CN114226650A - 底注式浇铸装置、底注式浇铸方法及导向块 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种底注式浇铸装置、底注式浇铸方法及导向块，涉及铸造领域，本申请的底注式浇铸装置包括：砂箱、型腔、第一直浇道、第一鸭嘴浇道、第二直浇道、横浇道以及内浇道；其中，型腔设于砂箱；第一直浇道设于砂箱；第一鸭嘴浇道的一端与第一直浇道连接；第二直浇道的一端与第一鸭嘴浇道的另一端连接；横浇道与所述第二直浇道的另一端连接；以及至少一个内浇道，设于横浇道，且与型腔连接。本申请的底注式浇铸装置通过设置在第一直浇道与第二直浇道中间的第一鸭嘴浇道，使得金属液体通过第一鸭嘴浇道时，其流速减缓，从而提高铸件的质量。

Description

底注式浇铸装置、底注式浇铸方法及导向块

技术领域

本申请涉及浇铸领域，具体而言，涉及一种底注式浇铸装置、底注式浇铸方法及导向块。

背景技术

铸造是将液体金属浇铸到与零件形状相适应的铸造空腔中，待其冷却凝固后，以获得零件或毛坯的方法。被铸物质多为原为固态但加热至液态的金属，而铸模的材料可以是砂、金属甚至陶瓷。

工程机械中的导向块通常情况下体积较大，因而采用浇铸的方式进行制造。导向块承受交变载荷，而对于浇铸质量要求较高。

然而，传统的用于浇铸工程机械的导向块的浇铸装置在进行导向块的浇铸时，因金属液体的流速过快而易造成导向块的铸造的缺陷。

发明内容

本申请提供了一种底注式浇铸装置、底注式浇铸方法及导向块，其能够提高导向块的铸造质量。

本申请实施例第一方面提供了一种底注式浇铸装置，包括：砂箱、型腔、第一直浇道、第一鸭嘴浇道、第二直浇道、横浇道以及至少一个内浇道；其中，所述型腔设于所述砂箱；所述第一直浇道设于所述砂箱；所述第一鸭嘴浇道的一端与所述第一直浇道连接；所述第二直浇道的一端与所述第一鸭嘴浇道的另一端连接；所述横浇与所述第二直浇道的另一端连接；至少一个所述内浇道，设于所述横浇道，且与所述型腔连接。

于一实施例中，所述横浇道的一端与所述第二直浇道连接，所述横浇道的另一端设有集渣浇道；其中，所述内浇道设于第二直浇道和所述集渣浇道之间。

于一实施例中，所述内浇道设有两个，所述集渣浇道为U型结构，所述U型结构的一端连接所述横浇道，另一端高于所述横浇道。

于一实施例中，所述内浇道设有两个，两个所述内浇道沿所述横浇道对称分布。于一实施例中，所述内浇道的一端与所述横浇道连接，所述内浇道的另一端上还设有第二鸭嘴浇道，所述内浇道通过所述第二鸭嘴浇道与所述型腔连接。

于一实施例中，所述底注式浇铸装置还包括冒口，与所述型腔连接。

本申请实施例第二方面提供了一种底注式浇铸方法，包括：将金属液体注入第一直浇道；令所述金属液体通过所述第一直浇道到达第一鸭嘴浇道，以减缓金属液体的流速；令所述金属液体通过横浇道到达内浇道；令所述金属液体通过所述内浇道到达型腔；待所述型腔中的所述金属液体冷却后形成铸件。

于一实施例中，在所述令所述金属液体通过横浇道到达内浇道之前，所述方法还包括：令所述金属液体通过横浇道到达集渣浇道，以收集所述金属液体中的废液；令所述金属液体通过内浇道到达第二鸭嘴浇道，以再次减缓所述金属液体的流速。

于一实施例中，在所述待所述型腔中的所述金属液体冷却后形成铸件之前，所述方法还包括：令所述型腔中的所述金属液体中到达冒口，以使所述金属液体中的气体排出,同时使所述金属液体补缩。

本申请实施例第三方面提供了一种导向块，采用上述底注式浇铸方法制成。

本申请相对于现有技术而言，主要具备以下有益效果：

在第一直浇道与第二直浇道之间设置第一鸭嘴浇道，减缓了到达第二直浇道的金属液体的流速，避免了铸件在铸造时由于金属液体流速过快而产生的铸造缺陷；

在横浇道的尾部设置了集渣浇道，用以收集金属液体中的废液或废渣，避免了废液或废渣进入型腔导致的铸造缺陷。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请一实施例示出的底注式浇铸装置的正面剖视图；

