CN111618278A - 一种用于镁合金件浇铸的气氛保护箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于镁合金件浇铸的气氛保护箱。箱体为一端封闭的中空矩形结构，箱体开口部位沿壁端周向有顶部凹槽，箱体侧壁上分别有观察窗、支架安装口和气管孔。箱体侧壁上分别有三组万向金属喷头、支架和转接头，万向金属喷头通过转接头连接在支架上，向对着箱体的漏斗形浇口杯与铸型浇口下方区域。箱体内安装有铸件支撑平台。观察窗相对的箱体外侧壁上设有多个分气阀门并与气管一端连接，气管另一端通过转接头与万向金属喷头连接。混合气体由分气阀门引入到侧面和顶部的喷气装置上，对金属液和铸型型腔进行喷气保护。采用保护箱进行镁合金的浇铸，金属液处于良好的气氛保护状态，有效地提升铸件的质量；且便于连续生产。

Description

一种用于镁合金件浇铸的气氛保护箱

技术领域

本发明涉及镁合金浇铸技术，具体地说，涉及一种镁合金常规重力浇铸条件下用来浇铸镁合金的气氛保护箱。

背景技术

现有公开技术文献“镁及镁合金浇注采用保护气体的研究”(《化工管理》2016(14):65.)中提出了镁合金熔炼时采用保护气体的研究，保护气体进行熔体保护，表面形成致密的氧化膜，有着优异的保护效果。但此方法只对于熔炼过程中的熔体进行气体保护。在浇铸过程中，氧化膜在浇注过程会破裂，流动金属液与氧气作用发生氧化、燃烧的情况，产生的氧化物会被卷入铸件中形成夹杂，严重影响铸件的质量。

如何在镁合金工业生产过程中，保证镁合金铸件的质量及安全生产，减少浇注时氧化膜破裂，流动的金属液与氧气作用产生氧化夹杂降低铸件质量的情况；使镁合金在浇铸过程中处于良好的气氛保护条件下，提升镁合金的铸件质量，成为镁合金铸造企业亟待解决的问题。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种用于镁合金件浇铸的气氛保护箱；该气氛保护箱使镁合金在浇铸过程中处于良好的气氛保护条件下，减少其氧化和燃烧的情况，有效地提升镁合金铸件质量；气氛保护箱在浇铸时使用的保护气体用量低，可兼具经济性与实用性，适于镁合金铸件的研制和单件小批量的生产。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括箱体和顶盖，其特征在于还包括万向金属喷头、支架、转接头、气管、分气阀门、铸件支撑平台、观察窗、顶部凹槽，所述箱体为一端封闭的中空矩形结构，箱体开口部位沿壁端周向开有顶部凹槽，箱体侧壁上设置有观察窗，观察窗相对的箱体内侧壁上和观察窗两侧的箱体侧壁上有支架安装口和气管孔，箱体侧壁上分别设有三组万向金属喷头、支架和转接头，其中，万向金属喷头通过转接头连接在支架上，万向金属喷头角度方向可调节，向对着箱体的漏斗形浇口杯与铸型浇口下方的区域；箱体内安装有铸件支撑平台，观察窗相对的箱体外侧壁上设置有多个分气阀门，分气阀门与气管一端连接，气管另一端通过转接头与万向金属喷头连接，支架长度可伸缩调节；

所述顶盖与箱体开口端部配合，顶盖上设有把手，顶盖上开有两个不同位置的浇铸口，浇铸口上有封盖配合使箱体处于封闭状态；箱体顶部凹槽内嵌入有橡胶密封圈用于顶盖与箱体之间密封，顶盖上设置有气阀和可弯曲的金属气管与箱体内部相连通,可在浇铸过程中从上向下对铸型型腔进行喷气保护。

