CN117505818A - 一种多功能反重力铸造设备及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能反重力铸造设备及其应用方法，本发明提供了一种多功能反重力铸造设备，设备包括装卸载工位、驱动基座、上室筒体、熔炼室、真空截止阀、气路控制系统、电控系统。本发明可以实现真空吸铸、离心真空吸铸、低压真空铸造和重力铸造功能，适用于高温合金、铝合金、镁合金以及铜合金等不同合金体系，该设备能够满足特种铸造工艺要求，实现不同合金体系的的熔模铸造。

Description

一种多功能反重力铸造设备及其应用方法

技术领域

本发明专利属于反重力铸造领域，具体涉及一种多功能反重力铸造设备及其应用方法。

背景技术

反重力铸造是特种铸造领域中的适应范围广，铸件质量高的一种铸造工艺。反重力铸造设备具备多种工艺，分别是低压铸造、差压铸造、调压铸造、真空吸铸等等。离心真空吸铸技术是将离心铸造和真空吸铸结合在一起，真空负压充型的同时，吸铸室旋转，金属液在离心力作用下充型并凝固。离心真空吸铸技术兼有离心铸造补缩能力强和真空吸铸充型能力优良的特点，相比单纯的真空吸铸和离心铸造方法，离心真空吸铸技术显著提高了金属液的充型和补缩能力，而且铸件组织致密，缩松及缩孔缺陷较少，广泛由于熔模铸造中，在薄壁铸件生产中具有较大优势和广阔的应用前景。

目前，美国希钦拿制造公司在CN02813351.X号中国专利上提出了一种逆重力的离心铸造。该专利主要针对熔模铸造，且该专利无法快速地使吸铸室实现横向移动、纵向移动、倾转和旋转等动作，以及各动作间的自由切换，工作效率低，且其功能单一，无法应用于反重力铸造中的多种铸造方式中。

因此，本文提出一种多功能反重力铸造设备及其应用方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种多功能反重力铸造设备及其应用方法，本发明可用于从铝合金到铜合金以及黑色金属的熔炼到铸造，可以实现不同合金体系的真空吸铸、离心真空铸造和真空低压铸造等的生产。

为了达到上述技术效果，本发明的第一目的在于提供一种多功能反重力铸造设备，包括装卸载工位、驱动基座、上室筒体、熔炼室、真空截止阀、气路控制系统、电控系统，所述的装卸载工位设置在驱动基座侧面，上室筒体活动安装在驱动基座的驱动端且下端安装有管道，熔炼室安装在上室筒体的下方，真空截止阀安装在熔炼室的顶部且可通过管道与上室筒体连通，气路控制系统还包括真空控制系统、保护气体（正压）控制系统，并通过管线分别与上室筒体、熔炼室连接，真空控制系统中的真空管头与上室筒体旋转部位采用动密封连接，电控系统通过电信连接并控制驱动基座、上室筒体、熔炼室、真空截止阀、气路控制系统。

作为优选，所述的驱动基座还包括桁架装置、旋转装置，上室筒体可拆卸安装在桁架装置的可移动装置上、或可拆卸安装在旋转装置上，桁架装置与旋转装置还设置有水平移动、旋转、上下、倾转的限位开关。

作为优选，所述的上室筒体的底端设置有升液管，底端内侧设置有内台阶，内台阶和升液管法兰之间用石棉垫圈密封；上室筒体和筒盖接触面设置有密封槽，密封槽内放置有O型密封圈。

作为优选，所述的真空控制系统还包括真空缓冲罐、真空压力表、扩散泵、罗茨泵、机械泵，真空缓冲罐输出端通过管线分别与电控系统、上室筒体、熔炼室连接，真空缓冲罐驱动端通过管线与扩散泵、罗茨泵、机械泵连接且连接管线上安装有真空压力表。

作为优选，所述的保护气体（正压）控制系统还包括安全泄压阀、储气罐、压力表、集装减压阀、气瓶，安全泄压阀安装在储气罐上，储气罐的输出端通过管线分别与电控系统、上室筒体、熔炼室连接，储气罐的驱动端通过管线与气瓶连接且连接管线上安装有压力表、集装减压阀。

