CN115007840B - 一种机械铸造用液压振动除气装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械铸造用液压振动除气装置，包括有支架（1），其特征在于：支架（1）的底座上设有振动平台（2），支架（1）上部设有液压升降调节机构（3），支架（1）中部设有惰性气体调控机构（4），液压升降调节机构（3）的液压伸缩杆（309）与惰性气体调控机构（4）的惰性气体输出管（405）连接，惰性气体输出管（405）设置在振动平台（2）上方。本设计发明的各部分协调工作可实现针对不同形状尺寸的铸造件进行除气，可以根据不同工况灵活选择确定需要插入液态金属的输气管数量以及插入的位置深度，根据不同工况确定管内气体的流量。

Description

一种机械铸造用液压振动除气装置

技术领域

本发明涉及一种消除高温熔融状态金属内杂质气体技术，特别是一种机械铸造用液压振动除气装置。

背景技术

针对金属铸造领域，铸造件内部气孔对零件产生极大影响，如何减低铸造件内部气孔率一直以来成为探究的热点。目前行业内常用的除气方法是在待除气的铸造金属液体内通入惰性气体，同时通过输气管对金属液体进行旋转搅拌，搅拌使通入的惰性气体形成的气泡被打碎为小体积气泡且在搅拌力作用下在液体中停留并与杂质气体气泡结合后共同逃逸到液体表面。在输气管末端安装有可自动调节角度的扇形叶片，实现在不同转速下惰性气体气泡分布均匀性不同，输气管高速转动搅拌时，末端扇形叶片受到离心力大，叶片角度增大，开口整体向上扩张，使通入金属液体的惰性气体分布更均匀。但是这种除气装置只有一条尺寸较大的输气管，输气管末端扇形叶片尺寸较大且不能改变，限制了除气装置的通用性，使一种型号设备只能用于尺寸变化范围较小的一类铸件的除气。

中国专利CN114150177A公开了一种铝合金熔炼除气设备及其除气方法，包括L形框架(1)和轨道，所述L形框架(1)的侧壁 处设置有轨道，轨道外侧设置有横梁(4)，横梁(4)处滑块插入至轨道内；所述横梁(4)顶端 固定有驱动单元(5)，驱动单元(5)处传动轴相对于横梁(4)底端为外伸状；所述横梁(4)下 方设置有气体处理装置(6)，气体处理装置(6)包括振动组件(65)，所述传动轴下方设置有 振动组件(65)，振动组件(65)顶端垂向固定有入管(62)，入管(62)通过连轴器与传动轴相 连接；所述振动组件(65)内侧设置有环形壳体(63)，环形壳体(63)的两个外伸端贯穿连接 至振动组件(65)内壁处；所述环形壳体(63)外侧对称设置有两个连接管(64)，连接管(64) 为单向导通管，连接管(64)一端贯穿连接至振动组件(65)内壁处，连接管(64)的另一端贯 穿环形壳体(63)并伸入至环形壳体(63)内；所述环形壳体(63)内设置有气泡发生器(61)，所述连接管(64)的另一端贯穿插入至气泡发生器(61)内；所述振动组件(65)底端垂向固定有排管(66)。采用了气体处理装置(6)连接石墨转子（7）进行除气。除气的铸件大小受到石墨转子（7）的限制，除气的铸件尺寸有限，效率不高。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种机械铸造用液压振动除气装置。具有采用多条输气管道，管道能够调节高度，振动效果好的特点。

本发明的技术方案：一种机械铸造用液压振动除气装置，包括有支架，支架的底座上设有振动平台，支架上部设有液压升降调节机构，支架中部设有惰性气体调控机构，液压升降调节机构的液压伸缩杆与惰性气体调控机构的惰性气体输出管连接，惰性气体输出管设置在振动平台上方。

上述的机械铸造用液压振动除气装置，所述支架包括支撑底座，支撑底座上设有振动平台安装支撑板和振动平台定位孔，所述支架上设有输气管安装支撑板、输气管安装孔、液压伸缩缸支撑板定位孔和输气管槽, 所述支架上还设有凸台、液压升降调节机构定位孔、液压升降调节机构支撑板、气瓶定位孔和气瓶支撑板。

上述的机械铸造用液压振动除气装置，所述振动平台包括振动平台底部固定支撑板，振动平台底部固定支撑板通过振动弹簧连接振动平台顶部支撑板，振动平台底部固定支撑板上设有支撑板固定螺纹孔，在振动平台顶部支撑板上设有偏心振动马达。

