一种电磁控制式自动浇注铝、镁合金装置及方法与流程

文档序号:15588824发布日期:2018-10-02 18:42阅读:287来源:国知局

本发明属于铸造技术领域,具体涉及一种电磁控制式自动浇注铝、镁合金装置及方法。



背景技术:

铝、镁合金制品因具有低比重、高比强度和比刚度,以及原材料价格低廉等显著优点,近些年来受到企业、研究机构,特别是航空航天领域与汽车制造领域的广泛关注和应用。

但由于铝、镁合金的化学活性较为活泼,在合金制件制备过程中,极易发生氧化、燃烧,在合金的浇注过程中,必须采用特定的浇注方式,否则将严重影响到成型制件的质量。如何减少合金浇注过程中的氧化,并快速精确的浇注合金以避免与空气的直接接触,成为提高合金制件质量亟待解决的问题。其中自动浇注方法因具有较高的自动化程度,浇注过程快速准确,可以大大简化操作过程,极大的降低劳动强度,简化生产工艺,提高生产效率,降低生产成本,且适用于工业自动化生产过程等优点,正逐步得到发展与应用。

经现有文献检索发现,中国专利公开号cn102228965a公布了一种自动浇注系统,该方案中采用伺服电机带动由驱动轮、钢丝绳、定滑轮、坩埚和转动轴组成的浇注系统运行,其核心技术是通过可编程控制器编制程序,控制伺服电机的转速带动浇注系统,使得坩埚在连续相等的时间内可倒出等量的合金液,完成自动浇注过程。此发明实现了计算机自动化控制,实现了设备的智能化,因此具有较高的自动化程度,可以降低合金浇注过程的劳动强度,能提高生产效率。但实施方案中存在三个不足之处,一是浇注过程在开放的敝口环境下进行的,不利于合金的氧化防护,易造成合金液氧化,产生杂质,成型制件将会存在铸造缺陷,此方案不适合于铝、镁较为活泼合金的浇注;二是该系统中坩埚无保温措施,浇注过程中合金液温度会下降严重,影响合金的流动性能,不利于合金充填铸型,进而影响成型铸件质量;三是整个自动浇注系统,需要伺服电机、驱动轮、钢丝绳、定滑轮、坩埚和转动轴协调工作,装置复杂,成本较高。



技术实现要素:

为解决现有浇注技术过程中存在合金的氧化严重,合金浇注系统装置复杂,并实现快速精确的自动浇注过程,本发明提出一种电磁控制式自动浇注铝、镁合金的装置及方法,能够使得浇注过程精确快速进行,最大限度避免了合金在熔炼和浇注过程中与空气接触的机会,降低合金的氧化程度,可成型质量较高的镁/铝合金制件。

本发明采用的技术方案可以将合金的熔炼和浇注过程集成于一个密闭的装置内,装置的结构简单、紧凑,降低了装置成本,并可实现自动、完全浇注合金的过程;该密闭装置保证无氧环境、高真空度,实现铝、镁合金熔炼和浇注过程的不受氧气干扰,能最大限度的减少合金在熔炼及浇注过程中的氧化现象,可保障成型制件的质量,提高了浇注精度;本发明的装置自动化程度高,浇注过程快速、效率高,节能降耗,具有较好地生产实用性,可适用于工业化自动生产过程;本发明采用的电磁控制式实现合金浇注过程的实时、准确、快速,自动控制方式可将浇注过程的人为影响因素降到最低。

本发明提出一种电磁控制式自动浇注铝、镁合金的装置包括加热控制系统、合金熔炼浇注系统、抽真空系统、保护气系统和电磁控制系统。为确保本发明的具体实施,采用的技术方案为:加热控制系统由加热单元,温控仪,炉温监控热电偶,保温部件等组成,实时控制合金的熔炼过程;合金熔炼浇注坩埚的上盖和坩埚底部均采用有中心圆孔结构,分别用于安放推杆和作为合金浇注管道口;抽真空系统保证合金熔炼过程中的真空度,通过气管与熔炼坩埚相连接;保护气系统实现合金浇注过程的非氧化环境,同时保证在气体压力作用下合金的完全浇注;电磁控制系统包括磁力控制器、电磁铁、推杆和压力弹簧,电磁铁安装于上密封盖内壁,推杆分为上下两个部位,通过一个隔板分开,压力弹簧套于推杆上部,安装时,首先将推杆和压力弹簧组合体放入坩埚中,而后盖上坩埚上盖,坩埚上盖将使得压力弹簧处于被压缩状态,弹簧将推动推杆下行,推杆下部密封块将密封坩埚底部的圆孔,磁力控制器可控制磁力产生及磁力的大小。