本发明的第二目的在于提供一种多功能反重力铸造设备应用于真空吸铸的铸造中。

本发明的第三目的在于提供一种多功能反重力铸造设备应用于离心真空吸铸的铸造中。

本发明的第四目的在于提供一种多功能反重力铸造设备应用于低压真空铸造的铸造中。

本发明的第五目的在于提供一种多功能反重力铸造设备应用于重力铸造的铸造中。

本发明的有益效果是：

本发明是为离心真空吸铸的铸造设备，该设备能方便快捷地实现离心真空吸铸工艺中吸铸室的横向移动、纵向移动、倾转和旋转等动作，以及各动作间的自由切换，并且该设备适用于铝合金，铜合金以及黑色金属的铸造；该设备还可以应用于不同合金体系的真空吸铸、离心真空吸铸、低压真空铸造和重力铸造的生产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，本领域技术人员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的附图。

图1是本发明的多功能反重力铸造设备示意图-桁架结构；

图2是本发明的图1的俯视图；

图3是本发明的多功能反重力铸造设备示意图-旋转结构；

图4是本发明的图1的俯视图；

1—装卸载工位、201—桁架装置、202—旋转装置、3—熔炼室、4—真空截止阀、5—上室筒体、6—真空控制系统、601—真空缓冲罐、602—真空压力表、603—扩散泵、604—罗茨泵、605—机械泵、7—保护气体（正压）控制系统、701—安全泄压阀、702—储气罐、703—压力表、704—集装减压阀、705—气瓶、8—电控系统。

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。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

在本发明中现有技术存在以下问题：因为现有技术中无法快速地使吸铸室实现横向移动、纵向移动、倾转和旋转等动作，以及各动作间的自由切换，工作效率低，且其功能单一，无法应用于反重力铸造中的多种铸造方式中。

所以，如图1至图4所示，发明人提供了本发明的第一目的在于提供一种多功能反重力铸造设备，包括装卸载工位1、驱动基座、上室筒体5、熔炼室3、真空截止阀4、气路控制系统、电控系统8，所述的装卸载工位1设置在驱动基座侧面，上室筒体5活动安装在驱动基座的驱动端且下端安装有管道，熔炼室3安装在上室筒体5的下方，真空截止阀4安装在熔炼室3的顶部且可通过管道与上室筒体5连通，气路控制系统还包括真空控制系统6、保护气体（正压）控制系统7，并通过管线分别与上室筒体5、熔炼室3连接，真空控制系统6中的真空管头与上室筒体5旋转部位采用动密封连接，电控系统8通过电信连接并控制驱动基座、上室筒体5、熔炼室3、真空截止阀4、气路控制系统；

其原理与效果为：该设备安装在驱动基座上室筒体5可以采用旋转方式或者桁架方式，与熔炼部分组成不同形式的多功能反重力铸造系统；熔炼室3与真空控制系统6相连接，采用感应熔炼，可在真空环境或者保护气氛下完成高温合金、铝合金、镁合金、铜合金等不同合金体系的熔炼；电控系统8通过界面参数设置以及真空控制柜和保护气体（正压）气控柜的有效调节真空度、熔炼室3压力、上室压力以及旋转速度等工艺参数，实现从高温合金、铝合金、铜合金以及镁合金等不同合金体系的反重力铸造。

其中的驱动基座还包括桁架装置201、旋转装置202，上室筒体5可拆卸安装在桁架装置201的可移动装置上、或可拆卸安装在旋转装置202上，桁架装置201与旋转装置202还设置有水平移动、旋转、上下、倾转的限位开关；该结构采用电机驱动和液压油缸驱动方式，以及各装置间协调配合，能有效地完成多功能反重力铸造设备各个动作的实现和各动作间的自由切换；其中的限位开关保证装置的安全运行。

其中的上室筒体5的底端设置有升液管，底端内侧设置有内台阶，内台阶和升液管法兰之间用石棉垫圈密封；上室筒体5和筒盖接触面设置有密封槽，密封槽内放置有O型密封圈，完成筒体与筒盖之间的密封。

其中的真空控制系统6还包括真空缓冲罐601、真空压力表602、扩散泵603、罗茨泵604、机械泵605，真空缓冲罐601输出端通过管线分别与电控系统8、上室筒体5、熔炼室3连接，真空缓冲罐601驱动端通过管线与扩散泵603、罗茨泵604、机械泵605连接且连接管线上安装有真空压力表602。

