专利名称：金属型调压铸造设备的制作方法
技术领域：
本发明应用于金属型反重力铸造领域，涉及金属型调压铸造设备，该金属型调压铸造设备配有金属型开合型机械机构，能够实现针对金属型的调压铸造功能。
背景技术：
众所周知，金属型铸造是指将金属液用重力浇注法浇入金属型，以获得铸件的一种铸造方法。金属型铸造铸件具有表面质量优良、尺寸精度较高、内部组织致密、机械性能佳、生产效率较高等优点，故而金属型铸造被广泛应用于铝合金等有色合金铸件生产。尽管金属型铸造具备上述优点，然而，采用重力浇注法浇入金属型获得的铸件，仍然存在一些难以解决的技术问题。例如，对于外形结构复杂而不利于补缩的铸件，若采用金属型铸造，其浇注系统的设计就受到了铸件结构条件的制约，难以最终获得符合技术要求·的合格铸件。此种情形下，基于金属型，通过低压铸造或差压铸造等反重力铸造方法进行浇注成形，可以有效解决一部分不利于补缩的铸件的成形问题，此外，反重力铸造方法可以更进一步改善铸件的内部质量。但是，对于结构极其复杂且内部质量要求极高的铸件，如一些航空发动机燃油系统的壳体类铸件，即使采用低压铸造或差压铸造方法，最终也难以获得符合技术要求的合格铸件，这就需要应用更加先进的铸造技术方法，以解决此类铸件的成形及内部质量问题。调压铸造是一种较常规低压铸造及差压铸造更为先进的反重力铸造技术，调压铸造技术是在常规差压铸造技术基础上发展起来的一种反重力铸造技术，其主要工艺优势包括真空熔炼与保温、负压充型、正压差凝固等。调压铸造技术是目前国内外生产以铝合金为代表的有色合金铸件，特别是针对航空航天行业高质量要求的复杂铸件的最先进的铸造成形技术。参阅图I，现有的调压铸造设备通常为由上罐体I和下罐体3组成的两段罐体式结构，两段罐体之间通过锁紧环分开和锁紧；上罐体I内有位于中隔板4上的砂型或熔模铸造模壳；下罐体3内有保温坩埚9，升液管8 一端插入保温坩埚9的液体中，另一端与上罐体I的砂型或熔模铸造模壳内部连通。工作时，通过分别控制上罐体I和下罐体3腔内压力，实现调压铸造。但是，上述设备无法设置金属型铸造所必需的开合型机械机构，仅能应用与不需要开合型机械机构的砂型、熔模铸造模壳等，因而无法实现调压铸造技术与金属型的结合应用。故而，现有应于金属型应用调压铸造技术生产铸件的设备尚属于该技术领域的空白。
发明内容
本发明的目的是，为了解决现有技术无法实现调压铸造技术与金属型的结合的不足，本发明提供一种金属型调压铸造设备，该设备具有能够对金属型开合型的机械机构，能够实现金属型与调压铸造技术的结合应用，进而实现基于金属型应用调压铸造技术，生产外形结构极其复杂且内部质量要求极高的铸件。
本发明的技术方案是参阅图2，一种金属型调压铸造设备，依次包括上罐体I、中罐体2和下罐体3，上罐体I和中罐体2之间、中罐体2和下罐体3之间分别通过上锁紧环14和下锁紧环15实现锁紧和分开；所述中罐体2底部有中隔板4，所述中隔板4将中罐体2和下罐体3分割为两个空腔；金属型模壳置于中隔板4上且其上端与中罐体2上端齐平；金属型模具7与水平开合型机构5连接；所述水平开合型机构5贯穿中罐体2侧壁；下罐体3内的保温坩埚9内是金属液；升液管8通过中隔板4上的贯通孔将金属液和金属型模壳的浇口连通；上罐进气阀11和上罐排气阀10实现上罐体I的气压控制；下罐进气阀13和下罐排气阀12实现下罐体3的气压控制。所述的金属型调压铸造设备，在需要顶部抽芯的时候，还有与金属型模具7顶部连接的垂直开合型机构6 ;所述垂直开合型机构6贯穿上罐体I顶部。上述金属型调压铸造设备中的三段罐体，即上罐体I、中罐体2和下罐体3的制造安装均按照压力容器技术标准执行，结构尺寸可根据需要确定，以用于实现调压铸造的工 艺过程。本发明的有益效果是本发明提供的金属型调压铸造设备，为实现金属型的开合型，在中罐体上安装了用于金属型开合型的机械机构，该机械机构的特征在于，可以实现水平方向的开合型与垂直方向的开合型，开合型动作均由液压系统的液压油缸驱动，其中水平开合型机构链接在中罐体中部，垂直开合型机构链接在上罐体顶部。用于驱动开合型机构的液压缸固定在罐体外，通过动密封连杆链接罐体内部的铸型安装连接板。该金属型调压铸造设备解决现有技术无法实现调压铸造技术与金属型的结合的不足，能够实现金属型与调压铸造技术的结合应用，进而实现基于金属型应用调压铸造技术，生产外形结构极其复杂且内部质量要求极高的铸件。