漏斗形浇口杯放入浇铸口中，金属液从漏斗形浇口杯浇入，可在浇注完成后移除。

所述铸型支撑平台下部采用机械或电子升降机构调节该平台高度。

有益效果

本发明提出的一种用于镁合金件浇铸的气氛保护箱，箱体为一端封闭的中空矩形结构，箱体开口端沿壁端周向有顶部凹槽，箱体侧壁上有观察窗，观察窗相对的箱体内侧壁上和观察窗两侧的箱体侧壁上有支架安装口和气管孔，箱体侧壁上分别设有三组万向金属喷头、支架和转接头，万向金属喷头通过转接头连接在支架上角度方向可调节，向对着箱体的漏斗形浇口杯与铸型浇口下方的区域；箱体内安装有铸件支撑平台，观察窗相对的箱体外侧壁上设置有多个分气阀门，并于气管一端连接，气管另一端通过转接头与万向金属喷头连接，支架的长度伸缩可调节；混合气体由分气阀门引入后，连通到侧面和顶部的喷气装置上，对金属液和铸型型腔进行喷气保护。采用该保护箱进行镁合金的浇铸，当金属液从箱体顶端浇入后，金属液处于良好的气氛保护状态，有效减少了铸件浇铸过程中氧化膜破裂后与氧气的反应程度，减少了铸件氧化夹杂的情况，提升了铸件的质量。同时，由于该装置使用的保护气体用量低，可以兼顾经济性与实用性，并便于连续生产。保护箱尤其适于镁合金铸件的研制和单件小批量的生产。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明一种用于镁合金件浇铸的气氛保护箱作进一步详细说明。

图1为本发明用于镁合金件浇铸的气氛保护箱示意图。

图2为本发明用于镁合金件浇铸的气氛保护箱的箱体顶盖示意图。

图3为本发明用于镁合金件浇铸的气氛保护箱的箱体内部结构示意图。

图4为本发明气氛保护箱的箱体顶部凹槽部位局部放大图。

图5为本发明气氛保护箱的安装支架面的侧面示意图。

图6为本发明气氛保护箱的气体阀门示意图。

图7为本发明气氛保护箱的可调万向金属喷头示意图。

图8为本发明气氛保护箱的铸型放置平台示意图。

图9为本发明气氛保护箱的转接头示意图。

图10为本发明气氛保护箱的支架示意图。

图11为本发明气氛保护箱的漏斗状浇口杯示意图。

图12为本发明气氛保护箱的封盖示意图。

图中

1.万向金属喷头 2.支架 3.转接头 4.气管 5.分气阀门 6.铸件支撑平台 7.观察窗 8.顶部凹槽

具体实施方式

本实施例是一种用于镁合金件浇铸的气氛保护箱。

参阅图1～图12，本实施例用于镁合金件浇铸的气氛保护箱，包括箱体和顶盖，其中，还包括万向金属喷头1、支架2、转接头3、气管4、分气阀门5、铸件支撑平台6、观察窗7、顶部凹槽8。箱体为一端封闭的中空矩形结构，箱体开口端沿壁端周向有顶部凹槽8，箱体侧壁上设置有观察窗7，观察窗7相对的箱体内侧壁上和观察窗7两侧的箱体侧壁上有支架安装口和气管孔，箱体内侧壁上分别设有三组万向金属喷头1、支架2和转接头3；其中，万向金属喷头通过转接头3连接在支架上，万向金属喷头角度方向可调节，向对着箱体的漏斗形浇口杯与铸型浇口下方的区域。箱体内安装有铸件支撑平台6。观察窗7相对的箱体外侧壁上设置有多个分气阀门5，分气阀门5与气管一端连接，气管另一端通过转接头与万向金属喷头连接，支架的长度伸缩可调节。

本实施例中,顶盖与箱体开口端部配合，顶盖上设有把手，顶盖上有两个不同位置的浇铸口，浇铸口上有封盖配合使箱体处于封闭状态。箱体顶部凹槽8内嵌入有耐热橡胶密封圈用于顶盖与箱体之间密封，顶盖上设置有气阀和可弯曲的金属喷管与箱体内部相连通,可在浇铸过程中从上向下对铸型型腔进行喷气保护。漏斗形浇口杯放入浇铸口中，金属液从漏斗状浇口杯浇入，可在浇注完成后，迅速移除。铸型支撑平台下部可用机械或电子升降机构调节该平台高度。

实施例1

本实施例使用气氛保护箱对浇铸Mg-2Zn合金件的实验。

本实施例浇铸前准备工作；将铸型放置在铸件支撑平台上，打开气氛保护箱的顶盖，将铸件支撑平台放置在箱体中，铸件支撑平台下方安装有升降机构用来调节高度。调节铸型浇口与漏斗形浇口杯的距离，保持10cm左右，调节好铸件支撑平台的高度，根据铸型浇口的位置来选取顶盖上合适的浇铸预留口。