上述的机械铸造用液压振动除气装置，所述液压升降调节机构包括液压驱动发生器，液压驱动发生器连接液压控制器和液压管，液压管通过固定接头与液压缸连接，液压缸的液压缸固定端面设置在液压缸支撑板上，液压缸的液压伸缩杆与伸缩杆固定端面连接。

上述的机械铸造用液压振动除气装置，所述惰性气体调控机构包括惰性气体储气瓶,惰性气体储气瓶连接开关和流量调节阀及水平输气管，水平输气管连接气管连接块，气管连接块连接惰性气体输出管。

上述的机械铸造用液压振动除气装置，所述惰性气体输出管上套有复位弹簧。

上述的机械铸造用液压振动除气装置，所述惰性气体输出管为2个以上。

上述的机械铸造用液压振动除气装置，所述2个以上惰性气体输出管之间的间距为10-30厘米。

本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明装置具备如下优点：

本设计发明参考其惰性气体除气的原理，并改进了单条输气管应用范围小的弊端，设计提出液压自动控制多条惰性气体输出管道的振动除气装置，装置包括机架、振动平台、液压升降调节机构、惰性气体调控机构等部分。装置各部分协调工作可实现针对不同形状尺寸的铸造件进行除气，液压升降调节机构可以根据不同工况灵活选择确定需要插入液态金属的输气管数量以及插入的位置深度，惰性气体调控机构可以根据不同工况确定管内气体的流量，与不使用除气装置相比较，该除气装置使铸件单位体积气孔数量减少为原来的三分之一，装置各部分协调工作提高了装置的通用性。

和中国专利CN114150177A的除气设备相比：本发明能够针对不同尺寸铸件，控制液压惰性气体输出管道的插入位置和深度，机械振动平台的振动效果更好，除气的范围、效果更好，还能提高工作效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的机架结构示意图；

图3是本发明的振动平台结构示意图；

图4是本发明的液压升降调节机构结构示意图；

图5是本发明的惰性气体调控机构结构示意图。

附图标记：1-支架，2-振动平台，3-液压升降调节机构，4-惰性气体调控机构；

101-支撑底座，102-振动平台安装支撑板，103-振动平台定位孔，104-输气管安装支撑板，105-输气管安装孔，106-液压伸缩缸支撑板定位孔，107-输气管槽，108-凸台，109-液压升降调节机构定位孔，110-液压升降调节机构支撑板，112-气瓶定位孔；

201-振动平台底部固定支撑板，202-支撑板固定螺纹孔，203-振动弹簧，204-偏心振动马达，205-振动平台顶部支撑板；

301-液压驱动发生器，302-定位螺栓，303-液压控制器，304-液压管，305-固定接头，306-液压缸，307-液压缸固定端面，308-液压缸支撑板，309-液压伸缩杆，310-伸缩杆固定端面；

401-惰性气体储气瓶，402-开关和流量调节阀，403-水平输气管，404-气管连接块，405-惰性气体输出管，406-复位弹簧。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

本发明的实施例1：一种机械铸造用液压振动除气装置，参照图1至图5，包括有支架1，支架1的底座上设有振动平台2，支架1上部设有液压升降调节机构3，支架1中部设有惰性气体调控机构4，液压升降调节机构3的液压伸缩杆309与惰性气体调控机构4的惰性气体输出管405连接，惰性气体输出管405设置在振动平台2上方。

支架1底座有螺纹孔，可以根据不同工况将除气装置固定安装在工作台或地面。振动平台2安装在支架1的底座面板上，铸造除气工作时铸造模具固定在振动平台2上，以不同频率和强度振动，使惰性气体在金属液体中形成的气泡被搅动打碎，增加气泡表面总面积，惰性气体气泡表面吸附更多的杂质气体后融合为更大体积气泡，振动作用下气泡均匀浮出金属液体表面；使没有和惰性气体气泡融合的杂质气体气泡在振动作用下被击碎、体积减小、数量增多、加快速度逃逸到金属液体表面，提高除气效果。液压升降调节机构3安装在支架1上部，控制惰性气体输气管的高度和伸入金属液体的深度。惰性气体调控机构4安装在振动平台2上部、支架1的中部、液压升降调节机构3的下部，开关控制管道有无气体输出，调节控制阀门改变输出管气流量，惰性气体输出管405工作位置状态由液压升降调节机构3控制。