图2A为申请一实施例示出的铸件的结构示意图；

图2B为本申请一实施例示出的导向块的结构示意图；

图3为本申请一实施例示出的底注式浇铸方法的流程图；

图4为本申请一实施例示出的底注式浇铸方法的流程图。

图标：

1-底注式浇铸装置；100-砂箱；110-型腔；120-第一直浇道；121-进液口；130-第一鸭嘴浇道；140-第二直浇道；150-横浇道；151-集渣浇道；160-内浇道；161-第二鸭嘴浇道；170-冒口；200-导向块；300-铸件。

具体实施方式

术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，并不表示排列序号，也不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“左”、“右”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。

请参阅图1，其为本申请一实施例示出的底注式浇铸装置1的正面剖视图。请参阅图2A与图2B，图2A为申请一实施例示出的铸件的结构示意图。图2B为本申请一实施例示出的导向块的结构示意图。

在本实施例中，底注式浇铸装置1包括砂箱100，砂箱100内设有用于铸造的细小砂粒或金属粒或陶瓷粒或上述三者的混合物。砂箱内还设置有型腔110，待金属液体充满上述型腔110并冷却后，能够得到与此型腔110形状大体相同的铸件300。铸件300去除冒口170等结构后可获得如图2B所示的导向块200，导向块200的重量可为170Kg，长可为800mm、宽可为320mm，高可为450mm其形状尺寸与型腔110的形状尺寸一致。

砂箱100内还预埋有用于浇铸并连接型腔的浇道，包括全部或部分设置于砂箱100中的第一直浇道120，第一直浇道120的一端设有进液口121，进液口121或与砂箱100的上端面齐平，或相对凸出于上述的上端面，或相对凹陷于所述上端面，并不以此为限制。

第一直浇道120的另一端设置有第一鸭嘴浇道130，第一鸭嘴浇道130一端与第一直浇道120连接，另一端与第二直浇道140的一端连接，第二直浇道140的另一端与横浇道150连接。横浇道150上设置有至少一个连接型腔110的内浇道160。

其中，第一鸭嘴浇道130包括两个互为镜像的鸭嘴形整流机构，鸭嘴形整流机构一端的截面形状为圆形，另一端的截面形状为椭圆形。整体来看，鸭嘴形整流机构是由圆到扁形状，形似鸭子的嘴巴，故名鸭嘴形整流机构。进一步地，鸭嘴形整流机构的圆形端面的面积与椭圆形端面的面积，二者的比值在1：0.7至1：0.6或其之间，即圆形端面截面积大于椭圆形端面的截面积。

具体而言，根据伯努利方程，理想流体在管内做稳态流动过程中，静压能、位能、动能的总和不变。即：

p+ρgh+1/2ρv² ＝ C (1)

式中，p为流体中某点的压强，v为流体该点的流速，ρ为流体密度，g为重力加速度，h为该点所在高度，C为常量。

在本申请的技术方案中，结合公式(1)可以得知，当金属液体整体压强p保持不变，密度ρ保持不变，仅其高度h与流速v产生变化时，若第一直浇道120与第二直浇道140直连，金属液体通过第二直浇道140直接到达横浇道150时，金属液体将其重力势能转化为流速，会使金属液体到达横浇道150时的流速过大，从而使得到达型腔110的金属液体的流速过大，易使得铸件产生铸造缺陷。

因此，通过在第一直浇道120和第二直浇道140之间设置了第一鸭嘴浇道130，不仅能够减缓金属液体到达横浇道150时的流速，还可以使金属液体更加平稳的流动，减少氧化渣的产生，更能够使得金属液体在第一鸭嘴浇道130内再次混合，使得到达横浇道150的金属液体质地更加均匀。

故本申请可通过在第一直浇道120与第二直浇道140之间设置第一鸭嘴浇道130，减缓到达横浇道150的金属液体的流速，避免了铸件在铸造时由于金属液体流速过快而产生的铸造缺陷，从而提升铸件300的铸造质量。

于一其他实施例中，第一直浇道120、第一鸭嘴浇道130、第二直浇道140、横浇道150、集渣浇道151以及内浇道160皆为瓷质。采用瓷管底注的方式，可减少冲砂的风险。

于一其他实施例中，第一鸭嘴浇道130还可以为其他本领域技术人员容易想到的阻流结构。

在本实施例中，横浇道150的尾部还设置有集渣浇道151。具体而言，集渣浇道151为一端连接横浇道150的马蹄铁形状(U型结构)的弯曲管路，集渣浇道151的另一端相对竖直于横浇道150，其另一端的端面高出横浇道150的相对上侧约50mm。

