CN217595876U - 一种非大气条件下优质铝/镁合金铸件快速成型装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种非大气条件下优质铝/镁合金铸件快速成型装置，由底座、液压缸、密封罐、倾转平台、伺服电机、保温炉、铸型组成，其中：所述液压缸一端连接底座，另一端与倾转平台相连，密封罐紧固于倾转平台上方，罐体上方外接抽真空管道和保护气进气管道，保温炉通过旋转轴与炉架相连，炉架水平固定于密封罐内，旋转轴穿过密封罐与伺服电机连接，铸型位于保温炉旁边。本实用新型所述装置可以通过在真空/负压条件下倾转浇铸，降低了合金含气量，减少了浇注过程中卷气和氧化夹渣的发生，提高合金液充型能力，浇注过程合金液流速可准确控制，铸件最终在高压低温条件下快速凝固，减少了铸件缩松、缩孔缺陷，提高了铸件致密度。
Description
技术领域
本实用新型涉及优质铝/镁合金铸件成型装置，具体提供一种非大气条件下优质铝/镁合金铸件快速成型装置，可实现铸件在真空/负压等非大气条件下合金液充型并在降温加压条件下快速凝固成型的铸造方法。
背景技术
铝/镁合金铸件质量和性能与合金液质量及合金充型凝固过程息息相关，合金液含气量大会导致铸件产生针孔缺陷。传统重力铸造过程中，采用浇包将精炼完成的铝/镁合金熔体直接倾倒进入铸型直浇道内部，合金液倾倒过程与空气接触氧化，氧化物经直浇道进入型腔内部，此外，合金液在直浇道或型腔内高速流动形成湍流，从而导致卷气形成气孔，影响铸件冶金质量和机械性能。
倾转铸造是对传统重力铸造方式的改进，其特征在于，浇注过程中采用可调的倾转机构，当铸型处于水平或负角度位置，将合金液倾倒进入浇口杯内，在预先设定的浇注时间内，铸型和浇口杯共同从水平转动至垂直位置，使金属液进入型腔。由于浇口杯和铸型是同步转动，当倾转速度一定时，合金液的流量与铸型的倾转角度直接相关，无法单独调节。倾转浇注过程中，若合金液流量较大，速度较快，在铸型型腔内易形成卷气产生气孔，若合金液流速过慢，金属表面合金液与空气接触氧化，形成氧化物夹渣，甚至由于合金液降温产生冷隔。此外，传统重力铸造和倾转铸造均是利用重力完成合金液充型和凝固，铸件凝固过程补缩能力较差，易产生缩松缩孔缺陷。
因此，有必要发明一种非大气条件下优质铝/镁合金铸件快速成型装置，通过双级倾转铸造方式将合金液缓慢、连续、低紊流的注入铸型型腔内部，同时保障整个倾转充型过程在真空/负压条件下完成，减少合金液氧化，提高合金充型能力，并实现合金液加压降温快速凝固，进一步提升铸件内部质量和机械性能，实现优质铝/镁合金铸件快速成型。
实用新型内容
为解决航空机匣铸件叶片和流道表面质量问题，本实用新型提供一种非大气条件下优质铝/镁合金铸件快速成型装置，采用该装置可通过在真空/负压条件下倾转浇铸，降低合金含气量，减少浇注过程中卷气和氧化夹渣的发生，提高合金液充型能力，浇注过程合金液流速可准确控制，铸件最终在高压低温条件下快速凝固，减少了铸件缩松、缩孔缺陷，提高了铸件致密度。
本发明技术方案如下：
一种非大气条件下优质铝/镁合金铸件快速成型装置，其特征在于：由底座1、液压缸2、密封罐3、倾转平台4、伺服电机5、保温炉6、铸型7组成，其中：
所述液压缸2一端连接底座1，另一端与倾转平台4相连，密封罐3紧固于倾转平台4上方，罐体上方外接抽真空管道33和保护气进气管道32，保温炉6通过旋转轴61与炉架62相连，炉架62水平固定于密封罐3内，旋转轴61穿过密封罐3与伺服电机5连接，铸型7位于保温炉6旁边。
本实用新型通过液压缸2伸缩控制密封罐3整体旋转，并通过设置在密封罐3侧壁的伺服电机5控制罐内保温炉6旋转角度和速度，采用双级倾转方式控制合金液浇注速度。
本实用新型通过抽真空管道33抽取罐内空气实现罐内真空或负压，通过保护气进气管道32向罐内输送气化冷却介质使罐内快速降温并加压。
作为优选的技术方案：
所述密封罐3水平方向的两端分别设置罐盖34，罐盖34上设置液压锁紧装置31，罐盖34和密封罐3之间设置密封胶圈，盛满合金液的坩埚63和铸型7分别从两侧罐盖34进入罐体内部，通过液压锁紧装置31和密封胶圈实现罐盖34开闭及罐体密封，实时观察浇注状态。