工作时通过固定支架1的位置确定除气装置整体的位置；铸造待除气的液态金属和模具一起装夹固定在振动平台2上；液压升降调节机构3的液压控制部分安装固定在支架1上部，液压升降调节机构3的液压伸缩杆309与惰性气体输出管405连接；除气通入液态金属的惰性气体的气瓶401固定安装在支架1底部，惰性气体调控机构4的惰性气体输出管405固定在液压升降调节机构3的下部。打开振动平台2的电源开关，调节振动频率和强度，使机械铸造待除气液态金属振动；液压升降调节机构3控制部分确定不同液压伸缩杆309的位置状态，根据不同的除气要求和需要插入液态金属的输气管数量，选择性确定液压伸缩杆309是否向下动作；调节惰性气体调控机构4的控制阀门确定不同输气管道内气体流量，对于液压升降调节机构3连接对应的不动作的输气管调节控制阀门不输出气体。振动平台2使铸造液态金属以不同频率、不同强度振动；液压升降调节机构3和惰性气体调控机构4同步作用确定插入待除气铸造液态金属的输出惰性气体的管子数量、管内气体流量、管子末端位置和伸入液态金属深度；装置整体协调动作，实现可调节振动频率和强度、液压控制惰性气体输出管道位置状态、可调节惰性气体流量的功能。一方面振动使待除气铸造液态金属内惰性气体气泡被击碎，气泡数量增多表面积增大，吸附杂质气体并和杂质气体融为一体再逃逸出液态金属的能力增强；另一方面，不同的振动频率和强度，杂质气体气泡被击碎转化为大量小体积的气泡，增加被惰性气体气泡吸附的概率，振动同时使没有被吸附的杂质气体体积变小后逃逸，达到除气的目的。

支架1实现支撑装置整体重量，确定装置在工作台上或地面的位置，为装置的其他组成机构部分提供固定安装位置。所述支架1包括支撑底座101，支撑底座101上设有振动平台安装支撑板102和振动平台定位孔103，所述支架1上设有输气管安装支撑板104、输气管安装孔105、液压伸缩缸支撑板定位孔106和输气管槽107, 所述支架1上还设有凸台108、液压升降调节机构定位孔109、液压升降调节机构支撑板110、气瓶定位孔111和气瓶支撑板112。

支架1水平放置且全部支撑底座101与工作台直接接触，在振动平台定位孔103位置加装螺栓使支架固定在工作台上。振动平台安装支撑板102用于安装固定振动平台。气瓶支撑板112通过在气瓶定位孔111中安装定位螺栓固定气瓶位置；凸台108安装固定控制输气管内气体的开关和流量调节阀402，输气管槽107允许输气管穿过、输气管安装支撑板104支撑输气管和固定复位弹簧406，输气管安装孔105允许单条输气管穿插安装；液压缸支撑板定位孔106通过安装定位螺栓固定液压缸支撑板位置。

振动平台2使待除气机械铸造液态金属在不同振动频率、不同振动强度下进行机械振动，液态金属内惰性气体气泡和杂质气体气泡的体积、数量、运动状态改变，降低液态金属内杂质气体含量。所述振动平台2包括振动平台底部固定支撑板201，振动平台底部固定支撑板201通过振动弹簧203连接振动平台顶部支撑板205，振动平台底部固定支撑板201上设有支撑板固定螺纹孔202，在振动平台顶部支撑板205上设有偏心振动马达204。

振动平台底部固定支撑板201支撑振动平台整体重量并且与支架1的振动平台安装支撑板102水平接触，穿过支撑板固定螺纹孔202安装固定螺栓将振动平台2与支架1固连为一个整体。振动弹簧203套装在振动平台底部固定支撑板201，的凸起圆柱上，弹簧上端伸入振动平台顶部支撑板205对应圆孔中，所有弹簧共同作用使振动平台顶部支撑板205保持相对稳定位置。偏心振动马达204安装固定在振动平台顶部支撑板205的对应凸起位置，振动马达204总数为4个，通电时4个偏心振动马达同时作用使振动平台2振动，振动弹簧203使振动平台顶部支撑板205在振动马达204作用下发生振动同时保持位置相对稳定状态。

液压升降调节机构3实现对每一条惰性气体输出管的控制，调节液压伸缩杆的伸缩长度改变惰性气体输出管的位置和插入液态金属的深度，根据铸件大小结合实际工况调节液压伸缩杆确定向下动作输气管数量，即液压升降调节机构3确定插入液态金属输气管数量和位置深度。所述液压升降调节机构3包括液压驱动发生器301，液压驱动发生器301连接液压控制器303和液压管304，液压管304通过固定接头305与液压缸306连接，液压缸306的液压缸固定端面307设置在液压缸支撑板308上，液压缸306的液压伸缩杆309与伸缩杆固定端面310连接。