本发明提出的一种电磁控制式自动浇注铝、镁合金的方法,其实现步骤为:

(1)合金放入坩埚。按照实际需要的合金量放入坩埚,放置时,要避免合金不堵塞坩埚底部的圆孔;

(2)电磁控制系统的安装。首先将压力弹簧套在推杆的上部,放置于隔板上,再将组合体放入坩埚内,推杆下部密封块放入坩埚底部的圆孔;然后盖上坩埚上盖,坩埚上盖和推杆间隙适中,坩埚上盖上下两侧均有导向部位,导向部位下部主要用于固定压力弹簧,导向部位上部用于推杆上下行时的导向作用,这样可以保证推杆行动时保持竖直方向;再将上密封盖与坩埚连接,坩埚、坩埚上盖和上密封盖相互间均采用石棉密封板密封,并通过螺栓连接;电磁铁与磁力控制器连接,控制浇注过程的磁力。

(3)抽真空系统和保护气系统的安装。真空泵和保护气体气瓶通过气管和坩埚进行连接,气阀的关闭、开启实现抽真空和通保护气操作。

(4)加热控制系统安装。温控仪与炉温监控热电偶相连接,热电偶头部通过保温部位预留的小孔与坩埚接触,实时测量坩埚温度,通过温控仪的控制,实现合金熔炼过程的实时控制。

(5)各系统的检测。电磁控制系统进行通电和断电,观察推杆是否在磁力和压力弹簧的合力作用下进行上下运动;加热控制系统通电,观察温控仪温度显示是否正常;真空度以及整个装置的气密性检查等。

(6)合金的熔炼。首先打开抽真空系统,对整个装置抽真空操作,真空度达到5-10kpa,将杂质气体排出,关闭真空泵。开启加热单元,进行合金的熔炼过程,设定加热单元温度控制程序,使得加热温度为合金液相线以上100-150℃之间,加热时间2h,并保温0.5h,这样可以保证合金有较好的流动性能。

(7)自动浇注合金。当熔炼坩埚内合金全部呈现液相并保温一段时间后,关闭加热单元停止对熔炼坩埚的加热,同时再次打开真空泵,对装置抽真空,进一步排除装置内的杂质气体,当真空度达到5-10kpa要求后关闭真空泵;温控仪将温度和时间信息反馈给与其连接的磁力控制器,可控制给电磁铁通电,使其产生较强的磁力,吸引推杆进行上行的运动,打开坩埚下部的中心圆孔,推杆上行的同时通保护气(如氩气),合金液在重力、气压力共同作用下沿着圆孔流入浇道管,完成自动浇注过程。保护气的作用是在保证合金液全部进入浇道管的同时,又能防止浇注过程中合金的氧化,最终实现合金的无氧化且完全浇注。

本发明的有益效果在于:合金的熔炼、浇注过程均处于密闭的装置中,同时在自动浇注合金的前后分别有抽真空操作和通保护气过程,可以最大程度上避免合金在熔炼和浇注过程外部氧化性气体进入,造成合金严重氧化和浇注的合金掺杂等现象的产生,保持浇注的合金液具有较高的纯度。因此本方法成型制件的铸造缺陷少,质量较高;本发明采用磁力和压力弹簧回复力的交互作用使推杆的下行和上行,从而打开、封闭合金浇注通道,可以实现合金的自动间歇式浇注过程,移动整个装置后亦可实现多工位浇注;推杆下部密封块与坩埚底部圆孔的接触为锥面和圆柱面接触相结合,同时密封块采用异于坩埚材料并具有较大膨胀量的材料,可保证熔炼过程中具有较好的密封作用;并且电磁控制式实现自动浇注合金的过程,合金浇注过程精确快速,减少人为因素的影响,自动浇注过程中,辅助采用气压浇注方式,可利用合金液本身重力作用,以较小的气压(0.1-0.2mpa)即可实现合金液的完全浇注,降低对装置的要求;本发明将合金的熔炼和自动浇注过程集成于一密闭装置内,外界杂质气体少,铸件成型质量高,且电磁控制式自动浇注过程精确快速,方法简单易实现,实用性好,效率较高,可适用于工业化自动生产。

附图说明

图1是电磁控制式自动浇注铝、镁合金装置结构示意图。

图中标记:1-电磁铁,2-上密封盖,3、5-石棉密封板,4-坩埚上盖,6-磁力控制器,7-温控仪,8-炉温监控热电偶,9-加热单元,10-隔板,11-推杆下部,12-密封块,13-浇道管,14-合金液,15-坩埚,16-保温部件,17、20-气阀,18-真空泵,19-气瓶,21-气管,22-压力弹簧,23-螺栓,24-推杆上部