安装气氛保护箱体内侧壁上支架，将万向金属喷头安装在支架凹槽处，通过转接头与万向金属喷头连接。气管一端与分气阀门连接，气管另一端通过转接头与万向金属喷头连接，并调节好支架的伸缩长度。

加装顶盖，观察浇铸口与铸型浇口的位置，调整铸型浇口的位置，使铸型浇口与浇铸口的中心对应。将可弯曲的金属弯管从顶盖上的金属管口中插入，通过浇铸口的空间可调节喷嘴的位置，使喷嘴在型腔的上方对着型腔吹气。将漏斗形浇口杯放入与铸型浇口对应的浇铸口中，并用封盖盖上另一个浇铸口。

将混气装置连接到阀门的进气口上，打开阀门，在浇铸前进行预通气，检查各部件的气体流通情况，确保气流畅通无漏气，预通气后将阀门关闭，待浇铸前1～3分钟打开阀门。

浇铸过程步骤

熔炼准备:熔炼5kg的Mg-2Zn合金，采用精炼剂进行精炼，温度为730℃，精炼完成后静置15分钟，740℃进行浇注，采用金属型圆柱模具进行浇铸。

浇注前1～3分钟打开阀门，使保护气体充满铸型型腔，并在铸型浇口上方也充斥着保护气体。将金属液从漏斗形浇口杯浇入，从观察窗口查看金属液的浇注情况，待浇注完毕后将漏斗形浇口杯用封盖盖上，在金属凝固后开箱，将浇铸完成的铸件连同铸件支撑平台一并取出。

浇铸结束后，通过观察使用气氛保护箱浇注出来的圆柱形铸锭的表面情况，使用该气氛保护箱浇铸出来的Mg-2Zn圆柱形铸锭，表面光亮，氧化烧损的情况较少，整体表面质量好。气氛保护箱有显著提升铸件表面光洁度的作用，氧化夹杂情况很少，铸件质量优良。

实施例2

本实施例使用气氛保护箱对浇铸Mg-0.6Gd合金件的实验。

本实施例浇铸前准备工作；将铸型放置在铸件支撑平台上，打开气氛保护箱的顶盖，将铸件支撑平台放置在箱体中，铸件支撑平台下方安装有升降机构用来调节高度。调节铸型浇口与漏斗形浇口杯的距离，保持10cm左右，调节好铸件支撑平台的高度，根据铸型浇口的位置来选取顶盖上合适的浇铸预留口。

安装气氛保护箱体内侧壁上支架，将万向金属喷头安装在支架凹槽处，通过转接头与万向金属喷头连接。气管一端与分气阀门连接，气管另一端通过转接头与万向金属喷头连接，并调节好支架的伸缩长度。

加装顶盖，观察浇铸口与铸型浇口的位置，调整铸型浇口的位置，使铸型浇口与浇铸口的中心对应。将可弯曲的金属弯管从顶盖上的金属管口中插入，通过浇铸口的空间可调节喷嘴的位置，使喷嘴在型腔的上方对着型腔吹气。将漏斗形浇口杯放入与铸型浇口对应的浇铸口中，并用封盖盖上另一个浇铸口。

将混气装置连接到阀门的进气口上，打开阀门，在浇铸前进行预通气，检查各部件的气体流通情况，确保气流畅通无漏气，预通气后将阀门关闭，待浇铸前1～3分钟打开阀门。

浇铸过程步骤

熔炼准备:熔炼5kg的Mg-0.6Gd合金，采用精炼剂进行精炼，精炼温度为730℃，精炼完成后静置15分钟，740℃进行浇注，采用金属型圆柱模具进行浇铸实验。

浇注前1～3分钟打开阀门，使保护气体充满铸型型腔，并在铸型浇口上方也充斥着保护气体。将金属液从漏斗形浇口杯浇入，从观察窗口查看金属液的浇注情况，待浇注完毕后将漏斗形浇口杯用封盖盖上，在金属凝固后开箱，将浇铸完成的铸件连同铸件支撑平台一并取出。

浇铸结束后，通过观察使用气氛保护箱浇注出来的圆柱形铸锭的表面情况，使用该气氛保护箱浇铸出来的Mg-0.6Gd圆柱形铸锭，表面较为光亮，表面质量很好，铸锭少有氧化夹杂的情况。

