CN109304443A - 打结炉式加压凝固半固态铝合金大件成型机 - Google Patents
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Abstract
本发明所述一种打结炉式加压凝固半固态铝合金大件成型机，其特点是低压下填充高压下凝固，铸件致密性好，铝水利用率高，可以热处理，半固态的浆料温度低，凝固快，生产效率高，型腔充满后立即加高压补缩使铸件更加致密、内在质量好，工艺适应性强(复杂的金属型、砂型、石膏型、精铸型、陶瓷型)，炉体不用密封，设备成本低，可以用现存的低压铸造机进行改造，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
技术领域
本发明属于轻合金半固态成型技术领域，尤其是涉及一种打结炉式加压凝固半固态铝合金大件成型机。
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压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，可用半固态时压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，使球形的晶粒向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。为此有必要开发打结炉式铝合金复杂铸件半固态成型机，为了降低成本最好是能用现存的低压铸造机进行简单的改造就可以达到目的，这对半固态成形技术的推广及普及是有重要意义的，本专利就是为了解决这一问题。
发明内容
本发明解决的问题是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，使球形的晶粒向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。
为解决上述问题，本发明提供一种打结炉式加压凝固半固态铝合金大件成型机的技术方案，其包括从下至上依次设置的保温炉、工作台及铸型，其中：
保温炉，其开口朝上处设置有炉上盖；，该保温炉的内腔没安装有连续制浆机，该连续制浆机的端头伸入至保温炉炉低设置的制浆槽中，制浆槽下方设置有能带走一定热量的冷却盘；
工作台，其装于炉上盖上方，且工作台设有升液管安装通孔；
铸型，固定在工作台上，铸型上的进料口对应工作台上的所述升液管安装通孔，升液管通过升液管安装通孔和铸型上的进料口，将铸型和保温炉的内部空间连接起来；
所述保温炉的炉内还设置有一加压室，该加压室上端设置有露出于炉上盖的进气口，该进气口安装一电磁阀，加压室的上端还设置有一电极，而加压室下端置于保温炉内且设置有一单向阀，前述的升液管置于加压室内。
进一步优选的，工作台位于保温炉的上面，保温炉可固定在地面上，打结炉在轨道上移动、升降炉体进行密封，保温炉可是炉体固定，而工作台可以吊起落在炉顶或移开。
进一步优选的，由于保温炉不需要密封，因而可于连续制浆机里通入少量氩气(流量很小)，既可以为半固态金属液除气，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、炉体、升液管、电极的使用寿命，也提高了铸件的内在质量。
进一步优选的，所述加压室下平面低于连续制浆机的下端平面，距保温炉底20～30毫米，以便把固相率高的浆料送入铸型内。
进一步优选的，所述升液管上端的保温套为无热源的保温套或有热源的保温套。
进一步优选的，所述升液管沿加压室的轴向方向设置，且密封于加压室内，加压室的进气口开在加压室的上端安装的法兰盘的侧面。
进一步优选的，所述加压室与升液管为一体结构。
进一步优选的，所述加压室外径10-40厘米、长度50-150厘米、壁厚0,5-4厘米。
进一步优选的，升液管、加压室、单向阀材质为耐高温的复合材料。
进一步优选的，所述耐高温的复合材料为石墨、陶瓷、C-C复合材料、钼、钨、及其合金。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、该低压下充型高压下凝固，使铸件内的气孔大大减少，可得到更致密的铸件。
2、半固态浆料的温度低，高压下凝固的更快，铸件的机械性能好，生产效率也得以大大提高。
3、工艺的适应能力强，复杂的金属型、砂型、石膏型、精铸型、陶瓷型都可以使用。
4、设备简单成本低，，可以用现存低压铸造机经简单的改造去使用。
5、保温炉无需密封在制浆机中通入微量的氩气既可以为半固态铝液除气净化又可以使保温炉在氩气的保护下工作使铝水更洁净，坩埚、加压室、单向阀、升液管寿命更长。
6、加压室中充满气体的空间很小液面加压控制系统耗气量也小因而可以用氩气加压，进一步减少铝水中的氧化夹杂，排除的废气收集起来可供制浆机使用。
附图说明
图1是本发明实施例结构示意图。
说明书附图标记说明如下：
1外层保温材料
2内层保温材料
3加热器
4保温炉
5工作台
6铸型
7电极
8保温套
9进气口
10加压室
11电磁阀
12炉上盖
13进料扒渣口
14冷却盘
15单向阀
16制浆槽
