CN112658214B - 一种用于减少氧化夹杂的开放式加热保温料斗及浇注方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于减少氧化夹杂的开放式加热保温料斗及浇注方法，解决现有技术的倾转铸造用料斗浇注的铸件氧化夹杂缺陷严重且料斗保温效果不理想的问题，料斗包括料斗外衬、料斗本体及浇口杯；料斗本体上开设顶部开口的腔体，按金属液流向，将腔体依次划分为进液腔与盛液腔；通过设计进液腔的腔壁形状及进液口与出液口的形状及尺寸，确保金属液在浇口杯下方流动过程为接近充满进液腔的状态，同时确保金属液平稳进入盛液腔；通过设计进浇口与盛液腔的结构及形状，保证金属液填充铸造模具型腔过程平稳性；利用该料斗浇注能有效减少铸件的氧化夹杂缺陷，并且在浇注过程中能够维持金属液在料斗中温度，减少金属液在料斗中的热量损失，保证铸件质量。

Description

一种用于减少氧化夹杂的开放式加热保温料斗及浇注方法

技术领域

本发明属于倾转铸造模具工艺装备设计技术领域，涉及一种用于减少氧化夹杂的开放式加热保温料斗及浇注方法，具体涉及一种用于减少氧化夹杂的自带加热和保温功能的开放式倾转铸造料斗及利用该料斗的浇注方法。

背景技术

现有倾转铸造料斗常用的主要有两种：一种是由内层钢板、外层钢板，两层钢板之间为中空层并填充有保温材料制造而成的料斗，此类料斗由于保温材料的作用具有一定的保温能力，但其本身没有加热功能，在铸件凝固过程中料斗的热量损失较多，导致金属液在料斗中温度降低较快。同时利用此料斗在进料和浇注过程中极易产生氧化夹渣，影响产品质量。另一种是具有详细分区的料斗，带有过滤及平稳充型功能，但在铸件生产应用中发现，铸件加工完后仍存在夹渣缺陷，并且金属液在料斗中的热量损伤较为严重，特别对薄壁类铸件的成形能力影响较大。

发明内容

为了解决现有技术的倾转铸造用料斗浇注的铸件氧化夹杂缺陷严重且料斗保温效果不理想的问题，本发明提供了一种用于减少氧化夹杂的开放式加热保温料斗及浇注方法，利用该料斗浇注能有效减少铸件的氧化夹杂缺陷，并且在浇注过程中能够维持金属液在料斗中温度，减少金属液在料斗中的热量损失，保证铸件质量。

本发明的技术方案是提供一种用于减少氧化夹杂的开放式加热保温料斗，其特殊之处在于：包括料斗外衬、料斗本体及浇口杯；

上述料斗外衬包裹并固定在料斗本体的外表面，且料斗外衬与料斗本体之间具有间隙，上述间隙内填充有耐火保温材料；

上述料斗本体上开设顶部开口的腔体，按金属液流向，将腔体依次划分为进液腔与盛液腔；

上述浇口杯为筒体，其内腔截面从上端至下端逐渐增大，通过旋转销与料斗本体连接，位于进液腔上方，并且浇口杯可绕旋转销0～270°旋转；浇口杯的上端为金属液入口端，下端为金属液出口端；

上述浇口杯的金属液出口端与进液腔进液端口之间固定过滤网；

上述进液腔用于将经浇口杯并通过过滤网的金属液导向盛液腔；上述进液腔的底部为向下倾斜的缓冲斜面，其高度高于盛液腔的底部，且与盛液腔靠近进液腔的侧壁平滑过渡；

上述盛液腔用于存储金属液，盛液腔远离进液腔的侧壁上开设进浇口，上述进浇口的形状与铸件冒口形状完全对接；

上述进液腔的进液端口宽度X1与进浇口出液端口宽度相等；进液腔的进液端口宽度X1、进液腔底部的宽度X2、盛液腔宽度X3以及进浇口的宽度X4依次增大；确保金属液经浇口杯、过滤网进入进液腔时为液流充满状态及金属液填充铸造模具型腔过程平稳性；

上述料斗本体对应进液腔与盛液腔的底部或侧壁部位安装有n个加热棒及温控元件，其中n为大于等于1的自然数。

进一步地，为了防止金属液在充填料斗过程中滤网松动，盛液腔顶部设置与其端口相适配的“U”形支板，“U”形支板的开口端朝向进浇口侧；上述支板上开设定位孔；上述浇口杯远离旋转销一端安装有与定位孔配合的定位针，过滤网通过浇口杯及定位针夹紧、压死于料斗本体的支板上。