实施例3

本实施例使用气氛保护箱对浇铸ZM6镁合金件的实验。

本实施例浇铸前准备工作；将铸型放置在铸件支撑平台上，打开气氛保护箱的顶盖，将铸件支撑平台放置在箱体中，铸件支撑平台下方安装有升降机构用来调节高度。调节铸型浇口与漏斗形浇口杯的距离，保持10cm左右，调节好铸件支撑平台的高度，根据铸型浇口的位置来选取顶盖上合适的浇铸预留口。

安装气氛保护箱体内侧壁上支架，将万向金属喷头安装在支架凹槽处，通过转接头与万向金属喷头连接。气管一端与分气阀门连接，气管另一端通过转接头与万向金属喷头连接，并调节好支架的伸缩长度。

加装顶盖，观察浇铸口与铸型浇口的位置，调整铸型浇口的位置，使铸型浇口与浇铸口的中心对应。将可弯曲的金属弯管从顶盖上的金属管口中插入，通过浇铸口的空间可调节喷嘴的位置，使喷嘴在型腔的上方对着型腔吹气。将漏斗形浇口杯放入与铸型浇口对应的浇铸口中，并用封盖盖上另一个浇铸口。

将混气装置连接到阀门的进气口上，打开阀门，在浇铸前进行预通气，检查各部件的气体流通情况，确保气流畅通无漏气，预通气后将阀门关闭。由于铸型较为复杂，待浇铸前3～5分钟打开阀门进行喷气。

浇铸过程步骤

熔炼准备:熔炼20kg的ZM6合金，采用精炼剂进行精炼，精炼温度为730℃，精炼完成后静置15分钟，740℃进行浇注采用砂型3D打印模具进行浇铸实验。

浇注前3～5分钟打开阀门，使保护气体充满铸型型腔，并在铸型浇口上方也充斥着保护气体。将金属液从漏斗形浇口杯浇入，从观察窗口查看金属液的浇注情况，待浇注完毕后将漏斗形浇口杯用封盖盖上，在金属凝固后开箱，将浇铸完成的铸件连同铸件支撑平台一并取出。

浇铸结束后，通过对气氛保护箱浇铸出来的ZM6铸件进行表面观察，表面平整度较好，铸件表面少有发黄、发黑的现象，铸件的氧化情况较少。工业化生产中，此设备简单，浇铸完成后可立即进行下一组浇铸，尤其适于镁合金铸件的研制和单件小批生产。

Claims (3)

1.一种用于镁合金件浇铸的气氛保护箱，包括箱体和顶盖，其特征在于:还包括万向金属喷头、支架、转接头、气管、分气阀门、铸件支撑平台、观察窗、顶部凹槽，所述箱体为一端封闭的中空矩形结构，箱体开口部位沿壁端周向开有顶部凹槽，箱体侧壁上设置有观察窗，观察窗相对的箱体内侧壁上和观察窗两侧的箱体侧壁上有支架安装口和气管孔，箱体侧壁上分别设有三组万向金属喷头、支架和转接头，其中，万向金属喷头通过转接头连接在支架上，万向金属喷头角度方向可调节，向对着箱体的漏斗形浇口杯与铸型浇口下方的区域；箱体内安装有铸件支撑平台，观察窗相对的箱体外侧壁上设置有多个分气阀门，分气阀门与气管一端连接，气管另一端通过转接头与万向金属喷头连接，支架长度可伸缩调节；

所述顶盖与箱体开口端部配合，顶盖上设有把手，顶盖上开有两个不同位置的浇铸口，浇铸口上有封盖配合使箱体处于封闭状态；箱体顶部凹槽内嵌入有橡胶密封圈用于顶盖与箱体之间密封，顶盖上设置有气阀和可弯曲的金属气管与箱体内部相连通,可在浇铸过程中从上向下对铸型型腔进行喷气保护。

2.根据权利要求1所述的用于镁合金件浇铸的气氛保护箱，其特征在于:漏斗形浇口杯放入浇铸口中，金属液从漏斗形浇口杯浇入，可在浇注完成后移除。

3.根据权利要求1所述的用于镁合金件浇铸的气氛保护箱，其特征在于:所述铸型支撑平台下部采用机械或电子升降机构调节该平台高度。

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