图I是表示现有调压铸造设备上、下两段式罐体主机系统结构的示意图；图2是表示本发明的金属型调压铸造设备的各系统组成的示意图。图3是表示本发明的金属型调压铸造设备的三段式罐体主机系统结构的示意图；具体实施实例以下，参照
根据本发明的金属型调压铸造设备的几种具体实施方式
。实施例一参阅图2，本实施例给出一种应用本发明提供的金属型调压铸造设备进行金属型调压铸造的应用实例。本实施例中的金属型调压铸造设备，依次包括上罐体I、中罐体2和下罐体3，上罐体I和中罐体2之间、中罐体2和下罐体3之间分别通过上锁紧环14和下锁紧环15实现锁紧和分开；所述中罐体2底部有中隔板4，所述中隔板4将中罐体2和下罐体3分割为两个空腔；金属型模壳置于中隔板4上且其上端与中罐体2上端齐平；金属型模具7与水平开合型机构5连接；所述水平开合型机构5贯穿中罐体2侧壁；由于本实施例需要顶部抽芯，因此同时有与金属型模具7顶部连接的垂直开合型机构6 ;所述垂直开合型机构6贯穿上罐体I顶部；下罐体3内的保温坩埚9内是作为本实施例中铸造材料的铝液；升液管8通过中隔板4上的贯通孔将铝液和金属型模壳的浇口连通；上罐进气阀11和上罐排气阀10实现上罐体I的气压控制；下罐进气阀13和下罐排气阀12实现下罐体3的气压控制。使用本实施例中的金属型调压铸造设备进行金属型调压铸造时，可按照下述工艺流程执行首先将熔炼好的铝液倒入保温坩埚9内，装入升液管8后对铝液进行保温。此时，将中罐体2与下罐体3对准后通过下锁紧环15锁紧密封后，按照水平开合型机构5的开型方向打开该开合型机构，开始进行金属型模具7安装。金属型模具7安装时，将金属型模具7的浇口与升液管8对正，随后将金属型模具7与水平开合型机构5连接起来，同时将金属型模具7与垂直开合型机构6连接起来。待金属型模具7与水平开合型机构5和垂直开合型机构6连接完毕后，合型到位。将上罐体I与中罐体2对准锁紧，通过上锁紧环14的机械卡环机构锁紧，完成上罐体I、中罐体2和下罐体3三段罐体完好关闭密封，此时上罐体I·与中罐体2完全连通，中罐体2与下罐体3之间由中隔板4分隔。罐体关闭密封后，同时开启上罐排气阀11和下罐排气阀13，对中隔板4分隔的上部，即上罐体I与中罐体2，与下部，即下罐体3同步通过真空系统抽真空至工艺要求的负压值，随后关闭真空系统。延时:T5秒后，根据工艺要求打开上罐进气阀10和下罐进气阀13，通过气路系统向下罐体通气，以此产生中隔板4上、下两部分之间的正压差。此时，保温坩埚9内铝液在正压差作用下沿升液管8充满金属型模具7，进入调压铸造结壳阶段，同时继续打开上罐进气阀10和下罐进气阀13，保持压差稳定，从而使中隔板4上部，即上罐体I与中罐体2、下部，即下罐体3快速进气，开始铸件凝固过程。凝固结束后，开启上罐排气阀11和下罐排气阀13完成罐体泄压后，打开上罐体I与中罐体2之间的上锁紧环14，吊起上罐体I后，打开连接金属型模具7的水平开合型机构5和垂直开合型机构6，取出铸件，即完成一个工作循环，清理金属型模具7后按照上述过程即可进行下一个工作循环过程。实施例二参阅图2，本实施例给出一种应用本发明提供的金属型调压铸造设备进行金属型差压铸造的应用实例。