实施方式

实施例1

结合本发明附图1,本实例是一种电磁控制式自动浇注铝合金装置,如结构示意图所示,整个装置包括:1-电磁铁,2-上密封盖,3、5-石棉密封板,4-坩埚上盖,6-磁力控制器,7-温控仪,8-炉温监控热电偶,9-加热单元,10-隔板,11-推杆下部,12-密封块,13-浇道管,15-坩埚,16-保温部件,17、20-气阀,18-真空泵,19-气瓶,21-气管,22-压力弹簧,23-螺栓,24-推杆上部。磁力控制器,电磁铁,推杆上、下部,坩埚上盖,压力弹簧,隔板组成电磁控制系统,首先将压力弹簧套在推杆的上部,放置于隔板上,再将组合体放入坩埚内,推杆下部密封块放入坩埚底部的圆孔;然后盖上坩埚上盖,坩埚上盖和推杆间隙适中,坩埚上盖上下两侧均有导向部位,导向部位下部主要用于固定压力弹簧,导向部位上部用于推杆上下行时的导向作用,这样可以防止推杆行动时偏斜竖直方向;再将上密封盖与坩埚连接,坩埚、坩埚上盖和上密封盖相互间均采用石棉密封板密封,并通过螺栓连接,最终组成电磁控制系统;抽真空和加保护气系统有气管,真空泵和保护气体气瓶组成;加热控制系统由加热单元,温控仪,炉温监控热电偶,保温部件组成,温控仪和炉温监控热电偶相连接,热电偶头部与坩埚接触,测量坩埚温度的变化,再通过温控仪的控制,实现合金熔炼过程的实时控制,温控仪的作用还有采集加热时间信息,并将信息反馈给磁力控制器,进而影响电磁控制系统。

本发明还提出了一种电磁控制式自动浇注铝合金的方法。

本实例所用合金为6061铝合金,进行自动浇注铝合金过程。具体实现过程如下:

(1)铝合金放入坩埚。将按照实际需要的合金量放入坩埚,安放时,要避免合金不能堵塞坩埚底部的圆孔。

(2)电磁控制系统的安装。首先将压力弹簧套在推杆的上部,放置于隔板上,再将组合体放入坩埚内,推杆下部密封块放入坩埚底部的圆孔;然后盖上坩埚上盖,坩埚上盖和推杆间隙适中,坩埚上盖上下两侧均有导向部位,导向部位下部主要用于固定压力弹簧,导向部位上部用于推杆上下行时的导向作用,这样可以保证推杆行动时保持竖直方向;再将上密封盖与坩埚连接,坩埚、坩埚上盖和上密封盖相互间均采用石棉密封板密封,并通过螺栓连接;电磁铁与磁力控制器连接,控制浇注过程的磁力。

(3)抽真空系统和浇注系统的安装。真空泵和保护气体气瓶通过一个气管和坩埚进行连接,气阀的关闭、开启实现抽真空和通保护气操作。

(4)加热控制系统安装。整个系统与坩埚的位置关系如附图1所示,温控仪和炉温监控热电偶相连接,热电偶头部通过保温部位的小孔与坩埚接触,测量坩埚温度的变化,再通过温控仪的控制,实现铝合金熔炼过程的实时控制。

(5)各系统的检测。电磁控制系统进行通电和断电,观察推杆是否在磁力和压力弹簧的合力作用下进行上下运动;加热控制系统通电,观察温控仪温度显示是否正常;真空度以及整个装置的气密性检查等。

(6)铝合金的熔炼。首先打开抽真空系统,对整个装置抽真空操作,真空度达到5-10kpa,将杂质气体排出,关闭真空泵。开启加热单元,进行合金的熔炼过程,设定加热单元温度控制程序,使得加热温度为合金液相线以上750~800℃之间,加热时间2h,并保温0.5h,这样可以保证合金有较好的流动性能。

(7)自动浇注铝合金。当熔炼坩埚内合金全部呈现液相并保温一段时间后,关闭加热单元停止对熔炼坩埚的加热,同时再次打开真空泵,对装置抽真空,进一步排除装置内的杂质气体,当真空度达到5-10kpa要求后关闭真空泵;温控仪将温度和时间信息反馈给与其连接的磁力控制器,可控制给电磁铁通电,使其产生较强的磁力,吸引推杆进行上行的运动,打开坩埚下部的中心圆孔,推杆上行的同时辅助通保护气(氩气),合金液在重力和气压力共同作用下沿着圆孔流入浇道管,完成自动浇注过程。气压的辅助作用是可以保证合金液全部进入浇道管,实现合金的全部浇注,并避免浇注过程中合金的氧化现象。

