温炉与真空源的支路上设置有3#压力控制模块，在所述3#压力控制模块与所述3#保温炉之间设置有电磁阀SV07，且在所述3#保温炉与所述3#压力控制模块之间还设置有3#压力变送器；在所述4#保温炉与真空源的支路上设置有4#压力控制模块，在所述4#压力控制模块与所述4#保温炉之间设置有电磁阀SV06，且在所述4#保温炉与所述4#压力控制模块之间还设置有4#压力变送器；在所述工作舱与所述真空源的支路上设置有单向节流阀JLF01和电磁阀SV05，另外，所述工作舱还连接有5#压力变送器。

所述惰性气体置换系统包括惰性气体源，所述惰性气体源经过一个手动阀SQ02和一个电磁阀SV02之后同样分为五条支路，惰性气体源的五条支路与真空源的五条支路设置方式完全一致，或者惰性气体源与真空源共享五条支路，在此不再赘述。

所述升液控制系统包括压缩气体源，所述压缩气体源经过一个手动阀SQ03和一个电磁阀SV04之后分别与1#-4#保温炉的进出气管道连接并形成四条支路，该四条支路与真空源和1#-4#保温炉之间的支路一样，或者为共享支路，在此不再赘述。

另外，所述1#-4#保温炉以及工作舱都还与A/D模块连接，所述A/D模块与PLC控制系统连接，而所述PLC控制系统与人机界面工控机连接，通过A/D模块将接受到的模拟信号转化为数字信号然后通过PLC进行处理，反应到人机界面上，并通过人机界面对压力控制模块下达指令，已达到对压力的控制。

另外，本实施例还提供了关于该铸造装置的铸造方法，按以下步骤进行：

1）浇注前准备：将精炼好的铝熔体通过定量输送装置输送至4个800kg保温炉中待用，保温温度690~720℃，可选择但不限于690℃、700℃或720℃；向保温炉的升液管口插入喷涂4mm、5mm或6mm厚耐火涂料的下升液管，通过螺栓与保温炉锁紧；通过炉体行走机构，将保温炉移动至机架平台下部，然后通过炉体升降升降，使保温炉按20mm/s的速率上升，完成保温炉的进出气口与进出气管机构以及升液管上段与升液管下段间的对接和密封；将树脂砂型放置在机架平台上用压板压紧，确保砂型与升液管装置密封良好；然后接好电极触点，盖好工作舱，通过4个缸体活塞机构驱动锁紧环锁紧；

2）同步负压和惰性气体置换：打开保温炉和工作舱的互通阀AQ01、AQ02、AQ03和AQ04，从工作舱进行抽真空和惰性气体置换，首先打开真空管路的手动阀SQ01和电磁阀SV01，采用真空泵抽真空，当真空度降至40~60KPa，可选择但不限于40KPa、50KPa、60KPa，关闭电磁阀SV01停止抽真空；打开惰性气体管路手动阀SQ02和电磁阀SV02，开启Ar气站，向保温炉和工作舱充入惰性气体Ar气，压力升至120~150KPa时，可选择但不限于120KPa、130KPa或150KPa，关闭电磁阀SV02实现惰性气体的置换，最后关闭保温炉和工作舱的互通阀AQ01、AQ02、AQ03和AQ04；

3）熔体品质修正：开启磁力匀化装置，磁场交变频率5~20HZ，可选择但不限于5HZ、10HZ或20HZ，旋转电机转速60~150r/min，可选择但不限于60r/min、100r/min或者150r/min，当线圈通10~20A的直流电时，可选择但不限于10A、15A或者20A，在铁芯中产生恒定磁场，铁芯按预设结构摆置，磁力线在空间以一定形状散布，在旋转电机作用下，产生旋转磁场，使铝熔体与外加旋转磁场作用下运动，达到磁力均匀化目的；

4）同步预充型：首先根据理论公式P=ρhg计算四台保温炉的各根升液管装置的预充型压力，然后进行升液管装置同步预充型，先打开1#保温炉的1#压力控制模块，按照0.1~0.2KPa/s的加压速率，可选择但不限于0.1KPa/s、0.15KPa/s或0.2KPa/s，将升液管的液面高度升至电极触点标记的位置，通过A/D模块反馈信号，关闭1#保温炉的1#压力控制模块，然后依次打开2#-4#保温炉的2#-4#压力控制模块，进行预充型，最终实现4根升液管铝熔体液面抬升到相同标高的位置；

5）多区同步升液：按照初始设置的液面加压工艺曲线，开启保温炉压力控制模块，初始升压速率1.0~1.4KPa/s，可选择但不限于0.1KPa/s、1.0KPa/s或1.4KPa/s，采用电极触点捕捉液面信息，通过A/D模块反馈到多区同步充型控制系统，通过压力控制模块调整4台保温炉的升压速率，保证铸件同步升液，当熔体流至铸型顶部时，型顶信号灯亮，充型结束；