其中的保护气体（正压）控制系统7还包括安全泄压阀701、储气罐702、压力表703、集装减压阀704、气瓶705，安全泄压阀701安装在储气罐702上，储气罐702的输出端通过管线分别与电控系统8、上室筒体5、熔炼室3连接，储气罐702的驱动端通过管线与气瓶705连接且连接管线上安装有压力表703、集装减压阀704。

实施例2

本发明的第二目的在于提供一种多功能反重力铸造设备应用于真空吸铸中，具体包括以下步骤：

S1、将高温合金K4169母材放入感应熔炼坩埚，打开与真空熔炼室3相连接的阀门抽真空，真空度在15Pa左右打开熔炼电源，加热至1450℃左右进行熔炼；

S2、同时，进行模壳准备。将筒体移至装卸载工位1，将预热好的升液管、模壳以及耐热密封垫依次至于筒体吸铸室下端内台阶上，先放置石棉垫圈后再放入升液管，在升液管法兰上沿再放置石棉垫圈，将熔模铸型放置于石棉垫圈之上；

S3、筒体上升，填埋石英砂，合上上室筒体5上盖；

S4、将上室筒体5移动至加热炉上空，上室筒体5下降；上室筒体5与真空截止阀4管道连接密封；

S5、高温合金熔炼结束，通入氩气进行保护，使熔炼室3内压力与大气压等值；

S6、打开真空截止阀4，上室筒体5与熔炼室3贯通；

S7、提升坩埚至浇铸位置；

S8、启动真空吸铸，控制系统控制真空控制柜内阀门对上室筒体5进行压力按照设定工艺进行控制，完成真空吸铸，并进行保压凝固，待合金完全凝固后，打开泄压阀，卸掉压力；

S9、压力卸除完毕后，打开上室筒体5与真空截止阀4管道连接密封，筒体上升，将筒体移至装卸载工位1，打开盖子，筒体倾转，将筒体内的铸件连同升液管、石英砂一同倾倒至工位砂箱内。

实施例3

本发明的第三目的在于提供一种多功能反重力铸造设备应用于离心真空吸铸中，具体包括以下步骤：

S1、将高温合金K4169母材放入感应熔炼坩埚，打开与真空熔炼室3相连接的阀门抽真空，真空度在15Pa左右打开熔炼电源，加热至1450℃左右进行熔炼；

S2、同时，进行模壳准备。将上室筒体5移至装卸载工位1，将预热好的升液管、模壳以及耐热密封垫依次至于筒体吸铸室下端内台阶上，先放置石棉垫圈后再放入升液管，在升液管法兰上沿再放置石棉垫圈，将熔模铸型放置于石棉垫圈之上；

S3、上室筒体5上升，填埋石英砂，合上筒体上盖；

S4、将上室筒体5移动至加热炉上空，筒体下降，到达离心真吸铸限位停止下降；

S5、高温合金熔炼结束，通入氩气进行保护，使熔炼室3内压力与大气压等值；

S6、打开真空截止阀4，筒体内上室与熔炼室3贯通；

S7、提升坩埚至浇铸位置；

S8、根据工艺需要设定离心转速以及离心启动时间运行时间等工艺参数，启动真空吸铸，对筒体上室进行压力控制，同时系统根据设定参数自动启动离心电机，完成离心真空吸铸，并进行保压凝固，待合金完全凝固后，卸掉压力；

S9、压力卸除完毕后，打开筒体与真空截止阀4管道连接密封，筒体上升，将筒体移至装卸载工位1，打开盖子，筒体倾转，将筒体内的铸件连同升液管、石英砂一同倾倒至工位砂箱内。

实施例4

本发明的第四目的在于提供一种多功能反重力铸造设备应用于低压真空铸造中，具体包括以下步骤：

S1、将高温合金K4169母材放入感应熔炼坩埚，打开与真空熔炼室3相连接的阀门抽真空，真空度在15Pa左右打开熔炼电源，加热至1450℃左右进行熔炼；

S2、同时，进行模壳准备。将筒体移至装卸载工位1，将预热好的升液管、模壳以及耐热密封垫依次至于上室筒体5吸铸室下端内台阶上，先放置石棉垫圈后再放入升液管，在升液管法兰上沿再放置石棉垫圈，将熔模铸型放置于石棉垫圈之上；

