CN117324574B - 一种真空浇铸箱及基于其实现双金属热复合铸造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种真空浇铸箱及基于其实现双金属热复合铸造工艺，属于浇铸技术领域，包括设置在真空室内的铸造箱主体，铸造箱主体由底座、铸造箱体、铸造模具、箱盖和模具盖组成，铸造模具包括转动设置在底座上的多组模具座，铸造箱体上设置有对模具座进行转动的驱动装置。本发明通过设置真空浇铸箱，在箱体内通过中置组合模具将铸造模具分为内铸造区域、外铸造区域和热合连接区域，能实现将位于两侧的双金属进行同时浇铸成型，并利用成型时的余热通过位于热合连接区域内被不断加热的连接液体实现将两个金属层贴合部分金属熔化，从而使得在对双金属进行复合时，能实现不同金属之间的同步凝固，显著的提高双金属接触面的连接强度。
Description
技术领域
本发明涉及浇铸技术领域，尤其涉及一种真空浇铸箱及基于其实现双金属热复合铸造工艺。
背景技术
将金属加热至熔化，倒入事先准备好的容器中，待冷却凝固，得出所需的逐渐该过程被称为铸造，但有些零件不同部位所需的性能不同，故根据性能的所需不同，需要将两种不同的金属铸造在一起，以满足实际使用中的需求，目前的铸造方式主要是将一种金属进行铸造成型后，再利用此金属铸件与另外一种金属熔液进行复合铸造，这种铸造方式在双金属热复合铸造中普遍适用，但是这种铸造工艺需要重复进行浇铸成型，在成型前还需要对初次金属与金属熔液的接触面进行加热，以确保连接效果，工艺复杂的同时，其简单的热复合连接方式在受到较大的力时十分容易出现双金属接触层面的开裂，此工艺限制了铸造件的使用效果，为此现提出一种真空浇铸箱及基于其实现双金属热复合铸造工艺。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术工艺复杂的同时，其简单的热复合连接方式在受到较大的力时十分容易出现双金属接触层面的开裂，此工艺限制了铸造件的使用效果的问题，而提出的一种真空浇铸箱及基于其实现双金属热复合铸造工艺，其通过设置真空浇铸箱，在箱体内通过中置组合模具将铸造模具分为内铸造区域、外铸造区域和热合连接区域，能实现将位于两侧的双金属进行同时浇铸成型，并利用成型时的余热通过位于热合连接区域内被不断加热的连接液体实现将两个金属层贴合部分金属熔化，从而使得在对双金属进行复合时，能实现金属之间的同步凝固，显著的提高双金属接触面的连接强度。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种真空浇铸箱及基于其实现双金属热复合铸造工艺，包括设置在真空室内的铸造箱主体，所述铸造箱主体由底座、铸造箱体、铸造模具、箱盖和设置在箱盖底部的模具盖组成，所述铸造模具包括转动设置在底座上的多组模具座，所述铸造箱体上设置有对模具座进行转动的驱动装置，所述模具座中间位置设置有内模具柱，所述内模具柱外部套设有外模具筒，位于外模具筒与内模具柱之间的所述模具座之间设置有中置组合模具，所述中置组合模具由外套环和设置在外套环之间的多个加热件，所述外套环与模具盖底部固定连接；
所述铸造模具以中置组合模具分割成内铸造区域、外铸造区域和热合连接区域；
所述模具盖底部设置有对外铸造区域进行注液的外注液组件，对内铸造区域进行注液的内注液组件和对热合连接区域进行注液的热合注液组件；
所述真空室内顶部设置有与箱盖连接的提升装置，所述箱盖上设置有对模具盖进行移动的液压缸，所述箱盖上设置有与外注液组件、内注液组件和热合注液组件相适配的注液漏斗。
优选地，所述驱动装置包括设置在铸造箱体上的驱动电机，所述驱动电机输出端固定连接有主链轮，所述主链轮通过传动链条连接有多个从动链轮，所述从动链轮固定连接有贯穿至铸造箱体的转动轴，所述转动轴上固定设置有蜗杆套筒，所述外模具筒外侧壁设置有与蜗杆套筒啮合连接的固定蜗轮环。