6）二级加压凝固：结壳加压阶段，按0.8~1.0KPa/s的升压速率，可选择但不限于0.8KPa/s、0.9KPa/s或1.0KPa/s，压力升高5~10KPa，可选择但不限于5KPa、8KPa或10KPa，结壳保压时间为15~30s，可选择但不限于15s、20s或30s，使熔体在表层形成3~5mm的外壳，可选择但不限于3mm、4mm或5mm；结晶加压阶段，根据铸件的结构特点，按1.2~1.6KPa/s的升压速率,可选择但不限于1.2KPa/s、1.4KPa/s或1.6KPa/s，压力再升高20~30KPa，可选择但不限于20KPa、25KPa或30KPa,使熔体压力作用下经升液管装置、浇注系统对铸件进行连续、充分补缩，结晶保压的时间约1500~1800s，可选择但不限于1500s、1650s或1800s,保证铸件在压力下充分凝固；

7）卸压：结晶保压时间到后，关闭保温炉压力控制模块，打开保温炉排气阀，将压缩空气直接排出；打开工作舱排气阀，将工作舱中的Ar气排入Ar气回收站回收处理；当保温炉和工作舱的压力小于3KPa后，通过4个锁紧油缸驱动打开锁紧环，吊出工作舱和铸型，保温炉和升液管通过炉体升降系统下降至底部，然后通过水平移动机构退出工作区，进行清渣处理。

采用本实施例的铸造装置及方法，1、集成惰性气氛保护、多区同步升液、分级加压凝固和PID压力精确控制等技术优势，创新设计了多位并联加压铸造装置，特别适合于制造航空航天、并且、船舶、汽车、电子等领域的大型复杂逐渐，尤其是大型复杂铝合金框架、板形、舱体等铸件，为大型铝合金铸件的高品质成形提供设备和工艺支撑；工作舱的内腔尺寸Φ4040mm×2800mm，保温炉容量4×800kg，升液管4×Φ160mm，可实现4台保温炉独立或任意组合同步液面加压控制，能满足最大尺寸2450mm铝合金铸件的一次整体净成形需求，可实现最大浇注重量2600kg。2、通过4根升液管的多区同步充型解决大型铝合金铸件流程长、温降大问题，抑制熔体紊流，避免冷隔、夹杂等缺陷的产生，实现Fe、S杂质元素含量控制在0.2%以内；营造惰性气氛环境充型，减少铸件充型过程的氧化，实现Mg元素烧损小于1.2%；利用4根升液管的多区独立加压控制，针对性地提高局部凝固补缩能力，减少或消除铸件分散性缩松缺陷，实现大型铝合金铸件的针孔度和疏松度达到Ⅰ级。采用磁力均匀化装置对铝熔体进行熔体品质动态再修正，实现铝合金铸件Cu、Mg等核心元素的成分波动小于±0.45%。3、多位并联加压铸造装置具有自动化程度高、操作流程清晰、稳定性高、适用性强等特点。采用PID液面加压精确控制，实现充型压力控制精度达±0.3 KPa；所有加压工艺参数、加压实测数据以及测温数据均通过人机界面和工控机进行记录与保存，供工艺参数优化使用，应用工控机中的铸造工艺专家系统，实现相似铸件铸造工艺参数自动设定。该装置可广泛应用于大型铝硅、铝铜、铝镁合金铸件的高品质成形，推广应用价值较高，工业潜力巨大。

实施例2：根据实施例1公开的多位并联加压铸造装置及其熔体升液装置、控制系统和方法，本实施例以某大型耐蚀铝镁合金箱体构件为应用对象，提供熔体升液过程的操作步骤，该大型耐蚀铝镁合金箱体构件的具体轮廓尺寸：2440mm×2070mm×1450mm，主体壁厚20.0mm，重量1642kg，内部多加强筋、厚大凸台等结构，材料：ZL305。

铝熔体升液过程的操作步骤，按如下步骤进行：

（1）先在熔炼炉中熔化2500kg铝熔体待用，采用炉体行走机构将4个保温炉退出多位并联铸造机，在坩埚内壁上涂刷5mm保温涂料，保温1h，待涂料稳定后通过翻转炉将熔炼炉中740℃的铝液转移到保温炉坩埚内。

（2）将配制好的耐火涂料采用喷涂机均匀喷涂在升液管内外表面，厚度控制在10mm，然后将升液管放置到干燥箱进行烘烤，温度为300℃，时间为30min。

（3）待耐火涂料干燥稳定后取出升液管，升液管上段安装在保温套中，开启升液管保温套加热至690℃，升液管下段安装在保温炉升液管口中，通过螺纹锁紧升液管，盖好密封垫。

（4）启动炉体行走机构的液压马达，排量75ml/r，额定扭矩90N·M，保温炉升液管口中的升液管下段上升，依靠上升预紧力压紧保温炉升液管口与升液管保温套底部之间的密封垫达到密封目的。

