CN111069569A - 低压充型重力补缩式铸造模具及其铸造方法 - Google Patents
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Abstract
一种低压充型重力补缩式铸造模具及其铸造方法，其上模、下模、左端模、右端模、前模、后模组合后形成模具型腔，所述下模的底部具有相通的内浇道、浇道口，浇道口依次与过渡套、升液管相接。在所述上模的上部内装有加热电阻丝。其铸造方法为：低压充型、保压、泄压、铸件顶部冒口补缩、金属铸件凝固；升液管装在保温炉上，保温炉内的铝液依次经升液管、过渡套、浇道口、内浇道进入模具型腔充型，上模的上部能形成铸件顶部冒口，铸件顶部冒口通过其自身重力作用对金属铸件进行自动补缩，使模具型腔内的气体有足够的排出时间，防止金属铸件出现气孔、憋气等铸造缺陷，通过铸件顶部冒口对金属铸件的重力补缩技术而得到质量良好的金属铸件。
Description
技术领域
本发明涉及一种铸造模具及其铸造方法，具体是涉及一种利用低压机采用低压充型的铸造模具及其铸造方法。
背景技术
目前，随着汽车技术的日益进步，新能源汽车逐渐占领汽车行业领导地位，传统汽车也开拓创新，以达到使用最少的能耗达到最好的性能标准。在这个前提下设计的零部件日趋复杂，在动力系统中运用的零部件更是如此。这些零部件多数采用铸造成型。本发明主要针对需要铸造成型的铝部件，铝合金部件铸造中主要分高压铸造、低压铸造、重力铸造三大类铸造工艺。每个铸造工艺都存在一定的局限性，国内多采用低压工艺铸造复杂铸件，低压铸造的基本原理是用低压气体驱动坩埚或保温炉内的金属熔体，使其通过升液管上升并进入模具型腔，充型结束后使用低压气体通过坩埚或保温炉让模具型腔内的金属熔体在压力作用下完成凝固和补缩。低压铸造工艺过程可由作用在金属液表面的压力--时间曲线来反映。典型的砂型低压铸造的压力--时间曲线包括升液、充型、结壳增压、结壳保压、结晶增压、结晶保压和卸压七个阶段。金属型低压铸造与砂型低压铸造由于铸型材料的不同，一般省去结壳阶段，在充型阶段需要金属熔体尽可能平稳地填充铸型，以避免紊流卷气带来的气孔和夹杂缺陷；而在充型完成以后，则希望尽可能增加模具铸型内压力以避免或减少由于金属熔体收缩导致的缩孔缩松等铸造缺陷。而汽车部件内部结构越来越复杂，传统的低压工艺已经不能满足产品质量要求。若采用传统的低压铸造工艺进行铸造零部件，要保证得到性能及组织合格的零部件，必须将模具压力增大到一定数值，一般为0.0025～0.075MPa。而零部件内部多为细小薄壁的砂芯，在铸造过程中因为压力原因容易引起断芯、粘砂等铸造缺陷；若要解决以上铸造缺陷就需要将压力调小，但是压力调小，铸件在较小压力下又不能有效补缩凝固，会导致铸件出现缩松、缩孔等缺陷。
发明内容
本发明的目的在于克服上述的不足，而提供一种低压充型重力补缩式铸造模具及其铸造方法，其解决了原低压铸造不能保证铸件良好补缩及铸件得不到良好性能的问题。
本发明的目的通过如下技术方案来实现：低压充型重力补缩式铸造模具，包括上模、下模、左端模、右端模、前模、后模，所述上模、下模、左端模、右端模、前模、后模组合后形成模具型腔，所述上模安装在上模板下，所述下模安装在下模板上，所述上模的上部能形成铸件顶部冒口，所述下模的底部具有相通的内浇道、浇道口，所述浇道口依次与过渡套、升液管相接。
在所述上模的上部内装有加热电阻丝，所述上模的上部通过热电偶与温度显示器相连。
根据所述的低压充型重力补缩式铸造模具所采用的铸造方法为：首先，通过铸造模具的上模、下模、左端模、右端模、前模、后模之间的组合而形成模具型腔；该铸造方法的工艺布局中，所述下模的底部具有相通的内浇道、浇道口，所述浇道口依次与过渡套、升液管相接，所述内浇道处于下模底部，所述上模的上部能形成铸件顶部冒口，其采用的工艺步骤依次为：低压充型、保压、泄压、铸件顶部冒口补缩、金属铸件凝固；所述升液管安装在保温炉上，再通过低压机及加压机构、加压驱动装置的驱动加压，使保温炉内的铝液依次经由升液管、过渡套、浇道口、内浇道平稳地进入模具型腔充型，待保压结束后，切断保温炉内压力泄压，使铸件顶部冒口通过其自身重力的作用对金属铸件进行自动补缩，从而使模具型腔内的气体有足够的排出时间，防止金属铸件出现气孔、憋气等铸造缺陷，通过铸件顶部冒口对金属铸件的重力补缩技术而得到金属铸件。
通过该发明能使金属铸件得到良好补缩及得到良好的机械性能，当铝液通过低压机及加压机构、加压驱动装置的作用流经升液管进入铸造模具的模具型腔后，压力选取＜0.004Mpa。在较低压力下铝液充满模具型腔后，排空保温炉内压力，通过设置在铸造模具内形成金属铸件及其铸件顶部冒口，利用重力原理由铸件顶部冒口对金属铸件进行自动重力补缩。因上模开合行程较大，热量散发较快，金属铸件的铸件顶部冒口位置不能保持有效的补缩温度，所以在上模的上部、冒口补缩位置增加铸件冒口加热保温方式，使此冒口补缩位置温度保持在380℃--420℃。从而使此铸件顶部冒口在补缩时能起到充分补缩作用。本发明与传统技术相比，可使铸件得到良好的补缩，且其机械性能达到抗拉强度≥250Mpa，屈服强度≥190Mpa，延伸率≥2％。利用低压铸造工艺进行零部件铸造时能得到更好的性能和组织，实现铸件缩松缩孔率降低90％，机械性能提高50％。