优选地，所述加热件包括开设在外套环内的竖直圆口，所述竖直圆口内滑动设置有连接盘，所述连接盘底部设置有电阻式加热棒。
优选地，所述外注液组件包括固定连接在模具盖上的外环体，所述外模具筒外侧壁设置有注液环，位于注液环处的所述外模具筒侧壁均匀开设有多个注液孔，位于外环体底部的所述模具盖上开设有对注液环进行补液的通口。
优选地，所述内注液组件包括开设在内模具柱顶部的注液口，所述注液口内壁开设有多个注液通孔，所述模具盖顶部设置有与注液口位置相对应的内环体；
所述热合注液组件包括设置在模具盖顶部的中环体，所述中环体底部开设有与外套环相适配的竖直孔。
一种基于真空浇铸箱实现双金属热复合铸造工艺，包括以下工序：熔炼金属液体、铸造模具合模、双金属离心入液、热合金属入液、铸造模具盖脱模，金属热合成型和铸件冷却脱模；
具体包括以下步骤：
S1、熔炼金属液体：根据铸造模具的性能要求，根据熔炼金属的温度要求将金属熔炼呈熔液，分别依次熔炼外层金属熔液、内层金属熔液和热合金属熔液；
S2、铸造模具合模：将熔炼后的多种金属液转移到真空室，依次将铸造模具与模具盖进行合模，将铸造箱体与箱盖进行合盖，根据铸造时所需铸造压力要求，将真空室内进行抽真空；
S3、双金属离心入液：对设置在铸造箱体上的驱动电机进行供电，驱动电机通过传动实现带动多个铸造模具进行离心转动，将外层金属熔液和内层金属熔液依次通过设置在箱盖上与外注液组件和内注液组件相适配的注液漏斗注入到内铸造区域和外铸造区域；
S4、热合金属入液：待内铸造区域和外铸造区域内的熔液初步凝固时，将热合金属熔液从热合注液组件相适配的注液漏斗中注入到热合连接区域内，并通过设置在热合连接区域内的加热件对热合金属熔液进行加热，加热经传导会使得靠近热合连接区域两侧的内铸造区域和外铸造区域内的外层铸造金属和内层铸造金属逐步熔化；
S5、铸造模具盖脱模：通过提升装置将箱盖进行开启，开启同时，通过液压缸带动模具盖保证与铸造模具之间的合模，待外层铸造金属和内层铸造金属靠近热合连接区域一侧逐步熔化时，通过液压缸带动模具盖与铸造模具进行脱模；
S6、金属热合成型：在S5中模具盖脱模过程中，原先处在外层铸造金属和内层铸造金属之间的中置组合模具被带起进行移动，处在中置组合模具内被不断进行加热的处在熔液状态的热合金属熔液填满外层铸造金属和内层铸造金属之间，并与热熔状态下的外层铸造金属和内层铸造金属进行融合，实现熔液混合凝固；
S7、铸件冷却脱模：待铸件凝固后，液压缸带动模具盖下移，通过中置组合模具施加给铸件压力，控制驱动电机带动铸造模具进行高速转动，铸件受阻与铸造模具会在转动过程中逐步分离，实现自动脱模，完成双金属铸件的铸造。
优选地，所述铸造模具在S3双金属离心入液和S4热合金属入液工序中均处在转动状态，铸造模具在转动中产生的离心力会实现对熔液内的气泡的祛除，提高铸件的密度和质量。
优选地，所述S5中提升装置带动箱盖上移的速率与液压缸带动模具盖下移的速率一致，能确保在箱盖上移的过程中模具盖时刻与铸造模具处在合模状态。
相比现有技术，本发明的有益效果为：
1、本发明通过设置真空浇铸箱，在箱体内通过中置组合模具将铸造模具分为内铸造区域、外铸造区域和热合连接区域，能实现将位于两侧的双金属进行同时浇铸成型，并利用成型时的余热通过位于热合连接区域内被不断加热的连接液体实现将两个金属层贴合部分金属熔化，从而使得在对双金属进行复合时，能实现不同金属之间的同步凝固，显著的提高双金属接触面的连接强度。
2、本发明通过利用中置组合模具将热合液进行加热对处在冷却状态的逐渐进行复合，其有效的利用了浇铸时金属液的温度，降低了现有铸件热合升温的电力需求，确保外层金属能实现凝固成型，也能确保相接触能同步凝固，提高铸件的连接应力。
附图说明
图1为本发明提出的一种真空浇铸箱的立体结构示意图；
图2为本发明提出的一种真空浇铸箱中铸造模具的结构示意图；
图3为本发明提出的一种真空浇铸箱的截面结构示意图；