17升液管
18连续制浆机。
具体实施方式
现有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，使球形的晶粒向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。
发明人针对上述技术问题，经过对原因的分析，不断研究发现一种打结炉式加压凝固半固态铝合金大件成型机的技术方案，其包括从下至上依次设置的保温炉、工作台及铸型；保温炉开口朝上设置且开口处设置有炉上盖，该保温炉的内腔没安装有连续制浆机，该连续制浆机的端头伸入至保温炉炉低设置的制浆槽中，制浆槽下方设置有能带走一定热量的冷却盘；工作台，其装于炉上盖上方，且工作台设有升液管安装通孔；铸型，固定在工作台上，铸型上的进料口对应工作台上的所述升液管安装通孔，升液管通过升液管安装通孔和铸型上的进料口，将铸型和保温炉的内部空间连接起来；所述保温炉的炉内还设置有一加压室，该加压室上端设置有露出于炉上盖的进气口，该进气口安装一电磁阀，加压室的上端还设置有一电极，而加压室下端置于保温炉内且设置有一单向阀，前述的升液管置于加压室内，形成利用加压室内外压力差，以令铝合金料由单向阀、升液管填充至铸型内的结构。
上述结构包括连续制浆机18(见专利号201621131822.4)用于连续制备铝合金半固态浆料的打结炉式保温炉4(见专利号20161171060.0)还有升液管17，保温炉4内加压室10，其下有单向阀15、其上有电磁阀11、进气口9、工作台5，铸型6，加压室10，电极7.当铝液加入到打结炉中后，靠顶部硅碳棒的热辐射加热铝液自然形成了一个铝液温度上高下低的温度场，在水冷,盘14的作用下使铝液下部的温度降到595℃左右(对A356合金)，在制浆机18的作用下，坩埚下部形成球状的细小晶粒悬浮在液体中的半固态浆料，按放好铸型6(可以是复杂的金属型，石膏型，精铸型、陶瓷行，砂型)，通过控制系统打开电磁阀11向进气口9送入大量的气体，加压室增压则把铝合金半固态浆料挤入铸型，当型腔充满时控制系统根据传感器中压力的异常变化立即将高压气体经进气口9进入加压室10，强迫半固态铝液挤进型腔中完成对铸件的填充、补缩。当半固态金属凝固时让进气口9与大气接通，同时关闭电磁阀11。取出铸型，经清理，就得到了半固态铝合金第一个铸件。而后控制系统在进气口9施加几秒负压把半固态浆料吸入加压室10当液位碰到电极7时停止抽气转为生产下一个铸件，这不仅解决了大件的生产而且也提高铝水的利用率。
下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
实施例：如图1所示：
其包括从下至上依次设置的保温炉4、工作台5及铸型6。
保温炉4，其开口朝上设置且开口处设置有炉上盖45，该保温炉4的内腔没安装有连续制浆机18，该连续制浆机18的端头伸入至保温炉炉低设置的制浆槽16中，制浆槽16下方设置有能带走一定热量的冷却盘14。具体的说：，所述保温炉4包括炉体，该炉体包括内保温材料层2及外保温材料层1，该炉体一侧开设有进料扒渣口13，且该进料扒渣口13可配合一扣盖进行扣合。
工作台5，其装于炉上盖12上方，且工作台5设有升液管安装通孔；所述工作台5位于保温炉4的上面，保温炉4可固定在地面上，打结炉在轨道上移动、升降炉体进行密封，保温炉4可是炉体固定，而工作台5可以吊起落在炉顶或移开。
铸型6，固定在工作台5上，铸型6上的进料口对应工作台上的所述升液管安装通孔，升液管通过升液管安装通孔和铸型6上的进料口，将铸型6和保温炉4的内部空间连接起来。
所述保温炉4的炉内还设置有一加压室10，该加压室10上端设置有露出于炉上盖的进气口9，该进气口9安装一电磁阀11，加压室10的上端还设置有一电极7，而加压室10下端置于保温炉4内且设置有一单向阀15，前述的升液管17置于加压室10内，形成利用加压室10内外压力差，以令铝合金料由单向阀15、升液管17填充至铸型6内的结构。其中，所述加压室10下平面低于连续制浆机18的下端平面，距保温炉4底20～30毫米，以便把固相率高的浆料送入铸型内，所述加压室10外径10-40厘米、长度50-150厘米、壁厚0,5-4厘米；加压室10上端法兰处设有进气口9并连有电磁阀11其下端有单向阀15，球形阀芯直径为2-20厘米。阀座厚度为1-10厘米。
优选的，由于保温炉4不需要密封，因而可于连续制浆机18里通入少量氩气(流量很小)，既可以为半固态金属液除气，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、炉体、升液管、电极的使用寿命，也提高了铸件的内在质量。
所述升液管17上端的保温套为无热源的保温套或有热源的保温套，所述升液管17沿加压室10的轴向方向设置，且密封于加压室10内，加压室10的进气口9开在加压室10的上端安装的法兰盘的侧面。所述加压室10与升液管17为一体结构。
进一步优选的，升液管17、加压室10、单向阀02材质为耐高温的复合材料，所述耐高温的复合材料为石墨、陶瓷、C-C复合材料、钼、钨、及其合金。
进而，根据上述内容所研发的结构具有如下有点：