进一步地，为了及时补偿料斗外衬通过热传递对料斗本体中金属液的热量损耗，保证料斗中金属液热量的均衡性和稳定性，设置加热棒及温控元件的料斗本体部位与料斗外衬直接接触。

进一步地，为了对料斗的各个部分均匀加热，n为大于1的自然数，加热棒的设置依据料斗容量及料斗结构进行确定，可设置一道或多道，可并行也可交错排列。

进一步地，为了满足一模多件的浇注，上述进浇口处设置有m个分流筋，m＝N-1，N为进浇流道数量，N为大于等于1的正整数。通过分流筋可实现多个浇注流道，分流筋的设置部位及数量依据工艺需要进行设置。当仅需一个流道时可去除此分流筋结构。

进一步地，为了便于清理盛液腔，上述盛液腔底部与侧壁呈8～10°拔模。

进一步地，为了减少金属液的二次氧化，同时减少清理难度，浇口杯的高度尺寸为50～80mm，内腔斜度为5～8°。

进一步地，料斗本体的厚度为12～15mm，料斗外衬的厚度为10～13mm。

本发明还提供一种利用上述开放式倾转铸造加热保温料斗的浇注方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

步骤1、将上述开放式倾转铸造加热保温料斗安装于铸造模具，料斗的进浇口与模具的冒口腔进料口形状对齐；

步骤2、设置加热棒及温控元件的温度，待加热到一定温度后在料斗本体的腔体刷涂铸造涂料；

步骤3、待温度进一步升高至预设温度且维持恒定，同时铸造模具满足使用条件时，开动倾转浇注机使开放式倾转铸造加热保温料斗随铸造模具处于水平状态；

步骤4、将金属液转运至开放式倾转铸造加热保温料斗中，使金属液流入浇口杯通过过滤网以充满的状态进入进液腔，并平稳流入盛液腔；

步骤5、待金属液状态稳定后翻转倾转浇注机，最后开放式倾转铸造加热保温料斗随铸造模具按照预设的翻转参数完成0至90度不同的工艺方案翻转角度的翻转，使金属液在翻转过程中沿流道缓慢进入铸造模具型腔。

进一步地，步骤4中，金属液在分流筋的作用下，从进浇口平稳流动至铸造模具型腔的多个浇注流道。

本发明的有益效果是：

1、氧化夹杂少；

本发明通过在浇口杯与料斗主体的进料腔之间放置过滤网以并改进浇口杯、进液腔、盛液腔、进浇口等部位的位置、形状及结构，减少浇注过程金属液的氧化夹杂；通过过滤网可过滤进入进液腔的一次氧化夹杂；通过设计进液腔的腔壁形状及进液口与出液口的形状及尺寸，确保金属液在浇口杯下方流动过程为接近充满进液腔的状态，同时确保金属液平稳进入盛液腔，保证了进液的平稳性，避免出现雨淋式的进液状态，减少金属液的二次氧化；通过设计进浇口与盛液腔的结构及形状，保证金属液填充铸造模具型腔过程平稳性，减少充型过程的紊流卷气及氧化夹渣。

2、热量损耗低，铸件质量高；

本发明料斗本体与料斗外衬之间为中空结构，该中空结构内填充有耐火保温材料，同时在料斗本体上安装有加热棒及温控元件，加热棒可将料斗加热至设定温度，在浇注过程中，该料斗具有良好的保温效果，可降低金属液的热量损耗，提高充型能力，并有利于夹渣上浮，保证了铸件质量。

3、浇注效率高；

本发明料斗的进浇口可设置分流筋，通过分流筋可实现多个浇注流道，满足多流道及一模多件浇注，具有较高的浇注效率。

附图说明

图1为本发明料斗结构示意图；

图2为本发明料斗剖视图；

图3为本发明料斗三维结构示意图；

图中附图标记为：1-料斗本体，2-料斗外衬，3-耐火保温材料，4-金属液，5-支板，6-浇口杯，7-旋转销，8-过滤网，9-加热棒，10-分流筋，11-螺钉，12-定位针，13-进液腔，14-盛液腔，15-进浇口。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步地描述。

本发明提供了一种可用于单次浇注的一模单件或一模多件的开放式倾转铸造用料斗，其主体材料为铸铁，采用砂型铸造成形。料斗整体采用内六角螺丝安装于倾转铸造模具之上。

结合图1与图2，该料斗主要包括料斗本体1，料斗外衬2及浇口杯6。料斗本体1的厚度为12～15mm，料斗外衬的厚度为10～13mm。料斗本体1与料斗外衬2通过螺丝连接且它们之间为中空结构，该中空结构中填充有耐火保温材料3，且料斗本体1上安装有加热棒9及温控元件，加热棒9可将料斗加热至300～400℃。如图2所示，设置加热棒9及温控元件的料斗本体1与料斗外衬2为直接接触，中间未设置中空保温材料。加热棒9的设置依据料斗容量及料斗结构进行确定，可设置一道或多道，可并行也可交错排列。