进一步的，由于金属液体内或有固体残渣，浇道的内表面上或有浮尘，因此最先进入浇道内的金属液体中必然含有废液。当金属液体到达横浇道150时，包括残渣或浮尘的废液会在惯性的作用下冲过内浇道160的入口到达集渣浇道151，因此集渣浇道151的设置能够收集金属液体中的废液，保证进入型腔内的金属液体的纯净度。

故本申请可通过在横浇道150的尾部设置了集渣浇道151，用以收集金属液体中的废液或废渣，由于集渣浇道151的另一端高于横浇道150，可防止集渣浇道151内的废液或废渣倒流，从而避免了废液或废渣进入型腔110导致的铸造缺陷，提高了铸件300的铸造质量。

于一其他实施例中，内浇道160设置有两个，两个内浇道160沿横浇道150对称分布。

于一其他实施例中，内浇道160的一端与横浇道150连接，内浇道160的另一端设置有第二鸭嘴浇道161，第二鸭嘴浇道161的一端与内浇道160连接，另一端与型腔110连接。具体而言，第二鸭嘴浇道161与内浇道160连接处的截面为圆形，与型腔110的连接处的截面形状为椭圆形，整体来看，第二鸭嘴浇道161为由圆到扁的结构。进一步的，第二鸭嘴浇道161截面形状为圆形的一端的截面面积与其截面形状为椭圆形的一端的截面面积的比值为1：3至1：4，即第二鸭嘴浇道161为由窄至宽的管路。

具体而言，根据流量技术公式：

式中：v为液体流速，Q为液体流量，S为管道截面积。

在此实施例中，结合公式(2)可知，由于第二鸭嘴浇道161截面形状为圆形处的截面面积小于第二鸭嘴浇道161截面形状为椭圆形处的截面面积，故第二鸭嘴浇道161截面形状为圆形处的金属液体的流速大于第二鸭嘴浇道161截面形状为椭圆形处的金属液体的流速，因此在内浇道160与型腔110之间设置第二鸭嘴浇道161，能够再次减缓到达型腔110金属液体的流速。

故本申请可通过在内浇道160上设置第二鸭嘴浇道161，令金属液体通过第二鸭嘴浇道161到达型腔110，减缓了从横浇道150流往型腔110的金属液体的流速，使得金属液体平稳的进入型腔110内部，使金属液体平稳充型。避免了铸件300在铸造时由于金属液体流速过快而产生的铸造缺陷，从而提高了铸件300的铸造质量。

于一其他实施例中，底注式浇铸装置1还包括冒口170，冒口170沿横浇道150对称分布，通过冒口170的设置能够排出型腔110中金属液体内的气体，也能使型腔110中金属液体补缩。

请参阅图3，其为本申请一实施例示出的底注式浇铸方法的流程图。该方法可由如图1所示的底注式浇铸装置1来执行，以实现底注式浇铸，从而提高导向块200的铸造质量。该方法包括如下步骤：

步骤210：将金属液体注入第一直浇道。

在本步骤中，砂箱100放置在相对水平的地面上，砂箱100的上端面相对于地面大致平行，第一直浇道120相对竖直于砂箱100的上端面，第一直浇道120上设有进液口121，可通过进液口121将金属液体注入第一直浇道120内。第一直浇道120可为瓷管，外径可为25mm。

步骤220：令金属液体通过第一直浇道到达第一鸭嘴浇道，以减缓金属液体的流速。

在本步骤中，金属液体通过第一直浇道120到达第一鸭嘴浇道130，有关第一鸭嘴浇道130的结构特征可参照图1中有关实施例的描述，此处不再重复赘述。第一鸭嘴浇道130最宽处的截面的面积可为1962mm²，其最窄处截面面积可为1178mm²。金属液体通过第一鸭嘴浇道130后，其流速会减缓。

步骤230：令金属液体通过横浇道到达内浇道。

在本步骤中，金属液体通过第二直浇道140到达横浇道150，再通过横浇道150到达内浇道160。其中，第二直浇道140与横浇道150之间可通过圆角连接。

步骤240：令金属液体通过内浇道到达型腔。

在本步骤中，金属液体通过内浇道160后会到达型腔110。

步骤250:待型腔中的金属液体冷却后形成铸件300。

在本步骤中，金属液体充满型腔110后会自然冷却，从而形成铸件300。铸件300如图2A所示，去除冒口170等结构后可获得如图2B所示的导向块200，导向块200的重量可为170Kg，长可为800mm、宽可为320mm，高可为450mm。

请参阅图4，其为本申请一实施例示出的底注式浇铸方法的流程图。该方法可由如图1所示的底注式浇铸装置1来执行，以实现底注式浇铸，从而提高导向块200的铸造质量。该方法包括如下步骤：