（5）密封到位后，开启多位并联加压铸造气控系统，按照设定的工艺曲线加压，铝熔体自升液管下段上升至上段再到铸型型腔中，完成铸件的充型和凝固，保压时间到后卸压，关闭升液管保温套，移出保温炉升液管口中的升液管下段。

实施效果：铸件本体指定部位抗拉强度达到360MPa，延伸率10.0%，针孔度Ⅰ级，疏松度Ⅰ级。

实施例3：根据实施例1公开的多位并联加压铸造装置及其熔体升液装置、控制系统和方法，本实施例以某大型高性能铝铜合金板形构件为应用对象，提供熔体升液过程的操作步骤，该大型高性能铝铜合金板形构件的具体轮廓尺寸：2430mm×2160mm×180mm，主体壁厚18.0mm，重量625kg，内部多加强筋、厚大凸台，典型板形结构，材料：ZL205A。

铝熔体升液过程的操作步骤，按如下步骤进行：

1）先在熔炼炉中熔化1600kg铝熔体待用，采用炉体行走机构将4个保温炉退出多位并联铸造机，在坩埚内壁上涂刷5mm保温涂料，保温1h，待涂料稳定后通过翻转炉将熔炼炉中760℃的铝液转移到保温炉内。

（2）将配制好的耐火涂料采用喷涂机均匀喷涂在升液管内外表面，厚度控制在10mm，然后将升液管放置到干燥箱进行烘烤，温度为300℃，时间为30min。

（3）待耐火涂料干燥稳定后取出升液管，升液管上段安装在保温套中，开启升液管保温套加热至720℃，升液管下段安装在保温炉升液管口中，通过螺纹锁紧升液管，盖好密封垫。

（4）启动炉体行走机构的液压马达，排量70ml/r，额定扭矩85N·M，保温炉升液管口中的升液管下段上升，依靠上升预紧力压紧保温炉升液管口与升液管保温套底部之间的密封垫达到密封目的。

（5）密封到位后，开启多位并联加压铸造气控系统，按照设定的工艺曲线加压，铝熔体自升液管下段上升至上段再到铸型型腔中，完成铸件的充型和凝固，保压时间到后卸压，关闭升液管保温套，移出保温炉升液管口中的升液管下段。

实施效果：铸件本体指定部位抗拉强度达到520MPa，延伸率8.0%，针孔度Ⅰ级，疏松度Ⅰ级。

Claims (10)

1.一种用于多位并联加压铸造装置的熔体升液装置，其特征在于：包括升液管上段、升液管下段以及包设在所述升液管上段的保温套，其中，所述升液管上段与充液口连接，所述升液管下段部分伸入到熔体之中，且所述升液管上段和所述升液管下段之间通过运动机构实现对接。

2.如权利要求1所述的熔体升液装置，其特征在于：在所述升液管上段底部端面或/和在所述升液管下段顶部端面设置有橡胶垫。

3.如权利要求1或2所述的熔体升液装置，其特征在于：所述保温套包括由内向外依次设置的保温套a、保温层和外套。

4.如权利要求3所述的熔体升液装置，其特征在于：在所述保温套a内还设置有电阻丝，所述电阻丝通电后对保温套进行加热。

5.如权利要求3或4所述的熔体升液装置，其特征在于：所述外套上部和下部分别设置有向外凸出的外沿，其中上部外沿通过螺钉锁定在充液口部件上，所述外套下部外沿通过螺钉锁定在固位板上，并且在所述保温套a的上顶部和下底部分别设置有定位板，在保温套a上顶部的定位板与所述充液口部件之间还设置有密封垫。

6.如权利要求5所述的熔体升液装置，其特征在于：所述升液管上段的上部外侧设置有台阶，所述台阶卡设在所述充液口部件的底部，且所述升液管上段伸入所述充液口部件的充液口内并且与所述充液口上部平齐。

7.如权利要求5或6所述的熔体升液装置，其特征在于：在所述固位板底面的与升液管上端开口相同的部分设置有向外延伸的凹槽。

8.如上述任一项权利要求所述的熔体升液装置，其特征在于：所述升液管下段升入到保温炉的石墨坩埚之中，在所述保温炉的顶部设置有与石墨坩埚相通的升液口，所述升液管下段穿过所述升液口并插设在所述石墨坩埚内，所述升液管下段的上部通过台阶卡设或锁定在所述升液口顶部，在所述升液管下段顶部外沿设置有橡胶垫。

9.如上述任一项权利要求所述的熔体升液装置，其特征在于：所述运动机构包括平移机构和升降机构，且所述运动机构设置在所述保温炉下方。

10.如上述任一项权利要求所述的熔体升液装置，其特征在于：所述平移机构包括铺设在地面的轨道，以及设置在所述保温炉下方的行走轮，所述行走轮通过液压传动机构驱动并在轨道上进行移动，所述升降机构为螺旋升降机构。