料斗本体1上开设顶部开口的腔体，按金属液流向，将腔体依次划分为进液腔13与盛液腔14；盛液腔14顶部设置与其端口相适配的“U”形支板5，“U”形支板5的开口端朝向进浇口15侧。浇口杯6为筒体状，即其上下端均开口，浇口杯6的高度尺寸为50～80mm，具体依据进料速度和料液量确定，且内腔呈“八字”字状，具体斜度为5～8°，便于清理。浇口杯6与料斗本体1之间通过旋转销7相连，并且浇口杯6可绕旋转销7进行0～270°旋转，浇口杯6远离旋转销7一端安装有两个定位针12，定位针12下方对应“U”形支板5上开有定位孔。生产使用过程中，浇口杯6与料斗主体的进料腔之间放置过滤网8，过滤网8通过浇口杯6及两个定位针12夹紧、压死于料斗本体1的支板5上，防止了金属液4在充填料斗过程中发生过滤网8松动，造成金属液4从过滤网8一侧漏出。

浇口杯6下方正对的为料斗的进液腔13，料斗的进液腔13的底部为缓冲斜面，其高度高于盛液腔14的底部，且与盛液腔14平滑相连，盛液腔14与进液腔13底部平稳过渡，实现流体的平稳流动。为实现通过浇口杯6及过滤网8进入盛液腔14的金属液4，在浇口杯6下方流动过程为接近充满进液腔13的状态，设置进液腔13的进液端口宽度X1等于浇口杯6出液端口宽度，进液腔13底部的宽度X2大于其进液端宽度X1，进液腔13底部的宽度X2小于盛液腔14宽度X3。为了便于理解，参见图3，其中X1＜X2＜X3。此形式的进液结构保证了进液的平稳性。金属液4经浇口杯6、过滤网8进入进液腔13时为液流充满状态，避免了出现雨淋式的进液，可减少金属液4的二次氧化。

同时进液腔13底部的宽度X2大于进液腔13顶部的宽度X1，而小于盛液腔14的宽度X3，此种开放式的进液腔13设计可保证金属液4平稳进入盛液腔14。

进浇口15的宽度X4大于盛液腔14的宽度X3，避免了封闭式进料，实现了金属液4填充铸造模具型腔过程平稳性，减少了充型过程的紊流卷气及氧化夹渣。盛液腔14底部与侧壁呈8～10°拔模，方便料斗的清理。

料斗本体1的进浇口15处设置有分流筋10，通过分流筋10可实现多个浇注流道，分流筋10的设置部位及数量依据工艺需要进行设置。当仅需一个流道时可去除此分流筋10结构，当流道较多或需要一模多件时可设置多个分流筋10，分流筋10数量按m＝N-1，N为进浇流道数量确定。且料斗的进浇口与模具的冒口腔进料口形状对齐，保证充型过程的平稳性。

采用本发明实现浇注充型的工艺过程为：首先将该料斗安装于铸造模具并安装加热及温控元件，接通电源设定加热温度对料斗进行电加热，待加热到一定温度后在料斗的腔体刷涂铸造涂料，该涂料可以为保温涂料或脱模涂料或底层刷涂保温涂再表层涂刷脱模涂料。待料斗温度进一步升高至预设温度且维持恒定，同时铸造模具满足使用条件时，再开动倾转浇注机使料斗随铸造模具处于水平状态；然后，通过人工或机械臂将金属液4转运至本料斗中，使金属液4流入浇口杯6通过过滤网8以充满的状态进入进液腔13，并平稳流入盛液腔14。静待片刻金属液4状态稳定后翻转浇注机。最后料斗随模具按照预设的翻转参数完成0至90度不同的工艺方案翻转角度不同的翻转，使金属液4在料斗翻转过程中沿流道缓慢进入模具型腔，如料斗盛液腔14有残留氧化皮手动去除，至此完成整个浇注充型过程。

本发明成功应用于复杂薄壁铝合金壳体铸件研制中，生产的铝合金壳体经X射线检测发现铸造缺陷基本改善，完全满足产品耐压要求。且薄壁成形率由原60％提高到了90％。证明该倾转铸造用料斗发明效果突出，适用于具有同类问题的倾转铸造铸件产品。

Claims (8)