步骤310：将金属液体注入第一直浇道。详情参见上述实施例中对于步骤210的描述，此处不再重复赘述。

步骤320：令金属液体通过第一直浇道到达第一鸭嘴浇道，以减缓金属液体的流速。详情参见上述实施例中对于步骤220的描述，此处不再重复赘述。

步骤330：令金属液体通过横浇道到达集渣浇道，以收集金属液体中的废液。

在本步骤中，金属液体中的夹杂着废渣或浮尘的废液会在惯性的作用下到达集渣浇道151中，由于集渣浇道151的最高处的端面相对横浇道较高，因此也不存在废液倒灌的可能。对于集渣浇道151的结构特征可参见上述有关图2A的实施例中的描述，此处不再重复赘述。

步骤340：令金属液体通过横浇道到达内浇道。

在本步骤中，由于金属液体中的废液已经归于集渣浇道151，金属液体中的其他良好液体可通过横浇道150到达内浇道160。

步骤350：令金属液体通过内浇道到达第二鸭嘴浇道，以再次减缓技术液体的流速。

在本步骤中，金属液体到达内浇道160上设置的第二鸭嘴浇道161，有关第二鸭嘴浇道161的结构特征可参见上述有关图2A的实施例中的描述，此处不再重复赘述。金属液体到达第二鸭嘴浇道161后，其流速会再次减缓，从而提高导向块200的质量。

步骤360：令金属液体通过内浇道到达型腔。

在本步骤中，第二鸭嘴浇道161是内浇道160的一部分，金属液体通过内浇道160从而到达型腔110。

步骤370：令型腔中的金属液体到达冒口，以使金属液体中的气体排出，同时使金属液体补缩。

在本步骤中，底注式浇铸装置1中还设有冒口170，型腔110中的金属液体中的气体可通过冒口170排出，待金属液体充满型腔110和冒口170后，其体积会在自然冷却的过程中缩小，为保证铸件的铸造精度，因此需要将多注入部分金属液体，使金属液体补缩。

步骤380：待型腔中的金属液体冷却后形成铸件。详情参见上述实施例中对于步骤250的描述，此处不再重复赘述。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种底注式浇铸装置，其特征在于，包括：

砂箱；

型腔，设于所述砂箱；

第一直浇道，设于所述砂箱；

第一鸭嘴浇道，所述第一鸭嘴浇道的一端与所述第一直浇道连接；

第二直浇道，所述第二直浇道的一端与所述第一鸭嘴浇道的另一端连接；

横浇道，与所述第二直浇道的另一端连接；以及，

至少一个内浇道，设于所述横浇道，且与所述型腔连接。

2.根据权利要求1所述的底注式浇铸装置，其特征在于，所述横浇道的一端与所述第二直浇道连接，所述横浇道的另一端设有集渣浇道；

其中，所述内浇道设于所述第二直浇道和所述集渣浇道之间。

3.根据权利要求2所述的底注式浇铸装置，其特征在于，所述集渣浇道为U型结构，所述U型结构的一端连接所述横浇道，另一端高于所述横浇道。

4.根据权利要求2所述的底注式浇铸装置，其特征在于，所述内浇道设有两个，两个所述内浇道沿所述横浇道对称分布。

5.根据权利要求1所述的底注式浇铸装置，其特征在于，所述内浇道的一端与所述横浇道连接，所述内浇道的另一端上还设有第二鸭嘴浇道，所述内浇道通过所述第二鸭嘴浇道与所述型腔连接。

6.根据权利要求1所述的底注式浇铸装置，其特征在于，所述底注式浇铸装置还包括冒口，所述冒口与所述型腔连接。

7.一种底注式浇铸方法，其特征在于，包括：

将金属液体注入第一直浇道；

令所述金属液体通过所述第一直浇道到达第一鸭嘴浇道，以减缓所示金属液体的流速；

令所述金属液体通过横浇道到达内浇道；

令所述金属液体通过所述内浇道到达型腔；

待所述型腔中的所述金属液体冷却后形成铸件。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述令所述金属液体通过横浇道到达内浇道之前，所述方法还包括：

令所述金属液体通过所述横浇道到达集渣浇道，以收集所述金属液体中的废液；以及，

在所述令所述金属液体通过横浇道到达内浇道之后，所述方法还包括：

令所述金属液体通过内浇道到达第二鸭嘴浇道，以再次减缓所述金属液体的流速。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述待所述型腔中的所述金属液体冷却后形成铸件之前，所述方法还包括：

令所述型腔中的所述金属液体中到达冒口，以使所述金属液体中的气体排出,同时使所述金属液体补缩。

10.一种导向块，其特征在于，采用如权利要求7-9任一项所述的底注式浇铸方法制成。

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