CN111112578A - 一种无氧化输液式定量浇注装置及方法 - Google Patents

一种无氧化输液式定量浇注装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种无氧化输液式定量浇注装置，包括保温炉、气控系统、输液管、压室及压头；所述保温炉上设有炉盖，炉盖上安装有进气管与排气管，所述进气管与排气管的一端与保温炉连通，另一端与气控系统连接，所述保温炉的侧面设有倾角为15～60°的出流口；所述压室为圆筒形，压室的侧壁上设有倾角为15～60°的受流口；所述压室上口与模腔连通。所述压室的下方设有压头，所述压头为圆柱形，压头的直径比压室小0.2～0.8mm，所述压头与液锻机的下缸活塞杆连接，在下缸活塞杆的推动下，压头在压室内上下运动。所述输液管为圆筒形，输液管的一端与保温炉的出流口连接，另一端与压室的受流口连接。

Description

一种无氧化输液式定量浇注装置及方法
技术领域
本发明属于金属材料液态成形技术领域，尤其涉及液态模锻技术领域，具体为一种无氧化输液式定量浇注装置及方法。
背景技术
液态模锻是一种材料先进成形技术，它包括浇注和加压液锻两大工序。现有液态模锻技术中，浇注方法有人工浇注、流槽浇注、机械手浇注、给汤机浇注等。这些浇注方法多为先从敞口的保温炉内舀取一定量的金属液，再转移至浇注位，然后翻转舀勺，倒入模腔或压室内，在这个舀取、转移和翻转倾倒的过程都要与大气接触，在金属液表面就不可避免地形成一层氧化膜，这个氧化膜进入压室或模腔后，容易带来夹杂或气孔缺陷，严重降低材料的性能，甚至导致废品。
CN208929189U公开了一种用于中压反重力铸造的浇注机构,其特征在于：包括压射油缸和双冲头压射杆；所述双冲头压射杆由杆体和设置在所述杆体底部的增压油缸组成；所述增压油缸的增压活塞杆沿开设在杆体内的通孔延伸至杆体顶端面；增压活塞杆的顶端直径大于增压活塞杆的杆体直径构成内冲头,杆体的顶端直径大于杆体的直径构成外冲头；压射油缸的压射活塞杆端部通过连接件与增压油缸的缸体相连接。这种浇注机构解决了将金属液压入模腔过程的氧化吸气问题，但没有解决金属液从保温炉转入浇注机构过程的氧化和吸气问题。
CN109175303A公开了一种液态模锻浇注全封闭防氧化装置,其特征在于,该装置包括导流槽、型腔封盖、浇注机的行进轨道和电机；导流槽为陶瓷管道,陶瓷管道为封闭的管,将导流槽下端口与型腔封盖密封连接；在陶瓷管道的外侧缠绕通电电阻丝；导流槽为伸缩式,能够前后移动；浇注机有轨道和电机,电机带动浇注机的行走轮沿轨道行走,能够前后移动,即向靠近和远离模具型腔的方向移动；型腔封盖有惰性气体入口；型腔封盖覆盖密封模具的上表面。这种浇注装置，虽然实现了在流槽内的密闭，但不能使金属液在密闭条件下进入模腔，仍然属于在大气条件下流入模腔，卷气和氧化夹杂的问题依然突出。
发明内容
为了解决现有液态模锻的浇注过程氧化污染和吸气卷气的问题，本发明提供了一种无氧化定量浇注装置及方法。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种无氧化输液式定量浇注装置，包括保温炉1、气控系统5、输液管6、压室8及压头9；
所述保温炉1安装在液锻机的侧下方，保温炉1上设有炉盖2，炉盖2能够垂直升降并进行水平旋转，炉盖2上安装有进气管3与排气管4，所述进气管3与排气管4的一端与保温炉1连通，进气管3和排气管4的另一端与气控系统5连接，所述保温炉1的侧面设有倾角为15～60°的出流口，出流口内下沿距保温炉1膛底面30～50mm；
所述气控系统5包括阀门、气源和控制元器件，气控系统5的系统压力在0.01～0.6MPa范围内设定与调节；
所述压室8为圆筒形，压室8的侧壁上设有倾角为15～60°的受流口，受流口内下沿距压室8下沿50～100mm；
所述压室8上口与模腔连通。
所述压室8的下方设有压头9，所述压头9为圆柱形，压头9的直径比压室8小0.2～0.8mm，所述压头9与液锻机的下缸活塞杆10连接，在下缸活塞杆10的推动下，压头9在压室8内上下运动。