S3、上室筒体5上升，填埋石英砂，合上筒体上盖；

S4、将上室筒体5移动至加热炉上空，筒体下降，筒体与真空截止阀4管道连接密封；

S5、密封确认后，开启上室筒体5真空管道，对上室筒体5抽真空，当上室筒体5真空度与熔炼室3真空度一致时，关闭真空管道阀门，开启真空截止阀4，上室筒体5与熔炼室3贯通；

S6、高温合金熔炼结束，提升坩埚至浇铸位置；

S7、启动真空低压铸造控制程序，控制程序通过控制正压控制柜内阀门对熔炼室3内压力进行调节，按照设定工艺完成真空低压铸造过程，待保压凝固后，系统自动卸掉压力；

S8、压力卸除完毕后，打开筒体与真空截止阀4管道连接密封，上室筒体5上升，将上室筒体5移至装卸载工位1，打开盖子，筒体倾转，将筒体内的铸件连同升液管、石英砂一同倾倒至工位砂箱内。

实施例5

本发明的第五目的在于提供一种多功能反重力铸造设备应用于重力铸造中，具体包括以下步骤：

S1、将重力浇铸模壳放置于熔炼室3重力浇铸工位，并做好固定以及防护；

S2、将高温合金K4169母材放入感应熔炼坩埚，打开与真空熔炼室3相连接的阀门抽真空，真空度在15Pa左右打开熔炼电源，加热至1450℃左右进行熔炼；

S3、高温合金熔炼结束，倾转坩埚，坩埚内合金液通过转交包进入模壳，完成重力浇铸；

S4、待铸件达到工艺冷却条件后，打开泄压阀对熔炼室3进行泄压，内外压力平衡后开启前门，移出铸件，完成重力浇铸。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种多功能反重力铸造设备，包括装卸载工位、驱动基座、上室筒体、熔炼室、真空截止阀、气路控制系统、电控系统，其特征在于：所述的装卸载工位设置在驱动基座侧面，上室筒体活动安装在驱动基座的驱动端且下端安装有管道，熔炼室安装在上室筒体的下方，真空截止阀安装在熔炼室的顶部且可通过管道与上室筒体连通，气路控制系统还包括真空控制系统、保护气体（正压）控制系统，并通过管线分别与上室筒体、熔炼室连接，真空控制系统中的真空管头与上室筒体旋转部位采用动密封连接，电控系统通过电信连接并控制驱动基座、上室筒体、熔炼室、真空截止阀、气路控制系统。

2.根据权利要求1所述的一种多功能反重力铸造设备，其特征在于：所述的驱动基座还包括桁架装置、旋转装置，上室筒体可拆卸安装在桁架装置的可移动装置上、或可拆卸安装在旋转装置上，桁架装置与旋转装置还设置有水平移动、旋转、上下、倾转的限位开关。

3.根据权利要求1所述的一种多功能反重力铸造设备，其特征在于：所述的上室筒体的底端设置有升液管，底端内侧设置有内台阶，内台阶和升液管法兰之间用石棉垫圈密封；上室筒体和筒盖接触面设置有密封槽，密封槽内放置有O型密封圈。

4.根据权利要求1所述的一种多功能反重力铸造设备，其特征在于：所述的真空控制系统还包括真空缓冲罐、真空压力表、扩散泵、罗茨泵、机械泵，真空缓冲罐输出端通过管线分别与电控系统、上室筒体、熔炼室连接，真空缓冲罐驱动端通过管线与扩散泵、罗茨泵、机械泵连接且连接管线上安装有真空压力表。

5.根据权利要求1所述的一种多功能反重力铸造设备，其特征在于：所述的保护气体（正压）控制系统还包括安全泄压阀、储气罐、压力表、集装减压阀、气瓶，安全泄压阀安装在储气罐上，储气罐的输出端通过管线分别与电控系统、上室筒体、熔炼室连接，储气罐的驱动端通过管线与气瓶连接且连接管线上安装有压力表、集装减压阀。

6.根据权利要求1或5任意一项所述的一种多功能反重力铸造设备应用于真空吸铸的铸造中。

7.根据权利要求1或5任意一项所述的一种多功能反重力铸造设备应用于离心真空吸铸的铸造中。

8.根据权利要求1或5任意一项所述的一种多功能反重力铸造设备应用于低压真空铸造的铸造中。

9.根据权利要求1或5任意一项所述的一种多功能反重力铸造设备应用于重力铸造的铸造中。