所述密封罐3罐体上可设有观察口。
所述密封罐3内安装有氧气浓度传感器，实时监测抽真空和通入保护气过程中罐内氧浓度，保证罐内氧气含量下降到0.1～1％以下。
所述铸型7可为陶瓷型或砂型。
所述铸型7浇口位置连接有液位传感器，液面上升至传感器位置，控制系统接收传感器信号，控制伺服电机5回转停止浇注，同时打开保护气进气管道32，实现充型停止过程快速响应。
保温炉6和密封罐3侧向安装角位移传感器，实时检测保温炉6和密封罐3的倾转角度；保温炉6的坩埚63上方安装液面高度传感器，结合坩埚63尺寸，通过计算机软件可实时计算注入铸型7浇口的合金液流量，并精确控制合金液浇注速度。
本实用新型所述装置具体的工作步骤是：
将密封罐3两侧罐盖34打开，将熔炼完成的合金液转运至保温炉6内保温，将铸型7从另一侧送入罐内并固定，关闭两侧罐盖34并锁紧密封，开启抽真空管道33，抽出罐内空气，根据工艺要求开闭保护气进气管道32，将密封罐3内空气置换为保护气，并维持罐内真空度达到设定值，此时液压油缸顶出控制倾转平台4按固定旋转速度由水平向垂直方向倾转，与此同时，伺服电机5控制罐内保温炉6炉体倾转，将合金液按设定流速平稳注入铸型7型腔内部。最终整个铸型7处于垂直方向，此时合金液面高度上升至铸型7浇口位置，立即开启保护气进气管道32向密封罐3内喷射易挥发冷却介质，迅速增大密封罐3内气压并降低铸型7表面温度，最终使型腔内的合金液在加压低温条件下快速凝固成型。
本实用新型的有益效果体现在：
本实用新型装置结构简单，能够通过双级倾转铸造方式将合金液缓慢、连续、低紊流的注入铸型型腔内部，并保障整个倾转充型过程在真空/负压条件下完成，减少合金液氧化，提高合金充型能力，并实现合金液加压降温快速凝固，进一步提升铸件内部质量和机械性能，实现优质铝/镁合金铸件快速成型。
附图说明
图1是本实用新型所述装置外部结构正面示意图。
图2是本实用新型所述装置外部结构背面局部剖视图。
图3是本实用新型所述装置外部结构背面示意图。
附图标记：1、底座，2、液压缸，3、密封罐，4、倾转平台，5、伺服电机，6、保温炉，7、铸型，31、液压锁紧装置，32、保护气进气管道，33、抽真空管道，34、罐盖，61、旋转轴，62、炉架，63、坩埚。
具体实施方式
实施例1
如图1、2所示，一种非大气条件下优质铝/镁合金铸件快速成型装置，由底座1、液压缸2、密封罐3、倾转平台4、伺服电机5、保温炉6、铸型7组成，其中：
所述液压缸2一端连接底座1，另一端与倾转平台4相连，密封罐3紧固于倾转平台4上方，罐体上方外接抽真空管道33和保护气进气管道32，保温炉6通过旋转轴61与炉架62相连，炉架62水平固定于密封罐3内，旋转轴61穿过密封罐3与伺服电机5连接，铸型7位于保温炉6旁边，所述铸型7可为陶瓷型或砂型。
通过液压缸2伸缩控制密封罐3整体旋转，通过密封罐3侧壁伺服电机5控制罐内保温炉6旋转角度，采用双级倾转方式控制合金液浇注速度。
所述密封罐3水平方向的两端分别设置罐盖34，罐盖34上设置液压锁紧装置31，罐盖34和密封罐3之间设置密封胶圈，盛满合金液的坩埚63和铸型7分别从两侧罐盖34进入罐体内部，通过液压锁紧装置31和密封胶圈实现罐盖34开闭及罐体密封，实时观察浇注状态。
实施例2
与实施例1的不同之处在于，所述密封罐3内安装有氧气浓度传感器，实时监测抽真空和通入保护气过程中罐内氧浓度，保证罐内氧气含量下降到0.1～1％以下。
所述铸型7浇口位置连接有液位传感器，液面上升至传感器位置，控制系统接收传感器信号，控制伺服电机5回转停止浇注，同时打开保护气进气管道32，实现充型停止过程快速响应。
保温炉6和密封罐3侧向安装角位移传感器，实时检测保温炉6和密封罐3的倾转角度；保温炉6的坩埚63上方安装液面高度传感器，结合坩埚63尺寸，通过计算机软件可实时计算注入铸型7浇口的合金液流量，并精确控制合金液浇注速度。
实施例3
本实施例为某航天用壳体类铸件。铸件采用的合金为ZL205A合金，铸型7采用砂型，采用实施例2所述装置。