附图说明
图1为本发明低压充型重力补缩式铸造模具的分解结构示意图。
图2本发明采用的铸造方法工艺图(形成金属铸件、去除过渡套)。
图3为本发明所采用的铸件冒口加热保温装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步描述。
参照图1、图2，本发明利用低压机的低压充型重力补缩式铸造模具，包括上模1、下模4、左端模3、右端模8、前模7、后模2，所述上模1、下模4、左端模3、右端模8、前模7、后模2组合后形成模具型腔13，所述上模1安装在上模板9下，所述下模4(即底模)安装在下模板10上，所述上模1的上部能形成铸件顶部冒口14，所述下模4的底部具有相通的内浇道12、浇道口11，所述浇道口11依次与过渡套5、升液管6相接，在所述下模板10下通过过渡套5与升液管6相接。其中，所述上模板9、下模板10可装在低压机的相应位置上。
如图3所示，所述铸件顶部冒口补缩技术还需要一种配套的铸件冒口加热保温装置，包括上模1(装在上模板9上)，在所述上模1的上部内(能形成铸件顶部冒口处)装有加热电阻丝21，所述上模1的上部通过热电偶22与温度显示器23(显示铸件顶部冒口位置的温度)相连，以对上模的上部所形成的铸件顶部冒口进行加热保温而使铸件顶部冒口对金属铸件本身(还处于融熔状态时)实现有效补缩。热电偶22处于加热电阻丝21的侧边，两者不接触。
根据所述的低压充型重力补缩式铸造模具所采用的铸造方法为：首先，通过铸造模具的上模1(装在上模板9下)、下模4(装在下模板10上)、左端模3、右端模8、前模7、后模2之间的组合而形成模具型腔13(上述各模根据金属铸件结构划分)，如图1所示；该铸造方法的工艺布局中，所述下模4的底部具有相通的内浇道12、浇道口11，所述浇道口11与升液管6相接，所述内浇道12处于铸造模具的下模底部(下模与下模板之间处)，所述上模1的上部能形成铸件顶部冒口14(用于金属铸件的重力补缩)；所述升液管安装在保温炉上，再通过低压机及加压机构、加压驱动装置的驱动加压，使保温炉(坩埚式)内的铝液依次经由升液管6、过渡套5、浇道口11、内浇道12平稳地进入模具型腔13充型(以层流方式充满此模具型腔形成金属铸件)，如图2所示，其采用的工艺步骤(及参数)依次为：低压充型、保压、泄压、铸件顶部冒口补缩、金属铸件凝固；所述铝液温度为710±5℃、升液压力为20Kpa、充型压力为35Kpa、充型时间为27S、保压时间为60S；待保压结束后，切断保温炉内压力泄压，使铸件顶部冒口14通过其自身重力的作用对金属铸件(还处于融熔状态时)进行自动补缩(其凝固时间为300S)，从而使模具型腔内的气体有足够的排出时间，防止金属铸件出现气孔、憋气等铸造缺陷，通过铸件顶部冒口对金属铸件的重力补缩技术而得到性能质量均好的金属铸件(形成铸件产品后，铸件顶部冒口14、内浇道12、浇道口11均要机加工切除)。此铸造方法还需要采用保温炉(内含铝液)、低压机及加压机构、加压驱动装置以及铸件冒口加热保温装置。
Claims (3)
1.低压充型重力补缩式铸造模具，包括上模、下模、左端模、右端模、前模、后模，其特征在于：所述上模、下模、左端模、右端模、前模、后模组合后形成模具型腔，所述上模安装在上模板下，所述下模安装在下模板上，所述上模的上部能形成铸件顶部冒口，所述下模的底部具有相通的内浇道、浇道口，所述浇道口依次与过渡套、升液管相接。
2.根据权利要求1所述的低压充型重力补缩式铸造模具，其特征在于：在所述上模的上部内装有加热电阻丝，所述上模的上部通过热电偶与温度显示器相连。
3.根据权利要求1所述的低压充型重力补缩式铸造模具所采用的铸造方法，其特征在于：首先，通过铸造模具的上模、下模、左端模、右端模、前模、后模之间的组合而形成模具型腔；该铸造方法的工艺布局中，所述下模的底部具有相通的内浇道、浇道口，所述浇道口依次与过渡套、升液管相接，所述内浇道处于下模底部，所述上模的上部能形成铸件顶部冒口，其采用的工艺步骤依次为：低压充型、保压、泄压、铸件顶部冒口补缩、金属铸件凝固；所述升液管安装在保温炉上，再通过低压机及加压机构、加压驱动装置的驱动加压，使保温炉内的铝液依次经由升液管、过渡套、浇道口、内浇道平稳地进入模具型腔充型，待保压结束后，切断保温炉内压力泄压，使铸件顶部冒口通过其自身重力的作用对金属铸件进行自动补缩，从而使模具型腔内的气体有足够的排出时间，防止金属铸件出现气孔、憋气等铸造缺陷，通过铸件顶部冒口对金属铸件的重力补缩技术而得到金属铸件。
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