1、该低压下充型高压下凝固，使铸件内的气孔大大减少，可得到更致密的铸件。
2、半固态浆料的温度低，高压下凝固的更快，铸件的机械性能好，生产效率也得以大大提高。
3、工艺的适应能力强，复杂的金属型、砂型、石膏型、精铸型、陶瓷型都可以使用。
4、设备简单成本低，，可以用现存低压铸造机经简单的改造去使用。
5、保温炉无需密封在制浆机中通入微量的氩气既可以为半固态铝液除气净化又可以使保温炉在氩气的保护下工作使铝水更洁净，坩埚、加压室、单向阀、升液管寿命更长。
6、加压室中充满气体的空间很小液面加压控制系统耗气量也小因而可以用氩气加压，进一步减少铝水中的氧化夹杂，排除的废气收集起来可供制浆机使用。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。
Claims (8)
1.打结炉式加压凝固半固态铝合金大件成型机，其特征在于：其包括从下至上依次设置的保温炉、工作台及铸型，其中：
保温炉，其开口朝上处设置有炉上盖；，该保温炉的内腔没安装有连续制浆机，该连续制浆机的端头伸入至保温炉炉低设置的制浆槽中，制浆槽下方设置有能带走一定热量的冷却盘；
工作台，其装于炉上盖上方，且工作台设有升液管安装通孔；
铸型，固定在工作台上，铸型上的进料口对应工作台上的所述升液管安装通孔，升液管通过升液管安装通孔和铸型上的进料口，将铸型和保温炉的内部空间连接起来；
所述保温炉的炉内还设置有一加压室，该加压室上端设置有露出于炉上盖的进气口，该进气口安装一电磁阀，加压室的上端还设置有一电极，而加压室下端置于保温炉内且设置有一单向阀，前述的升液管置于加压室内。
2.根据权利要求1所述的打结炉式加压凝固半固态铝合金大件成型机，其特征在于：由于保温炉不需要密封，因而可于连续制浆机里通入少量氩气，既可以为半固态金属液除气，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、炉体、升液管、电极的使用寿命，也提高了铸件的内在质量。
3.根据权利要求1所述的打结炉式加压凝固半固态铝合金大件成型机，其特征在于：所述加压室下平面低于连续制浆机的下端平面，距保温炉底20～30毫米，以便把固相率高的浆料送入铸型内。
4.根据权利要求1所述的打结炉式加压凝固半固态铝合金大件成型机，其特征在于：所述升液管上端的保温套为无热源的保温套或有热源的保温套。
5.根据权利要求1所述的打结炉式加压凝固半固态铝合金大件成型机其特征在于：所述升液管沿加压室的轴向方向设置，且密封于加压室内，加压室的进气口开在加压室的上端安装的法兰盘的侧面。
6.根据权利要求1或5所述的打结炉式加压凝固半固态铝合金大件成型机其特征在于：所述加压室与升液管为一体结构。
7.根据权利要求1所述的打结炉式加压凝固半固态铝合金大件成型机，其特征在于：所述加压室外径10-40厘米、长度50-150厘米、壁厚0,5-4厘米。
8.根据权利要求1所述的打结炉式加压凝固半固态铝合金大件成型机，其特征在于：升液管、加压室、单向阀材质为耐高温的复合材料，所述耐高温的复合材料为石墨、陶瓷、C-C复合材料、钼、钨、及其合金。
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| CN201710621358.XA Pending CN109304443A (zh) | 2017-07-27 | 2017-07-27 | 打结炉式加压凝固半固态铝合金大件成型机 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109304443A (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1569362A (zh) * | 2004-05-07 | 2005-01-26 | 李书伟 | 镁合金真空压力铸造机 |
| CN103586427A (zh) * | 2013-11-28 | 2014-02-19 | 重庆理工大学 | 激冷机械搅拌制备镁合金液态/半固态熔体的方法及装置 |
| CN206153527U (zh) * | 2016-11-02 | 2017-05-10 | 福建省瑞奥麦特轻金属有限责任公司 | 一种用于连续制备铝合金半固态浆料的打结式保温炉 |
| CN207255203U (zh) * | 2017-07-27 | 2018-04-20 | 福建省瑞奥麦特轻金属有限责任公司 | 打结炉式加压凝固半固态铝合金大件成型机 |
-
2017
- 2017-07-27 CN CN201710621358.XA patent/CN109304443A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1569362A (zh) * | 2004-05-07 | 2005-01-26 | 李书伟 | 镁合金真空压力铸造机 |
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