工作时液压驱动器301改变液体压力，定位螺栓302将液压驱动发生器301和液压控制器303固定在支架1的液压升降调节机构支撑板110上，液压控制器303通过改变液压管304内液体压力确定每个液压缸的状态和对应伸缩杆的伸缩量。固定接头305将液压管304和液压缸306连接在一起。液压缸支撑板308支撑液压缸306和液压伸缩杆309的重量，液压缸支撑板308上有方形槽，槽正中间有圆孔，方形槽尺寸与液压缸固定端面307对应，圆孔尺寸与液压伸缩杆309外径对应，液压缸固定端面307通过紧定螺栓固定安装在液压缸支撑板308方形槽中，液压伸缩杆309穿过方形槽中间圆孔。伸缩杆固定端面310连接惰性气体输出管上端面。

惰性气体调控机构4实现控制每条输气管是否输出气体、输出气体的流量。所述惰性气体调控机构4包括惰性气体储气瓶401,惰性气体储气瓶401连接开关和流量调节阀402及水平输气管403，水平输气管403连接气管连接块404，气管连接块404连接惰性气体输出管405。所述惰性气体输出管405上套有复位弹簧406。

惰性气体储气瓶401通过定位螺栓安装固定在支架1的气瓶支撑板112上，开关和流量调节阀402固定安装在支架1的凸台108上，水平输气管403穿过支架1上的槽107后连接到气管连接块404；气管连接块404上端与液压伸缩杆端面310固连，气管连接块404下端连接惰性气体输出管405，输出管405通过支架1上安装孔105；复位弹簧406套装在气体输出管405外侧，弹簧上端与气管连接块404接触，弹簧下端与输气管安装支撑板104接触。工作时，调节开关和流量调节阀402控制储气瓶401中惰性气体在管路中的流量并确定不同的管路中是否有气体流通；气体输出管405通过液压伸缩杆309驱动，伸缩杆309向下动作驱动管405向下插入待除气液态金属中，伸缩杆309向上收缩，在复位弹簧406弹力作用下输气管405向上运动直至管最末端退出液态金属；伸缩杆309确定惰性气体输出管405是否向下动作插入液态金属和管插入的位置深度。

所述惰性气体输出管405为2个以上，如图示可以横纵设置3*3共计9个惰性气体输出管405，也可以根据加工部件大小调节惰性气体输出管405横纵列的数量。经试验，2个以上惰性气体输出管405之间的间距为10-30厘米较为合适。

惰性气体输出管405也可以横纵设置2*2，2*3，2*4,3*4,或4*4等方式，惰性气体输出管405之间的间距可以为10、15、20、25或30厘米不等。

综上所述，本装置主要由支架1、机械振动平台2、液压升降调节机构3、惰性气体调控机构4等部分组成，不工作时支撑液压缸306对液压伸缩杆309不产生压力，同时液压伸缩杆309对气管连接块404不产生压力，气管连接块404在复位弹簧406作用下保持稳定，惰性气体输出管405不向下位移插入待除气液态金属，输气管中无气体流通，振动平台2不振动。

除气工作时，支架1通过定位螺栓与工作平台连接在一起，保证装置整体位置和稳定。将装盛有待除气铸造金属液体的模具安装固定在机械振动平台2上面，通电使偏心振动马达204转动带动振动平台顶部支撑板205振动，通过调节振动马达的转速确定振动平台的振动频率和强度。调节液压控制器303选择确定需要工作的液压缸306和对应的液压伸缩杆309，液压伸缩杆309上下伸缩运动带动与之连接在一起的惰性气体输出管405运动，液压伸缩杆309向下伸长则使惰性气体输出管405克服复位弹簧406的弹力向下插入待除气铸造液态金属中；同时，调节液压控制器303控制需要向下伸缩的液压杆的位置和数量，使本设计除气装置可适用于不同外观形状、不同尺寸大小的铸造件。调节惰性气体调控机构4的开关和流量调节阀402控制在液压伸缩杆309作用下向下运动插入液态金属的惰性气体输出管405内惰性气体的流通与否和气流量。根据待除气铸造金属件的形状和尺寸，确定液压控制器303需要调节向下动作的液压伸缩杆309位置和数量；调节惰性气体调控机构4的控制阀门确定被向下动作的液压伸缩杆309驱动的惰性气体输出管405内气体流量。待除气的铸造金属液体内通入惰性气体同时，调节振动平台2的振动强度和频率，使金属液体中惰性气体和杂质气体气泡被击碎，气泡数量增多表面积增大，惰性气体气泡吸附杂质气体气泡融为一体再逃逸出液态金属的能力增强；杂质气体气泡被击碎转化为大量小体积的气泡，增加被惰性气体气泡吸附的概率，振动同时使没有被吸附的杂质气体体积变小后逃逸，使铸造金属液体中杂质气体含量大幅度降低。