本实施例中的金属型调压铸造设备，依次包括上罐体I、中罐体2和下罐体3，上罐体I和中罐体2之间、中罐体2和下罐体3之间分别通过上锁紧环14和下锁紧环15实现锁紧和分开；所述中罐体2底部有中隔板4，所述中隔板4将中罐体2和下罐体3分割为两个空腔；金属型模壳置于中隔板4上且其上端与中罐体2上端齐平；金属型模具7与水平开合型机构5连接；所述水平开合型机构5贯穿中罐体2侧壁；由于本实施例需要顶部抽芯，因此同时有与金属型模具7顶部连接的垂直开合型机构6 ;所述垂直开合型机构6贯穿上罐体I顶部；下罐体3内的保温坩埚9内是作为本实施例中铸造材料的铝液；升液管8通过中隔板4上的贯通孔将铝液和金属型模壳的浇口连通；上罐进气阀11和上罐排气阀10实现上罐体I的气压控制；下罐进气阀13和下罐排气阀12实现下罐体3的气压控制。使用本实施例中的金属型调压铸造设备进行金属型差压铸造时，可按照下述工艺流程执行首先将熔炼好的铝液倒入保温坩埚9内，装入升液管8后对铝液进行保温。此时，将中罐体2与下罐体3对准后通过下锁紧环15锁紧密封后，按照水平开合型机构5的开型方向打开该开合型机构，开始进行金属型模具7安装。金属型模具7安装时，将金属型模具7的浇口与升液管8对正，随后将金属型模具7与水平开合型机构5连接起来，同时将金属型模具7与垂直开合型机构6连接起来。待金属型模具7与水平开合型机构5和垂直开合型机构6连接完毕后，合型到位。将上罐体I与中罐体2对准锁紧，通过上锁紧环14的机械卡环机构锁紧，完成上罐体I、中罐体2和下罐体3三段罐体完好关闭密封，此时上罐体I与中罐体2完全连通，中罐体2与下罐体3之间由中隔板4分隔。罐体关闭密封后，同时开启上罐排气阀11和下罐排气阀13，对中隔板4分隔的上部，即上罐体I与中罐体2与下部，即下罐体3同步通过真空系统抽真空至工艺要求的负压值，随后关闭真空系统。延时3飞秒后，根据工艺要求打开上罐进气阀10和下罐进气阀13，通过气路系统向下罐体3通气，以此产生中隔板4上、下两部分之间的正压差。此时，保温坩埚9内的铝液在正压差作用下沿升液管8充满金属型模具7完成充型，此时保持充型正压差不变对金属型模具7型腔内铝液保压凝固，待凝固结束后，开启上罐排气阀11和下罐排气阀13完成Sil体泄压后，打开上te体I与中体2之间的上锁紧环14,吊起上体9后，·打开连接金属型模具7的水平开合型机构5和垂直开合型机构6，取出铸件，即完成一个工作循环，清理金属型模具7后按照上述过程即可进行下一个工作循环过程。与实施例I中的金属型调压铸造过程不同的是，金属型差压铸造过程在正压差条件下充型结束后，不需再同时继续打开上罐进气阀10和下罐进气阀13保持压差稳定地对金属型模具7型腔内铝液进行调压凝固，而仅继续保持原有压差对型腔内铝液进行保压凝固即可。实施例三参阅图3，本实施例给出一种应用本发明提供的金属型调压铸造设备进行金属型低压铸造的应用实例。本实施例中的金属型调压铸造设备，依次包括中罐体2和下罐体3，中罐体2和下罐体3之间通过下锁紧环15实现锁紧和分开；所述中罐体2底部有中隔板4，所述中隔板4将中罐体2和下罐体3分割为两个空腔；金属型模壳置于中隔板4上且其上端与中罐体2上端齐平；金属型模具7与水平开合型机构5连接；所述水平开合型机构5贯穿中罐体2侧壁；由于本实施例不需要顶部抽芯，因此不需要垂直开合型机构6 ;下罐体3内的保温坩埚9内是作为本实施例中铸造材料的铝液；升液管8通过中隔板4上的贯通孔将铝液和金属型模壳的浇口连通；下罐进气阀13和下罐排气阀12实现下罐体3的气压控制。使用本实施例中的金属型调压铸造设备进行金属型低压铸造时，可按照下述工艺流程执行首先将熔炼好的铝液倒入保温坩埚9内，装入升液管8后对铝液进行保温。此时，将中罐体2与下罐体3对准后通过下锁紧环15锁紧密封后，按照水平开合型机构5的开型方向打开该开合型机构，开始进行金属型模具7安装。金属型模具7安装时，将金属型模具7的浇口与升液管8对正，随后将金属型模具7与水平开合型机构5连接起来。待金属型模具7与水平开合型机构5连接完毕后，合型到位准备进行浇注、凝固。