将密封罐3两侧罐盖34打开，将熔炼完成的ZL205A合金液转运至保温炉6内，调节炉温720℃保温，将壳体铸型7从另一侧送入罐内并固定，关闭两侧罐盖34并锁紧密封，开启抽真空管道33，抽出罐内空气，直至罐内真空度达到0.1Kpa，此时打开保护气进气管道32，将密封罐3内空气置换为氩气，并维持罐内真空度50Kpa，此时液压缸2(液压油缸)顶出控制倾转平台4按每秒10度的旋转速度由水平向垂直方向倾转，与此同时，伺服电机5控制罐内保温炉6炉体倾转，控制合金液浇注速度为2～2.5Kg/s，将合金液平稳注入铸型7型腔内部。最终整个铸型7处于垂直方向，此时合金液面高度上升至铸型7浇口位置，立即通过保护气进气管道32向密封罐3内喷射易挥发冷却介质，迅速增大密封罐3内气压至0.6MPa，并使密封罐3内温度降低至30℃以下，铸件凝固后泄压，打开密封罐3，取出铸型7，获得优质铝合金壳体铸件。
实施例4
本实施例为某航空用机匣类铸件。铸件采用的合金为WE43A合金，铸型7采用陶瓷型，采用实施例2所述装置。
将密封罐3两侧罐盖34打开，将熔炼完成的WE43A合金液转运至保温炉6内，调节炉温740℃保温，将铸型7从另一侧送入罐内并固定，关闭两侧罐盖34并锁紧密封，开启抽真空管道33，抽出罐内空气，直至罐内真空度达到50Kpa，此时打开保护气进气管道32，将密封罐3内空气置换为SF6+N2保护气，采用氧气传感器实时读取密封罐3内氧气，直至降低至0.1～0.5％，维持罐内真空度50Kpa，此时液压缸2(液压油缸)顶出控制倾转平台4按每秒10度的旋转速度由水平向垂直方向倾转，与此同时，伺服电机5控制罐内保温炉6炉体倾转，控制合金液浇注速度为1Kg/s，将合金液平稳注入铸型7型腔内部。最终整个铸型7处于垂直方向，此时合金液面高度上升至铸型7浇口位置，立即通过保护气进气管道32向密封罐3内喷射易挥发冷却介质，迅速增大密封罐3内气压至0.2MPa，并使密封罐3内温度降低至30℃以下，铸件凝固后泄压，打开密封罐3，取出铸型7，获得优质镁合金机匣铸件。
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
此外，本文省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。
Claims (9)
1.一种非大气条件下优质铝/镁合金铸件快速成型装置，其特征在于：由底座(1)、液压缸(2)、密封罐(3)、倾转平台(4)、伺服电机(5)、保温炉(6)、铸型(7)组成，其中：
所述液压缸(2)一端连接底座(1)，另一端与倾转平台(4)相连，密封罐(3)紧固于倾转平台(4)上方，罐体上方外接抽真空管道(33)和保护气进气管道(32)，保温炉(6)通过旋转轴(61)与炉架(62)相连，炉架(62)水平固定于密封罐(3)内，旋转轴(61)穿过密封罐(3)与伺服电机(5)连接，铸型(7)位于保温炉(6)旁边。
2.按照权利要求1所述非大气条件下优质铝/镁合金铸件快速成型装置，其特征在于：所述密封罐(3)水平方向的两端分别设置罐盖(34)。
3.按照权利要求2所述非大气条件下优质铝/镁合金铸件快速成型装置，其特征在于：所述罐盖(34)上设置液压锁紧装置(31)，罐盖(34)和密封罐(3)之间设置密封胶圈，通过液压锁紧装置(31)和密封胶圈实现罐盖(34)开闭及罐体密封。
4.按照权利要求1所述非大气条件下优质铝/镁合金铸件快速成型装置，其特征在于：所述密封罐(3) 罐体上设有观察口。
5.按照权利要求1所述非大气条件下优质铝/镁合金铸件快速成型装置，其特征在于：所述密封罐(3)内安装有氧气浓度传感器。
6.按照权利要求1所述非大气条件下优质铝/镁合金铸件快速成型装置，其特征在于：所述铸型(7)为陶瓷型或砂型。
7.按照权利要求1所述非大气条件下优质铝/镁合金铸件快速成型装置，其特征在于：所述铸型(7) 浇口位置连接有液位传感器。
8.按照权利要求1所述非大气条件下优质铝/镁合金铸件快速成型装置，其特征在于：保温炉(6)和密封罐(3)侧向安装角位移传感器，实时检测保温炉(6)和密封罐(3)的倾转角度。
9.按照权利要求1所述非大气条件下优质铝/镁合金铸件快速成型装置，其特征在于：保温炉(6)的坩埚(63)上方安装液面高度传感器。
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