图4为本发明提出的一种真空浇铸箱中外环体、内环体和中环体的位置关系示意图；
图5为本发明提出的一种真空浇铸箱中加热件与外套环的位置关系结构示意图；
图6为本发明提出的一种真空浇铸箱及基于其实现双金属热复合铸造工艺的流程示意图。
图中：1、底座；2、铸造箱体；3、主链轮；4、箱盖；5、模具盖；6、模具座；7、内模具柱；8、外模具筒；9、外套环；10、液压缸；11、注液漏斗；12、驱动电机；13、从动链轮；14、转动轴；15、固定蜗轮环；16、电阻式加热棒；17、外环体；18、注液环；19、注液口；20、内环体；21、中环体。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例，参照图1-6，一种真空浇铸箱及基于其实现双金属热复合铸造工艺，包括设置在真空室内的铸造箱主体，铸造箱主体由底座1、铸造箱体2、铸造模具、箱盖4和设置在箱盖4底部的模具盖5组成，铸造模具包括转动设置在底座1上的多组模具座6，铸造箱体2上设置有对模具座6进行转动的驱动装置；
驱动装置包括设置在铸造箱体2上的驱动电机12，驱动电机12输出端固定连接有主链轮3，主链轮3通过传动链条连接有多个从动链轮13，从动链轮13固定连接有贯穿至铸造箱体2的转动轴14，转动轴14上固定设置有蜗杆套筒，外模具筒8外侧壁设置有与蜗杆套筒啮合连接的固定蜗轮环15。
需要说明的是，在本方案中设置由驱动电机12进行驱动的铸造模具，能利用转动时铸造模具产生的离心力的作用，实现将处在浇铸中的熔液气泡进行消除，从而显著的提高浇铸的强度，并且也能实现在进行脱模时，利用离心力转动实现将浇铸后的铸件的有效脱模。
模具座6中间位置设置有内模具柱7，内模具柱7外部套设有外模具筒8，位于外模具筒8与内模具柱7之间的模具座6之间设置有中置组合模具，铸造模具以中置组合模具分割成内铸造区域、外铸造区域和热合连接区域，分别对应内部金属层、外部金属层和连接金属层；
中置组合模具由外套环9和设置在外套环9之间的多个加热件，加热件包括开设在外套环9内的竖直圆口，竖直圆口内滑动设置有连接盘，连接盘底部设置有电阻式加热棒16，电阻式加热棒16为现有技术，在此不做详细赘述，在本方案中设计为通过连接盘与外套环9实现滑动连接，能确保在外套环9向上移动时，也能保证内部的金属液能被电阻式加热棒16进行有效加热；
外套环9与模具盖5底部固定连接；铸造模具以中置组合模具分割成内铸造区域、外铸造区域和热合连接区域；
模具盖5底部设置有对外铸造区域进行注液的外注液组件，对内铸造区域进行注液的内注液组件和对热合连接区域进行注液的热合注液组件；
外注液组件包括固定连接在模具盖5上的外环体17，外模具筒8外侧壁设置有注液环18，位于注液环18处的外模具筒8侧壁均匀开设有多个注液孔，位于外环体17底部的模具盖5上开设有对注液环18进行补液的通口；
内注液组件包括开设在内模具柱7顶部的注液口19，注液口19内壁开设有多个注液通孔，模具盖5顶部设置有与注液口19位置相对应的内环体20；
热合注液组件包括设置在模具盖5顶部的中环体21，中环体21底部开设有与外套环9相适配的竖直孔。
真空室内顶部设置有与箱盖4连接的提升装置，箱盖4上设置有对模具盖5进行移动的液压缸10，箱盖4上设置有与外注液组件、内注液组件和热合注液组件相适配的注液漏斗11，注液漏斗11的设置，能满足将浇铸金属液快速注入到对应的环体内。
基于真空浇铸箱实现双金属热复合铸造工艺，包括熔炼金属液体、铸造模具合模、双金属离心入液、热合金属入液、铸造模具盖脱模，金属热合成型和铸件冷却脱模等工序；
本发明设计的工艺在具有操作时，根据铸造模具的性能要求，根据熔炼金属的温度要求将金属熔炼成熔液，分别依次熔炼外层金属熔液、内层金属熔液和热合金属熔液；
将熔炼后的多种金属液转移到真空室，真空室为现有技术，在此不做详细赘述，依次将铸造模具与模具盖5进行合模，将铸造箱体2与箱盖4进行合盖，根据铸造时需铸造压力要求，将真空室内进行抽真空；