所述输液管6为圆筒形，输液管6的一端与保温炉1的出流口固定连接并密封，所述输液管6的另一端与压室8的受流口固定连接并密封；
在上述方案的基础上，所述气源为不含水分和氧气的惰性气体，包括：氩气，或者为不与金属液发生反应且干燥的气体，包括：氮气或二氧化碳。
在上述方案的基础上，所述输液管6由耐火材料制成；
在上述方案的基础上，所述输液管6外壁绕有加热元件7，使输液管6内温度控制在金属液液相线温度以上5～50℃。
本发明一种无氧化输液式定量浇注方法，应用上述的无氧化输液式定量浇注装置，包括如下步骤：
S1加压：启动气控系统5，对保温炉1内的金属液施加0.01～0.60MPa气压；缓慢增压，将保温炉1内的金属液通过出流口沿着输液管6压入压室8内；
S2定量输液：当压室8内的液面高度达到工艺要求位置时，停止增压，气控系统5使保温炉1内的气压保持恒定，压室8下方的压头9在液锻机下缸活塞杆10的推动下上升，将压室8侧壁的受流口完全封闭；
S3充满模腔：压室8内的金属液被压头9平稳地推入模腔，完成充型，进行液态模锻；同时，气控系统5解除保温炉1内的压力，输液管6内的剩余的金属液流回保温炉1内；
S4压头9复位：液锻完成后，压头退回至压室8受流口以下1～5mm，等待下一次浇注。
在上述方案的基础上，步骤1所述增压速度为0.01～0.2MPa/s。
在上述方案的基础上，步骤2所述压头9的上升速度为0～100mm/s。
以此循环，实现液态模锻的无氧化定量浇注。
本发明的有益效果如下：
(1)根除了浇注过程的氧化和卷气现象：保温炉内的金属液完全密闭地直接进入压室内进行充型，整个过程与大气隔绝，没有暴露点，彻底根除了氧化卷气的危害；
(2)定量准确：采用气压控制压室内的液面高度，根据压室内的金属液面高度进行加压、保压，使定量误差控制在0.5％范围内，比目前的定量浇注精度提高1倍以上。
(3)液锻件质量好：液锻机内气夹杂含量低，致密度高，性能明显提高。
(4)适用范围广：本装置和方法适用于铝合金、铜合金、锌合金、镁合金等金属材料的液态模锻浇注，适用于卧式液态模锻、立式液态模锻和复合式液态模锻。
附图说明
本发明有如下附图：
图1本发明一种无氧化输液式定量浇注装置的结构示意图。
附图标记：
1-保温炉 2-炉盖 3-进气管 4-排气管
5-气控系统 6-输液管 7-加热元件 8-压室
9-压头 10-下缸活塞杆
具体实施方式
以下结合附图1对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明所述一种无氧化输液式定量浇注装置，包括保温炉1、气控系统5、输液管6、压室8及压头9；
所述保温炉1安装在液锻机的侧下方，保温炉1上设有炉盖2，炉盖2能够垂直升降并进行水平旋转，炉盖2上安装有进气管3与排气管4，所述进气管3与排气管4的一端与保温炉1连通，进气管3和排气管4的另一端与气控系统5连接，所述保温炉1的侧面设有倾角为15～60°的出流口，出流口内下沿距保温炉1膛底面30～50mm；
所述气控系统5包括阀门、气源和控制元器件，气控系统5的系统压力在0.01～0.6MPa范围内设定与调节；
所述压室8为圆筒形，压室8的侧壁上设有倾角为15～60°的受流口，受流口内下沿距压室8下沿50～100mm；
所述压室8上口与模腔连通。
所述压室8的下方设有压头9，所述压头9为圆柱形，压头9的直径比压室8小0.2～0.8mm，所述压头9与液锻机的下缸活塞杆10连接，在下缸活塞杆10的推动下，压头9在压室8内上下运动。
所述输液管6为圆筒形，输液管6的一端与保温炉1的出流口固定连接并密封，所述输液管6的另一端与压室8的受流口固定连接并密封；
在上述方案的基础上，所述气源为不含水分和氧气的惰性气体，包括：氩气，或者为不与金属液发生反应且干燥的气体，包括：氮气或二氧化碳。
在上述方案的基础上，所述输液管6由耐火材料制成；
在上述方案的基础上，所述输液管6外壁绕有加热元件7，使输液管6内温度控制在金属液液相线温度以上5～50℃。
本发明一种无氧化输液式定量浇注方法，应用上述的无氧化输液式定量浇注装置，包括如下步骤：