低压浇注时，罐体关闭密封后，开启下罐进气阀13将铝液在低压作用下充入金属型模具7中实现充型过程，充型完毕后调节下罐进气阀13进行结壳凝固，结壳完毕后继续调节下罐进气阀13进行增压凝固，直至凝固完成。凝固结束后，关闭下罐进气阀(13)，打开连接金属型模具7的水平开合型机构5，取出铸件，即完成一个工作循环，清理金属型模具7后按照上述过程即可进行下一个工作循环过程。与实施例一中金属型调压铸造、实施例二中金属型差压铸造过程不同的是，本实施例中的金属型低压铸造过程仅在下罐体3进气条件下完成铸件充型、凝固，不需建立罐体上、下两部分的压差。实施例四参阅图2，本实施例给出一种应用本发明提供的金属型调压铸造设备进行砂型、熔模铸造模壳调压、差压和低压铸造的应用实例。本实施例中的金属型调压铸造设备，依次包括上罐体I、中罐体2和下罐体3，上罐体I和中罐体2之间、中罐体2和下罐体3之间分别通过上锁紧环14和下锁紧环15实现·锁紧和分开；所述中罐体2底部有中隔板4，所述中隔板4将中罐体2和下罐体3分割为两个空腔；金属型模壳置于中隔板4上且其上端与中罐体2上端齐平；砂型、熔模铸造模壳与水平开合型机构5连接；所述水平开合型机构5贯穿中罐体2侧壁；由于本实施例需要顶部抽芯，因此同时有与砂型、熔模铸造模壳顶部连接的垂直开合型机构6 ;所述垂直开合型机构6贯穿上罐体I顶部；下罐体3内的保温坩埚9内是作为本实施例中铸造材料的铝液；升液管8通过中隔板4上的贯通孔将铝液和金属型模壳的浇口连通；上罐进气阀11和上罐排气阀10实现上罐体I的气压控制；下罐进气阀13和下罐排气阀12实现下罐体3的气压控制。(一)使用本实施例中的金属型调压铸造设备进行砂型、熔模铸造模壳调压铸造时，可按照下述工艺流程执行首先将熔炼好的铝液倒入保温坩埚9内，装入升液管8后对铝液进行保温。此时，将中罐体2与下罐体3对准后通过下锁紧环15锁紧密封后，按照水平开合型机构5的开型方向打开该开合型机构至最大开型位置，将砂型、熔模铸造模壳浇口直接对准升液管8管口并固定后，将上罐体I与中罐体2对准锁紧，通过上锁紧环14的机械卡环机构锁紧，完成上罐体I、中罐体2和下罐体3三段罐体完好关闭密封,此时上罐体I与中罐体2完全连通，中罐体2与下罐体3之间由中隔板4分隔。罐体关闭密封后，同时开启上罐排气阀11和下罐排气阀13)对中隔板4分隔的上部，即上罐体I与中罐体2，与下部，即下罐体3同步通过真空系统抽真空至工艺要求的负压值，随后关闭真空系统。延时:Γ5秒后，根据工艺要求打开上罐进气阀10和下罐进气阀13，通过气路系统向下罐体通气，以此产生中隔板4上、下两部分之间的正压差。此时，保温炉内合金液在正压差作用下沿升液管8充满砂型、熔模铸造模壳，进入调压铸造结壳阶段，同时继续打开上罐进气阀10和下罐进气阀13，保持压差稳定，从而使中隔板上部，即上罐体I与中罐体2、下部，即下罐体3快速进气，开始铸件凝固过程。凝固结束后，开启上罐排气阀11和下罐排气阀13完成罐体泄压后，打开上罐体I与中罐体2之间的上锁紧环14，吊起上te体I后，直接取出砂型、溶1吴铸造1吴壳后，即完成Iv工作循环。(二)使用本实施例中的金属型调压铸造设备进行砂型、熔模铸造模壳差压铸造时，可按照下述工艺流程执行首先将熔炼好的铝液倒入保温坩埚9内，装入升液管8后对铝液进行保温。此时，将中罐体2与下罐体3对准后通过下锁紧环15锁紧密封后，按照水平开合型机构5的开型方向打开该开合型机构至最大开型位置，将砂型、熔模铸造模壳浇口直接对准升液管8管口并固定后，将上罐体I与中罐体2对准锁紧，通过上锁紧环14的机械卡环机构锁紧，完成上罐体I、中罐体2和下罐体3三段罐体完好关闭密封，此时上罐体I与中罐体2完全连通，中罐体2与下罐体3之间由中隔板4分隔。罐体关闭密封后，同时开启上罐排气阀11和下罐排气阀13，对中隔板4分隔的上部，即上罐体I与中罐体2，与下部，即下罐体3同步通过真空系统抽真空至工艺要求的负压值，随后关闭真空系统。