对设置在铸造箱体2上的驱动电机12进行供电，驱动电机12通过传动实现带动多个铸造模具进行离心转动，将外层金属熔液和内层金属熔液依次通过设置在箱盖4上与外注液组件和内注液组件相适配的注液漏斗11注入到内铸造区域和外铸造区域；
进一步地，铸造模具双金属离心入液和热合金属入液工序中均处在转动状态，铸造模具在转动中产生的离心力会实现对熔液内的气泡的祛除，提高铸件的密度和质量。
待内铸造区域和外铸造区域内的熔液初步凝固时，将热合金属熔液从热合注液组件相适配的注液漏斗11中注入到热合连接区域内，并通过设置在热合连接区域内的加热件对热合金属熔液进行加热，加热经传导会使得靠近热合连接区域两侧的内铸造区域和外铸造区域内的外层铸造金属和内层铸造金属逐步熔化；
巧妙的利用了浇铸时金属液的温度，降低了现有铸件热合升温的电力需求；
通过提升装置将箱盖4进行开启，开启同时，通过液压缸10带动模具盖5保证与铸造模具之间的合模，待外层铸造金属和内层铸造金属靠近热合连接区域一侧逐步熔化时，通过液压缸10带动模具盖5与铸造模具进行脱模；
在箱体内通过中置组合模具将铸造模具分为内铸造区域、外铸造区域和热合连接区域，能实现将位于两侧的双金属进行同时浇铸成型，并利用成型时的余热通过位于热合连接区域内被不断加热的连接液体实现将两个金属层贴合部分金属熔化，从而使得在对双金属进行复合时，能实现金属之间的同步凝固，显著的提高双金属接触面的连接强度。
进一步地，提升装置带动箱盖4上移的速率与液压缸10带动模具盖5下移的速率一致，能确保在箱盖4上移的过程中模具盖5时刻与铸造模具处在合模状态。
模具盖5脱模过程中，原先处在外层铸造金属和内层铸造金属之间的中置组合模具被带起进行移动，处在中置组合模具内被不断进行加热的处在熔液状态的热合金属熔液填满外层铸造金属和内层铸造金属之间，并与热熔状态下的外层铸造金属和内层铸造金属进行融合，实现熔液混合凝固；
待铸件凝固后，液压缸10带动模具盖5下移，通过中置组合模具施加给铸件压力，控制驱动电机12带动铸造模具进行高速转动，铸件受阻与铸造模具会在转动过程中逐步分离，实现自动脱模，完成双金属铸件的铸造。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种真空浇铸箱，包括设置在真空室内的铸造箱主体，其特征在于，所述铸造箱主体由底座(1)、铸造箱体(2)、铸造模具、箱盖(4)和设置在箱盖(4)底部的模具盖(5)组成，所述铸造模具包括转动设置在底座(1)上的多组模具座(6)，所述铸造箱体(2)上设置有对模具座(6)进行转动的驱动装置，所述模具座(6)中间位置设置有内模具柱(7)，所述内模具柱(7)外部套设有外模具筒(8)，位于外模具筒(8)与内模具柱(7)之间的所述模具座(6)之间设置有中置组合模具，所述中置组合模具由外套环(9)和设置在外套环(9)之间的多个加热件，所述外套环(9)与模具盖(5)底部固定连接；
所述铸造模具以中置组合模具分割成内铸造区域、外铸造区域和热合连接区域；
所述模具盖(5)底部设置有对外铸造区域进行注液的外注液组件，对内铸造区域进行注液的内注液组件和对热合连接区域进行注液的热合注液组件；
所述真空室内顶部设置有与箱盖(4)连接的提升装置，所述箱盖(4)上设置有对模具盖(5)进行移动的液压缸(10)，所述箱盖(4)上设置有与外注液组件、内注液组件和热合注液组件相适配的注液漏斗(11)。
2.根据权利要求1所述的一种真空浇铸箱，其特征在于，所述驱动装置包括设置在铸造箱体(2)上的驱动电机(12)，所述驱动电机(12)输出端固定连接有主链轮(3)，所述主链轮(3)通过传动链条连接有多个从动链轮(13)，所述从动链轮(13)固定连接有贯穿至铸造箱体(2)的转动轴(14)，所述转动轴(14)上固定设置有蜗杆套筒，所述外模具筒(8)外侧壁设置有与蜗杆套筒啮合连接的固定蜗轮环(15)。