实施例2

结合本发明附图1,本实例是一种电磁控制式自动浇注镁合金装置,如结构示意图所示,整个装置包括:1-电磁铁,2-上密封盖,3、5-石棉密封板,4-坩埚上盖,6-磁力控制器,7-温控仪,8-炉温监控热电偶,9-加热单元,10-隔板,11-推杆下部,12-密封块,13-浇道管,15-坩埚,16-保温部件,17、20-气阀,18-真空泵,19-气瓶,21-气管,22-压力弹簧,23-螺栓,24-推杆上部。磁力控制器,电磁铁,推杆上、下部,坩埚上盖,压力弹簧,隔板组成电磁控制系统,首先将压力弹簧套在推杆的上部,放置于隔板上,再将组合体放入坩埚内,推杆下部密封块放入坩埚底部的圆孔;然后盖上坩埚上盖,坩埚上盖和推杆间隙适中,坩埚上盖上下两侧均有导向部位,导向部位下部主要用于固定压力弹簧,导向部位上部用于推杆上下行时的导向作用,这样可以防止推杆行动时偏斜竖直方向;再将上密封盖与坩埚连接,坩埚、坩埚上盖和上密封盖相互间均采用石棉密封板密封,并通过螺栓连接,最终组成电磁控制系统;抽真空和加保护气系统有气管,真空泵和保护气体气瓶组成;加热控制系统由加热单元,温控仪,炉温监控热电偶,保温部件组成,温控仪和炉温监控热电偶相连接,热电偶头部与坩埚接触,测量坩埚温度的变化,再通过温控仪的控制,实现合金熔炼过程的实时控制,温控仪的作用还有采集加热时间信息,并将信息反馈给磁力控制器,进而影响电磁控制系统。

本发明还提出了一种电磁控制式自动浇注镁合金的方法。

本实例所用合金为az91d镁合金,进行自动浇注镁合金过程。具体实现过程如下:

(1)镁合金放入坩埚。将按照实际需要的合金量放入坩埚,安放时,要避免合金不能堵塞坩埚底部的圆孔;

(2)电磁控制系统的安装。首先将压力弹簧套在推杆的上部,放置于隔板上,再将组合体放入坩埚内,推杆下部密封块放入坩埚底部的圆孔;然后盖上坩埚上盖,坩埚上盖和推杆间隙适中,坩埚上盖上下两侧均有导向部位,导向部位下部主要用于固定压力弹簧,导向部位上部用于推杆上下行时的导向作用,这样可以保证推杆行动时保持竖直方向;再将上密封盖与坩埚连接,坩埚、坩埚上盖和上密封盖相互间均采用石棉密封板密封,并通过螺栓连接;电磁铁与磁力控制器连接,控制浇注过程的磁力;

(3)抽真空系统和浇注系统的安装。真空泵和保护气体气瓶通过一个气管和坩埚进行连接,气阀的关闭、开启实现抽真空和通保护气操作;

(4)加热控制系统安装。整个系统与坩埚的位置关系如附图1所示,温控仪和炉温监控热电偶相连接,热电偶头部通过保温部位的小孔与坩埚接触,测量坩埚温度的变化,再通过温控仪的控制,实现镁合金熔炼过程的实时控制。各系统的检测。电磁控制系统进行通电和断电,观察推杆是否在磁力和压力弹簧的合力作用下进行上下运动;加热控制系统通电,观察温控仪温度显示是否正常;真空度以及整个装置的气密性检查等;

(5)镁合金的熔炼。首先打开抽真空系统,对整个装置抽真空操作,真空度达到5-10kpa,将杂质气体排出,关闭真空泵。开启加热单元,进行合金的熔炼过程,设定加热单元温度控制程序,使得加热温度为合金液相线以上700~750℃之间,加热时间2h,并保温0.5h,这样可以保证合金有较好的流动性能;

(6)自动浇注镁合金。当熔炼坩埚内合金全部呈现液相并保温一段时间后,关闭加热单元停止对熔炼坩埚的加热,同时再次打开真空泵,对装置抽真空,进一步排除装置内的杂质气体,当真空度达到5-10kpa要求后关闭真空泵;温控仪将温度和时间信息反馈给与其连接的磁力控制器,可控制给电磁铁通电,使其产生较强的磁力,吸引推杆进行上行的运动,打开坩埚下部的中心圆孔,推杆上行的同时辅助通保护气(氩气),合金液在重力和气压力共同作用下沿着圆孔流入浇道管,完成自动浇注过程。气压的辅助作用是可以保证合金液全部进入浇道管,实现合金的全部浇注,并避免浇注过程中合金的氧化现象。

当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1