延时:Γ5秒后，根据工艺要求打开上罐进气阀10和下罐进气阀13，通过气路系统向下罐体通气，以此产生中隔板4上、下两部分之间的正压差。此时，保温炉内合金液在正压差作用下沿升液管充满砂型、熔模铸造模壳完成充型，此时保持充型正压差不变对砂型、熔模铸造模壳型腔内铝液保压凝固，待凝固结束后，开启上罐排气阀11和下罐排气阀13完成罐体泄压后,打开上罐体I与中罐体2之间的上锁紧环14，吊起上罐体I后，取出铸型，即完成一个工作循环，清理砂型、熔模铸造模壳后按照上述过程即可进行下一个工作循环过程。
(二)使用本实施例中的金属型调压铸造设备进行砂型、熔模铸造模壳低压铸造时，可按照下述工艺流程执行首先将熔炼好的铝液倒入保温坩埚9内，装入升液管8后对铝液进行保温。此时，将中罐体2与下罐体3对准后通过下锁紧环15锁紧密封后，按照水平开合型机构5的开型方向打开该开合型机构至最大开型位置，将砂型、熔模铸造模壳浇口直接对准升液管8管口并固定后，准备进行低压浇注、凝固过程。低压浇注时，罐体关闭密封后，开启下罐进气阀13将铝液在低压作用下充入砂型、熔模铸造模壳中实现充型过程，充型完毕后调节下罐进气阀13进行结壳凝固，结壳完毕后继续调节下罐进气阀13进行增压凝固，直至凝固完成。凝固结束后，关闭下罐进气阀13，取出铸型，即完成一个工作循环，清理砂型、熔模铸造模壳后按照上述过程即可进行下一个工作循环过程。由以上四个实施例可知，本发明提出的金属型调压铸造设备能够实现基于金属型对铸件通过调压铸造技术铸造成形，并能够应用于砂型、熔模铸造模壳及石膏型等进行铸件的调压铸造成形，同时也能够用于金属型、砂型、熔模铸造模壳及石膏型等进行铸件的差压铸造与低压铸造成形。因此，应用非常广泛，实现了调压铸造和金属型之间的良好结合。
权利要求
1.一种金属型调压铸造设备，其特征在于依次包括上SiS体(I )、中SiS体(2)和下Sig体(3)，上罐体(I)和中罐体(2)之间、中罐体(2)和下罐体(3)之间分别通过上锁紧环(14)和下锁紧环(15)实现锁紧和分开；所述中罐体(2)底部有中隔板(4)，所述中隔板(4)将中罐体(2)和下罐体(3)分割为两个空腔；金属型模壳置于中隔板(4)上且其上端与中罐体(2)上端齐平；金属型模具(7 )与水平开合型机构(5 )连接；所述水平开合型机构(5 )贯穿中罐体(2)侧壁；下罐体(3)内的保温坩埚(9)内是金属液；升液管(8)通过中隔板(4)上的贯通孔将金属液和金属型模壳的浇口连通；上罐进气阀(11)和上罐排气阀(10)实现上罐体(I)的气压控制；下罐进气阀(13)和下罐排气阀(12)实现下罐体(3)的气压控制。
2.一种如权利要求I所述的金属型调压铸造设备，其特征在于还有与金属型模具(7)顶部连接的垂直开合型机构(6 );所述垂直开合型机构(6 )贯穿上罐体(I)顶部。
全文摘要
本发明公开了一种金属型调压铸造设备，属于金属型反重力铸造领域。该金属型调压铸造设备较传统调压铸造设备的两段式罐体，即上罐体与下罐体的主机系统结构，增加了一个中罐体，用于安装金属型开合型所必需的机械机构。本设备的上、中、下各罐体之间通过机械卡环机构锁紧以确保密封效果。该设备能够实现基于金属型对铸件通过调压铸造技术铸造成形，并能够应用于砂型、熔模铸造模壳及石膏型等进行铸件的调压铸造成形，同时也能够用于金属型、砂型、熔模铸造模壳及石膏型等进行铸件的差压铸造与低压铸造成形。因此，应用非常广泛，实现了调压铸造和金属型之间的良好结合。
文档编号B22D18/04GK102784902SQ20121020795
公开日2012年11月21日 申请日期2012年6月21日 优先权日2012年6月21日
发明者唐桢, 李春荣, 杨保华, 焦建民, 熊华, 王崇庆, 王晓, 茄菊红, 贺建设 申请人:西安航空动力控制科技有限公司