3.根据权利要求1所述的一种真空浇铸箱，其特征在于，所述加热件包括开设在外套环(9)内的竖直圆口，所述竖直圆口内滑动设置有连接盘，所述连接盘底部设置有电阻式加热棒(16)。
4.根据权利要求1所述的一种真空浇铸箱，其特征在于，所述外注液组件包括固定连接在模具盖(5)上的外环体(17)，所述外模具筒(8)外侧壁设置有注液环(18)，位于注液环(18)处的所述外模具筒(8)侧壁均匀开设有多个注液孔，位于外环体(17)底部的所述模具盖(5)上开设有对注液环(18)进行补液的通口。
5.根据权利要求1所述的一种真空浇铸箱，其特征在于，所述内注液组件包括开设在内模具柱(7)顶部的注液口(19)，所述注液口(19)内壁开设有多个注液通孔，所述模具盖(5)顶部设置有与注液口(19)位置相对应的内环体(20)；
所述热合注液组件包括设置在模具盖(5)顶部的中环体(21)，所述中环体(21)底部开设有与外套环(9)相适配的竖直孔。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种基于真空浇铸箱实现双金属热复合铸造工艺，其特征在于，包括以下工序：熔炼金属液体、铸造模具合模、双金属离心入液、热合金属入液、铸造模具盖脱模，金属热合成型和铸件冷却脱模；
具体包括以下步骤：
S1、熔炼金属液体：根据铸造模具的性能要求，根据熔炼金属的温度要求将金属熔炼成熔液，分别依次熔炼外层金属熔液、内层金属熔液和热合金属熔液；
S2、铸造模具合模：将熔炼后的多种金属液转移到真空室，依次将铸造模具与模具盖(5)进行合模，将铸造箱体(2)与箱盖(4)进行合盖，根据铸造时所需铸造压力要求，将真空室内进行抽真空；
S3、双金属离心入液：对设置在铸造箱体(2)上的驱动电机进行供电，驱动电机通过传动实现带动多个铸造模具进行离心转动，将外层金属熔液和内层金属熔液依次通过设置在箱盖(4)上与外注液组件和内注液组件相适配的注液漏斗(11)注入到内铸造区域和外铸造区域；
S4、热合金属入液：待内铸造区域和外铸造区域内的熔液初步凝固时，将热合金属熔液从热合注液组件相适配的注液漏斗(11)中注入到热合连接区域内，并通过设置在热合连接区域内的加热件对热合金属熔液进行加热，加热经传导会使得靠近热熔连接区域两侧的内铸造区域和外铸造区域内的外层铸造金属和内层铸造金属逐步熔化；
S5、铸造模具盖脱模：通过提升装置将箱盖(4)进行开启，开启同时，通过液压缸(10)带动模具盖(5)保证与铸造模具之间的合模，待外层铸造金属和内层铸造金属靠近热合连接区域一侧逐步熔化时，通过液压缸(10)带动模具盖(5)与铸造模具进行脱模；
S6、金属热合成型：在S5中模具盖(5)脱模过程中，原先处在外层铸造金属和内层铸造金属之间的中置组合模具被带起进行移动，处在中置组合模具内被不断进行加热的处在熔液状态的热合金属熔液填满外层铸造金属和内层铸造金属之间，并与热熔状态下的外层铸造金属和内层铸造金属进行融合，实现熔液混合凝固；
S7、铸件冷却脱模：待铸件凝固后，液压缸(10)带动模具盖(5)下移，通过中置组合模具施加给铸件压力，控制驱动电机(12)带动铸造模具进行高速转动，铸件受阻与铸造模具会在转动过程中逐步分离，实现自动脱模，完成双金属铸件的铸造。
7.根据权利要求6所述的一种基于真空浇铸箱实现双金属热复合铸造工艺，其特征在于，所述铸造模具在S3双金属离心入液和S4热合金属入液工序中均处在转动状态，铸造模具在转动中产生的离心力会实现对熔液内的气泡的祛除，提高铸件的密度和质量。
8.根据权利要求7所述的一种基于真空浇铸箱实现双金属热复合铸造工艺，其特征在于，所述S5中提升装置带动箱盖(4)上移的速率与液压缸(10)带动模具盖(5)下移的速率一致，能确保在箱盖(4)上移的过程中模具盖(5)时刻与铸造模具处在合模状态。
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