Claims (4)

1.一种机械铸造用液压振动除气装置，包括有支架（1），其特征在于：支架（1）的底座上设有振动平台（2），支架（1）上部设有液压升降调节机构（3），支架（1）中部设有惰性气体调控机构（4），液压升降调节机构（3）的液压伸缩杆（309）与惰性气体调控机构（4）的惰性气体输出管（405）连接，惰性气体输出管（405）设置在振动平台（2）上方；所述支架（1）包括支撑底座（101），支撑底座（101）上设有振动平台安装支撑板（102）和振动平台定位孔（103），所述支架（1）上设有输气管安装支撑板（104）、输气管安装孔（105）、液压伸缩缸支撑板定位孔（106）和输气管槽（107）, 所述支架（1）上还设有凸台（108）、液压升降调节机构定位孔（109）、液压升降调节机构支撑板（110）、气瓶定位孔（111）和气瓶支撑板（112）；所述液压升降调节机构（3）包括液压驱动发生器（301），液压驱动发生器（301）连接液压控制器（303）和液压管（304），液压管（304）通过固定接头（305）与液压缸（306）连接，液压缸（306）的液压缸固定端面（307）设置在液压缸支撑板（308）上，液压缸（306）的液压伸缩杆（309）与伸缩杆固定端面（310）连接；所述惰性气体输出管（405）为2个以上；所述惰性气体输出管（405）上套有复位弹簧（406）；工作时液压驱动发生器（301）改变液体压力，定位螺栓（302）将液压驱动发生器（301）和液压控制器（303）固定在支架（1）的液压升降调节机构支撑板（110）上，液压控制器（303）通过改变液压管（304）内液体压力确定每个液压缸的状态和对应伸缩杆的伸缩量；液压缸支撑板（308）支撑液压缸（306）和液压伸缩杆（309）的重量，液压缸支撑板（308）上有方形槽，槽正中间有圆孔，方形槽尺寸与液压缸固定端面（307）对应，圆孔尺寸与液压伸缩杆（309）外径对应，液压缸固定端面（307）通过紧定螺栓固定安装在液压缸支撑板（308）方形槽中，液压伸缩杆（309）穿过方形槽中间圆孔；伸缩杆固定端面（310）连接惰性气体输出管上端面；根据待除气铸造金属件的形状和尺寸，确定液压控制器（303）需要调节向下动作的液压伸缩杆（309）位置和数量；调节惰性气体调控机构（4）的控制阀门确定被向下动作的液压伸缩杆（309）驱动的惰性气体输出管（405）内气体流量；向待除气的铸造金属液体内通入惰性气体同时，调节振动平台（2）的振动强度和频率，液压伸缩杆（309）上下伸缩运动带动与之连接在一起的惰性气体输出管（405）运动，液压伸缩杆（309）向下伸长则使惰性气体输出管（405）克服复位弹簧（406）的弹力向下插入待除气铸造金属液体中。

2.根据权利要求1所述的机械铸造用液压振动除气装置，其特征在于：所述振动平台（2）包括振动平台底部固定支撑板（201），振动平台底部固定支撑板（201）通过振动弹簧（203）连接振动平台顶部支撑板（205），振动平台底部固定支撑板（201）上设有支撑板固定螺纹孔（202），在振动平台顶部支撑板（205）上设有偏心振动马达（204）。

3.根据权利要求1所述的机械铸造用液压振动除气装置，其特征在于：所述惰性气体调控机构（4）包括惰性气体储气瓶（401）,惰性气体储气瓶（401）连接开关和流量调节阀（402）以及水平输气管（403），水平输气管（403）连接气管连接块（404），气管连接块（404）连接惰性气体输出管（405）。

4.根据权利要求1所述的机械铸造用液压振动除气装置，其特征在于：所述2个以上惰性气体输出管（405）之间的间距为10-30厘米。