专利名称：无浇冒口磨球的真空压铸设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种自动密封机真空加镁加低稀土处理球墨铸铁，然后应用上下密封压力机真空压铸无浇冒口磨球代替热轧钢球(或锻钢球)，特别是大规模生产磨球代替锻造钢球应用于冶金企业选矿厂和水泥工业、火力发电厂的设备。
大中型冶金企业选矿厂全国每年需要钢球数十万吨，全国的水泥工业每年需要钢球数十万吨，全国的火力发电厂每年需要钢球十五万吨以上，当前钢材供应紧张，中锰球墨铸铁磨球的成本比钢球低得多，故以中锰球墨铸铁磨球代替钢球有很大的经济价值。有的工厂铸造高铬铸铁球，但是浇冒口浪费铁水很多，铬是稀缺的金属，感到可惜。有的工厂铸造铬合金铸钢球，浇冒口浪费钢水更多，清理浇冒口更麻烦。直径60毫米的铁球一吨就有一千多个，并且铸出的铁球有气孔，如每天铸造十吨铁球就有一万多个，如用铁锤打掉浇冒口，将是非常烦琐的工作；而且有许多铁球的浇冒口打不干净，留在铁球上，手工和离心铸球都是如此。
为了推广球墨铸铁磨球，球铁杂志82年1期(广东科技出版社)报导过，若全国水泥工业全部用球墨铸铁球代替钢球，每年可为国家节约五千万元左右，经济效益很大。86年10月7日技术市场报公布了国家七五期间重点新技术推广项目，其中有铬合金铸钢球制造技术，因每吨直径80毫米的钢球有五百个以上，用氧气拉割浇冒口将是很麻烦的工作。关洪野编著的球墨铸铁基本知识(广东版1980年)指出，黑龙江佳木斯农机厂，根据球墨铸铁凝固膨胀转化为补缩的原理，采用刚性铸型，无冒口铸造球墨铸铁成功，消除了缩孔和缩松，但他们的有浇口，也没有解决消除气孔问题。张瑞龙在86年10月27日申请的专利无浇冒口球墨铸铁球真空压铸设备，申请号86208247，虽然解决了无浇冒口问题，但没有提出中模加厚的方法提高中模寿命的措施，也没有提出定位销定位问题。因此压铸无浇冒口无气孔的磨球，提高压铸模的寿命急待解决。
本实用新型的目的要提供张瑞龙在83年2期新技术新工艺杂志(国防工业出版社)发表的球墨铸铁自动密封真空加镁加低稀土处理装置，改装成为上下压力机，联合应用，或利用现有的油压机进行压铸，这不仅压铸出来的磨球无浇冒口，而且无气孔，解决了清理浇冒口困难的问题和提高磨球的质量，并加大了中模的厚度，提高了压铸模的寿命。
本实用新型的技术解决的方案，将
图1所示的传动螺旋式的自动密封机进行改装，以
图1所示的下部螺旋转动，螺母直线走动的原理，在上部卸掉气缸，再安装一个螺旋压力机，此传动螺旋是采用油膜型润滑的多头螺旋。或应用有上压力机和下压力机的油压机。和上压力机联接的压盘上装60个至200个压杆，压杆的末端是弧形的球截盖，此弧形球截盖和球形腔截面结合时正好成为一个完整的空球体(见图3)。为了提高中模的使用寿命，可提高中模的厚度，在浇注开始，下压杆的弧形球截盖的凹面最低点在球形腔的最高点时，可算出圆柱形孔的体积和球形腔的体积相等的高度，使浇入的铁水正好充满球形腔(下压杆下降后)，下压杆下压后正好压成无浇冒口的铁球，而中模可以比申请号86208247的高得多，因而延长中模的使用寿命。有上中下三个模具，模具的材料和压杆的材料采用耐高温的材料3Gr18Ni25Si2或1Gr25Ni20Si2或特种陶瓷，或金属陶瓷，或9Gr18MOV，3Gr24NiNRe，ZGCr18Ni12Mo2Ti，3W23Cr4Mo2Ti等耐热钢，或采用ZG1Cr9Ni60Co15MoTiAL镍基合金。如采用一般的钢质材料如45号钢或ZG45铸钢，则模具和压杆的表面上一层特种陶瓷，下压杆的凹面接来铁水，然后下降的短时间内受到加热，压杆要受到热膨胀，但在很短的时间内热膨胀是很小的。压铸直径80毫米的磨球，压杆的直径50毫米，浇注前，当下压杆的凹面最低点和球形最低点重合时，中模的高度为38.36毫米(不包括上下的止口尺寸)，设上止口高50毫米，则中模的总高度为50＋38.36＝88.36毫米。当浇注前下压杆凹面的最低点和球形的横向中心线重合时，中模(不包括止口)的高度为80毫米，设上止口为50毫米，则中模的总高度为130毫米。当浇注前下压杆凹面的最低点和球形的最高点重合时，中模(不包括止口)的高度为180.739毫米，设上止口为50毫米，则中模的总高度为230.739毫米。当浇注前下压杆凹面的最低点在球形最高点的上面，则可根据高出的尺寸算出中模更高的尺寸，因而可提高中模的寿命。