S1加压：启动气控系统5，对保温炉1内的金属液施加0.01～0.60MPa气压；缓慢增压，将保温炉1内的金属液通过出流口沿着输液管6压入压室8内；
S2定量输液：当压室8内的液面高度达到工艺要求位置时，停止增压，气控系统5使保温炉1内的气压保持恒定，压室8下方的压头9在液锻机下缸活塞杆10的推动下上升，将压室8侧壁的受流口完全封闭；
S3充满模腔：压室8内的金属液被压头9平稳地推入模腔，完成充型，进行液态模锻；同时，气控系统5解除保温炉1内的压力，输液管6内的剩余的金属液流回保温炉1内；
S4压头9复位：液锻完成后，压头退回至压室8受流口以下1～5mm，等待下一次浇注。
在上述方案的基础上，步骤1所述增压速度为0.01～0.2MPa/s。
在上述方案的基础上，步骤2所述压头9的上升速度为0～100mm/s。
以此循环，实现液态模锻的无氧化定量浇注。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (7)

1.一种无氧化输液式定量浇注装置，其特征在于，包括保温炉(1)、气控系统(5)、输液管(6)、压室(8)及压头(9)；
所述保温炉(1)安装在液锻机的侧下方，保温炉(1)上设有炉盖(2)，炉盖(2)能够垂直升降并进行水平旋转，炉盖(2)上安装有进气管(3)与排气管(4)，所述进气管(3)与排气管(4)的一端与保温炉(1)连通，进气管(3)和排气管(4)的另一端与气控系统(5)连接，所述保温炉(1)的侧面设有倾角为15～60°的出流口，出流口内下沿距保温炉(1)膛底面30～50mm；
所述气控系统(5)包括阀门、气源和控制元器件，气控系统(5)的系统压力在0.01～0.6MPa范围内设定与调节；
所述压室(8)为圆筒形，压室(8)的侧壁上设有倾角为15～60°的受流口，受流口内下沿距压室(8)下沿50～100mm；
所述压室(8)上口与模腔连通；
所述压室(8)的下方设有压头(9)，所述压头(9)为圆柱形，压头(9)的直径比压室(8)小0.2～0.8mm，所述压头(9)与液锻机的下缸活塞杆(10)连接，在下缸活塞杆(10)的推动下，压头(9)在压室(8)内上下运动；
所述输液管(6)为圆筒形，输液管(6)的一端与保温炉(1)的出流口固定连接并密封，所述输液管(6)的另一端与压室(8)的受流口固定连接并密封。
2.如权利要求1所述的无氧化输液式定量浇注装置，其特征在于，所述气源为不含水分和氧气的惰性气体，包括：氩气，或者为不与金属液发生反应且干燥的气体，包括：氮气或二氧化碳。
3.如权利要求1所述的无氧化输液式定量浇注装置，其特征在于，所述输液管(6)由耐火材料制成。
4.如权利要求3所述的无氧化输液式定量浇注装置，其特征在于，所述输液管(6)外壁绕有加热元件(7)，使输液管(6)内温度控制在金属液液相线温度以上5～50℃。
5.一种无氧化输液式定量浇注方法，应用权利要求1～4任一权利要求所述的无氧化输液式定量浇注装置，其特征在于，包括如下步骤：
S1加压：启动气控系统(5)，对保温炉(1)内的金属液施加0.01～0.60MPa气压；缓慢增压，将保温炉(1)内的金属液通过出流口沿着输液管(6)压入压室(8)内；
S2定量输液：当压室(8)内的液面高度达到工艺要求位置时，停止增压，气控系统(5)使保温炉(1)内的气压保持恒定，压室(8)下方的压头(9)在液锻机下缸活塞杆(10)的推动下上升，将压室(8)侧壁的受流口完全封闭；
S3充满模腔：压室(8)内的金属液被压头(9)平稳地推入模腔，完成充型，进行液态模锻；同时，气控系统(5)解除保温炉(1)内的压力，输液管(6)内的剩余的金属液流回保温炉(1)内；
S4压头(9)复位：液锻完成后，压头退回至压室(8)受流口以下1～5mm，等待下一次浇注。
6.如权利要求5所述的无氧化输液式定量浇注方法，其特征在于，步骤1所述增压速度为0.01～0.2MPa/s。
7.如权利要求5所述的无氧化输液式定量浇注方法，其特征在于，步骤2所述压头(9)的上升速度为0～100mm/s。
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