CN1302875C - 一种金属型真空重力精密铸造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种金属型真空重力精密铸造方法,它首先制作金属型并按传统方法在底板上装配出铸件的型腔,其特征是:在金属型上还加工有若干气道,在金属型外部套上真空罩,然后用胶泥和泡沫塑料进行密封,由真空泵强制排气,抽真空后进行浇注金属液,边浇边抽,形成真空下的激冷工艺,待金属液完成液态收缩和凝固收缩后停止抽气,立即开型取出铸件,使铸件在固态收缩阶段自由收缩,形成成品。优点是:金属液在真空中流动性好,能形成完整的真空下的激冷工艺,金属利用率高,工艺适用性强,操作方法简单,易掌握,容易推广,可部分取代真空吸铸和低压铸造等反重力铸造方法。

Description

一种金属型真空重力精密铸造方法
技术领域
本发明属于铸造方法,尤其涉及金属型重力铸造方法。
背景技术
铸造是当今机械制造业中应用最为广泛的成形方法之一,有金属型铸造和砂型铸造等。
金属型铸造是将金属液在重力作用下注入金属模型中,冷凝成形获得铸件。其优点是:1、金属型有高的导热性和蓄热性,金属液在型内冷却速度快,有强制激冷作用,故铸件晶粒细化,组织致密,机械性能明显提高。
2、具有较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度。
3、同一种铸型可反复使用,无需另外造型,生产工序简化,效率高,改善了劳动条件和生产环境。
4、易于实现生产线连续生产。
但是金属型铸造方法是在常压下进行的,生产的铸件常出现以下缺陷:(1)因金属型本身无透气性,排气道细小,且易被涂料及金属堵塞,造成排气困难,铸件易产生气孔。(2)由于金属型激冷作用大,金属液降温快,流动性和补缩性变差,在铸件拐角等处易出现浇不足和内部疏松,也不易生产薄壁铸件,)尤其是型腔中的气体在金属液热作用下急剧膨胀,形成较大的气体反压力,在排气不畅的情况下更易产生气孔、冷隔和浇不足等铸造缺陷。(3)由于金属型无退让性,铸件在固态收缩阶段易开裂。所以对金属型的设计、内表面涂料、预热温度、浇注温度、浇注速度、开型时间等工艺参数要求严格,不易控制。
欧洲专利局了公开了“一种金属型真空铸造方法”(公开号:EP0521224A),文中披露的技术特征为:金属型8上加工有与型腔相通的若干与真空系统管路5、6、7相连的气道,浇注金属的同时抽真空,金属液凝固后停止抽气,并取出铸件,使铸件在固态收缩阶段自由收缩并形成产品。
美国专利局也公开了一种金属型真空铸造方法”(公开号:US5092390A),文中披露的主要技术特征为:在装配好的金属型外部装有罩20用于密封装配好的金属型,罩20上部留有与金属型浇口形状一致的孔,浇口杯套在孔里。
上述公开的两份专利文献在一定程度上解决了金属型在铸造过程中出现的缺陷,但不足之处都是:文中公开的金属型铸造的方法,但并不是实际意义上的“真空铸造”。所述的真空铸造都是在浇口敞开的情况下边抽真空边浇注,只是平常所说的“强制排气”,或者叫做“抽气”,仅仅是达到一定的负压状态,达不到金属型真空铸造的效果。
发明内容
本发明的目的,在于克服上述金属型铸造方法的不足,提供一种金属型真空重力精密铸造方法,。
本发明的技术方案是:1、首先制作金属型,在金属型上部加工上与型腔相通的若干气道,然后按传统方法在底板上装配出铸件的型腔。
2、在装配好的金属型外部套上真空罩,真空罩上部留有与金属型浇口杯形状一致的孔,将浇口杯套在孔里,然后用胶泥密封所有间隙,用泡沫塑料将浇口封住。
3、将真空罩的抽气孔与真空系统连接,启动真空泵,强制排气。
4、抽真空后进行浇注金属液,边浇边抽,形成真空下的激冷工艺,待金属液完成液态收缩和凝固收缩后停止抽气,立即开型取出铸件,使铸件在固态收缩阶段自由收缩,形成成品。