1.一种用于减少氧化夹杂的开放式倾转铸造加热保温料斗，其特征在于：包括料斗外衬(2)、料斗本体(1)及浇口杯(6)；

所述料斗外衬(2)包裹并固定在料斗本体(1)的外表面，且料斗外衬(2)与料斗本体(1)之间具有间隙，所述间隙内填充有耐火保温材料(3)；

所述料斗本体(1)上开设顶部开口的腔体，按金属液(4)的流向，将腔体依次划分为进液腔(13)与盛液腔(14)；

所述浇口杯(6)为筒体，其内腔截面从上端至下端逐渐增大，通过旋转销(7)与料斗本体(1)连接，位于进液腔(13)上方，并且浇口杯(6)可绕旋转销(7)0～270°旋转；浇口杯(6)的上端为金属液(4)入口端，下端为金属液(4)出口端；

所述浇口杯(6)的金属液(4)出口端与进液腔(13)进液端口之间固定过滤网(8)；

所述进液腔(13)用于将经浇口杯(6)并通过过滤网(8)的金属液(4)导向盛液腔(14)；所述进液腔(13)的底部为向下倾斜的缓冲斜面，其高度高于盛液腔(14)的底部，且与盛液腔(14)靠近进液腔(13)的侧壁平滑过渡；

所述盛液腔(14)用于存储金属液(4)，盛液腔(14)远离进液腔(13)的侧壁上开设进浇口(15)，所述进浇口(15)与模具的冒口腔进料口形状对齐；

所述进液腔(13)的进液端口宽度X1与浇口杯(6)的出液端口宽度相等；进液腔(13)的进液端口宽度X1、进液腔(13)底部的宽度X2、盛液腔(14)宽度X3以及进浇口(15)的宽度X4依次增大；确保金属液(4)经浇口杯(6)、过滤网(8)进入进液腔(13)时为液流充满状态及金属液(4)填充铸造模具型腔过程平稳性；

所述料斗本体(1)对应进液腔(13)与盛液腔(14)的底部或侧壁部位安装有n个加热棒(9)及温控元件，其中n为大于等于1的自然数；

浇口杯(6)的高度尺寸为50～80mm，内腔斜度为5～8°；

设置加热棒(9)及温控元件的料斗本体(1)部位与料斗外衬(2)直接接触。

2.根据权利要求1所述的用于减少氧化夹杂的开放式倾转铸造加热保温料斗，其特征在于：盛液腔(14)顶部设置与其端口相适配的“U”形支板(5)，“U”形支板(5)的开口端朝向进浇口(15)侧；所述支板(5)上开设定位孔；所述浇口杯(6)远离旋转销(7)一端安装有与定位孔配合的定位针(12)，过滤网(8)通过浇口杯(6)及定位针(12)夹紧、压死于料斗本体(1)的支板(5)上。

3.根据权利要求2所述的用于减少氧化夹杂的开放式倾转铸造加热保温料斗，其特征在于：n为大于1的自然数，多个加热棒(9)并行设置或交错设置。

4.根据权利要求3所述的用于减少氧化夹杂的开放式倾转铸造加热保温料斗，其特征在于：所述进浇口(15)处设置有m个分流筋(10)，m＝N-1，N为进浇流道数量，N为大于等于1的正整数。

5.根据权利要求4所述的用于减少氧化夹杂的开放式倾转铸造加热保温料斗，其特征在于：所述盛液腔(14)的底部与侧壁呈8～10°拔模。

6.根据权利要求5所述的用于减少氧化夹杂的开放式倾转铸造加热保温料斗，其特征在于：料斗本体(1)的厚度为12～15mm，料斗外衬(2)的厚度为10～13mm。

7.一种利用权利要求1-6任一所述开放式倾转铸造加热保温料斗的浇注方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将权利要求1-6任一所述开放式倾转铸造加热保温料斗安装于铸造模具，料斗的进浇口(15)与模具的冒口腔进料口形状对齐；

步骤2、设置加热棒(9)及温控元件的温度，待加热到一定温度后，在料斗本体的腔体刷涂铸造涂料；

步骤3、待温度进一步升高至预设温度且维持恒定，同时铸造模具满足使用条件时，开动倾转浇注机使开放式倾转铸造加热保温料斗随铸造模具处于水平状态；

步骤4、将金属液(4)转运至开放式倾转铸造加热保温料斗中，使金属液(4)流入浇口杯(6)通过过滤网(8)以充满的状态进入进液腔(13)，并平稳流入盛液腔(14)；

步骤5、待金属液(4)状态稳定后翻转倾转浇注机，最后开放式倾转铸造加热保温料斗随铸造模具按照预设的翻转参数完成0至90度不同的工艺方案翻转角度的翻转，使金属液(4)在翻转过程中沿流道缓慢进入铸造模具型腔。

8.根据权利要求7所述的浇注方法，其特征在于：步骤5中，金属液(4)在分流筋(10)的作用下，从进浇口(15)平稳流动至铸造模具型腔的多个浇注流道。