本发明的优点是:由于“用胶泥密封系统所有间隙”和“用泡沫塑料封闭浇口”分别进行密封,实现了真正意义上的真空铸造,取得了意想不到的技术效果,具体体现在以下几个方面:1、金属液在真空中流动性好,可适当降低浇注温度,提高凝固结晶的形核率,使铸件内部组织细化,减少铸件凝固时的壁厚效应;2、在重力、真空、激冷的共同作用下,形成完整的真空下的激冷工艺,金属液补缩充分,对小型的结构简单的铸件可不设冒口,对大中型铸件可适当减小冒口,充分利用浇口直接补缩,提高了金属利用率;3、由于强制排气,最大限度的减少了气孔、缩松等常见的铸造缺陷,提高了铸件的致密度和精度;4、工艺适用性强,适合各种合金的铸造,特别是易于氧化和疏松的金属与合金;5、操作方法简单,易掌握,容易推广,可部分取代真空吸铸和低压铸造等反重力铸造方法。
附图说明
图1是铸造空心铸件气缸套的实施例主视剖视图。
图2是铸造小型盲孔铸件的实施例主视剖视图。
图中:1——底板,2——模座,3——金属型,4——铸件,5——砂芯,6——真空罩,7——保温砂套,8——模盖,9——砂芯排气孔,10——密封胶泥,11——气道,12——真空系统,13——管道,14——手动截止阀,15——集气室,16——砂芯排气道,17——砂芯排气孔,18-顶料杆,19-金属芯。
具体实施方式
结合附图1对空心铸件实施本铸造方法作进一步说明。
在底板1上放置模座2,以模座2内孔定位,放置预制的砂芯5,以模座2凸台定位,安装垂直分型的金属型3,并将两半金属型3紧固,上端套上预制好的保温砂套7,盖上带有保温砂垫和气道11的模盖8,然后,在金属型3的外部,套上真空罩6,真空罩6上端留有比砂芯5直径大1毫米的圆孔,此圆孔套住砂芯5,其上端与模盖8上端面应留有约10毫米的空隙,最后用密封胶泥10将砂芯5与真空罩6配合的一周密封,将真空罩6下端与底板1接触的一周密封,将砂芯顶部密封。图1为底注式浇注系统,砂芯5中心设计有直浇道和下面的内浇道,在其上端预制出若干排气孔9。浇注前用锥状泡沫塑料封住直浇道的上口部(图中未画出),真空系统12中的管道13和手动截止阀14连接,启动真空系统12,打开手动截止阀14,金属型型腔内气体经气道11和集气室15抽出,使型腔内达到真空系统的真空度,这时可快速浇注,形成闭式浇铸系统,边浇注边抽气,直到浇口杯中的液面达到预定的高度为止。等金属液完成液态收缩和凝固收缩后,关闭手动截止阀14,打开真空罩6,尽快开型取出铸件4。手动截止阀14的数量可根据金属型的数量配置多个,形成循环生产线连续生产。
结合附图2对小型盲孔铸件实施本铸造方法,作进一步的说明。
在底板1上,安装金属型3,金属芯19紧固装配在金属型3的型腔内的,在内滑动装配顶料杆18上部套上垂直分型并作好冒口及浇道的模盖8,然后套上真空罩6,真空罩6上端在相应位置留有与浇口杯外轮廓形状相同的孔(方形或圆形的),配合间隙小于1毫米。真空罩6内部上顶端距模盖8上端面应有约10毫米的空隙。模盖8下端止口部分应做有气道11并与金属型3上口端的气道相通。用密封胶泥10密封真空罩6与浇口外缘间隙及真空罩6与底板1的间隙。浇注前用锥状泡沫塑料将直浇道上口封住(图中未画出),真空系统12中的管道13用接头与手动截止阀14接通,启动真空系统12,打开手动截止阀14,金属型3腔中的气体经气道11抽出,使型腔内达到真空系统的真空度,这时可快速浇注,形成闭式浇注系统,边浇注边抽气,直到浇口杯中的液面达到预定的高度为止。等腔内金属液完成液态收缩和凝固收缩后,关闭手动截止阀14,打开真空罩6,尽快开型,先打开模盖8再用顶料杆18顶出铸件4。手动截止阀14的数量可根据金属型的数量配置多个,形成循环生产线连续生产。
为了证明本发明的效果,利用本发明的技术铸造了大型柴油机用硼合金铸铁气缸套1千余件,合格率达95%以上,质量稳定,综合机械性能均比砂型铸造和离心铸造的同种产品要高。

Claims (1)

1.一种金属型真空重力精密铸造方法,它首先制作金属型,按传统方法在底板上装配出铸件的型腔,其特征是:在金属型上还加工有与型腔相通的若干气道,并按下述步骤进行:(1)在装配好的金属型外部套上真空罩,真空罩上部留有与金属型浇口杯形状一致的孔,将浇口杯套在孔里,然后用胶泥密封所有间隙,用泡沫塑料将浇口封住;(2)将真空罩的抽气孔与真空系统连接,启动真空泵,强制排气;(3)抽真空后进行浇注金属液,边浇边抽,形成真空下的激冷工艺,待金属液完成液态收缩和凝固收缩后停止抽气,立即开型取出铸件,使铸件在固态收缩阶段自由收缩,形成成品。
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