下压杆直径50毫米，铸钢做模型时线收缩量为百分之二，故50毫米从1400℃以上高温凝固至零度时收缩量为1毫米，50毫米每边为为0.5毫米，根据炼钢厂铸铁的钢锭模浇满钢水，铁1200℃便变为液体了，故钢质的压杆和铁水接触的短时间内不可能升温到1000℃以上(因吸收热量)，而且也只能是表面升温，内部升温不多，根据发明人制作的直径50毫米的钢制圆棒放入电炉炼出的钢水中十秒钟，然后取出测量直径，热膨胀为0.1毫米，即是50毫米加大到50.1毫米，每边加大0.05毫米，故压铸直径80毫米的铁球，球腔上下的垂直孔加工到φ50.1至φ50.15毫米(mm)便可，而压杆加工到φ49.95至φ50毫米便可，这样每边最大的空隙为0.10毫米，实验证明这样小的空隙铁水进不去(因一进便凝固)，故下压杆在短时间内受热膨胀后仍可回到下模的孔内。压杆和模具对准的方法是把压杆固定的另一端做成四个压板，可焊上后加工压杆，也可压板和压杆铸成整体，压盘上的各孔比压杆大得多，把压杆通过压盘的孔放进模具的孔内，用螺栓把压杆上的压板和压盘固定起来，然后再往压盘的孔内浇注低溶点金属，浇注低溶点金属时，压盘可平放在压板(16P)上面(防止低熔点金属流下)，为了防止抽真空时漏气，上压杆和下压杆连接的上、下金属模的背面装有塑性的填料(可用柔性石墨或其他塑性材料)，并用压板将填料压紧(上螺栓)。上中下模具接触处带止口，止口是斜的，四周为圆形，止口加工时配作成D3和d3的公差关系。上中下模具各有60个至200个孔。上中模的重量要大于浮力4倍以上。上模和中模的止口外边都开槽装有塑性的密封圈，用螺钉固定。为了保证上中下模具的方向对准，模具的旁边用定位销定位。上模具设有浇口，为了保证1至4秒钟浇注60至200个铁球(或钢球)的铁水，浇口的直径为120毫米至180毫米，左右各一个，高度为160毫米至250毫米。在浇口放有浇口杯，浇口杯压住塑料薄片(或低溶点金属的薄片)，以便抽真空后浇注时熔化掉薄片。下模用支架固定在下压力机的底座上或导轨座上。在安装时用水平仪把模具找正，使其水平。上中下模具要在止口加工后组装在一起，用定位销定位，一起加工各孔，使各孔配作成中心距一致。每个模具铸出4个耳把，耳把钻孔，以便组装加工各孔时用螺栓锁紧上中下模具，进行配作。铁水在浇注前按
图1所示进行真空处理和球化处理，在此真空处理时也就乘机通过软管和上金属模的气嘴联接，抽掉金属模具内的空气。把球化处理后的铁水定量浇入模内(可用电子秤过磅)，然后开动下压机使下压杆的凹点最低处回到和球形的最低点相重合，并开动上压机，使上压杆往下压铸。待凝固后，吊起上中模再开动下压力机，使下压杆顶出磨球，然后再用电磁盘沿着导轨开进去吸起磨球，再使电磁盘退出来断电放下铁球，便一次压铸成60至200个无浇冒口的磨球。压铸高铬铸铁球或压铸铬合金钢球时可用吨位大的压力机。
实用新型如压铸球墨铸铁球，因球铁凝固时体积膨胀，模具有足够的硬度阻止膨胀转化成补缩，使铸出的铁球无浇冒口，无缩孔，使组织致密。因经过真空处理，并抽掉金属模内的空气，故铸出的磨球无气孔。如压铸高铬铸铁球或铬合金铸钢球则采用吨位大的压力机也可压铸出无缩孔的磨球，因机器压铸，故生产率高，成本低，铁水(或钢水)的利用率百分之百(手工铸造或离心铸造因横直浇口或浇盘上浪费铁水，铁水利用率最高只有百分之七十)。不用人工清理浇冒口，因压铸球墨铸铁球，每吨价比锻钢球降低600元，故每年全国冶金、水泥、火力发电厂推广，经济效益为三亿元以上。如压铸高铬铸球或铬合金铸钢球，则节约了浇冒口处的铁水(钢水)，不用清理浇冒口，经济效益也是很大的。
实用新型的结构由以下的实施例及其附图，
图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8给出。
图1至图8详细说明依据本实用新型提出的具体装置的细节及工作情况。
该设备包括自动密封真空加镁加低稀土处理机(
图1)，自动密封真空加镁处理机改装的上下压力机或有上下压力的油压机，上中下三个模具(图2A－A和图2B－B)，
图1所示有对合瓦(1)，圆锥齿轮(2)，止推轴承(3)，导杆(4)，传动螺旋(5)，螺母(6)，托盘(7)，圆环(8)，钟罩(9)，镁块、硅铁稀土合金碎块(10)，铁水包(11)，铁水(12)，左支柱(两根)(13)，包盖(14)，横梁(15)，推杆(16)，装填料凸芯环(17)，气嘴(18)，压紧螺旋(19)，气缸(20)，气嘴(21)，气嘴(22)，活塞(23)，堵口气缸(24)，气嘴(25)，堵气活塞(26)，接真空泵钢管(27)，抽气孔(28)，柔性石墨(29)，右支柱(两根)(30)，上圆环(31)，导轨(32)，镶条(33)，支柱(34)，对合瓦(35)，减速机(36)，安全离合器(37)，电机(38)。图2所示有上压杆(1a)，上压盘(2b)，锁紧压杆的螺栓(3c)，低熔点金属(4d)，上模(5e)，真空抽气孔(6f)，真空抽气嘴(7g)，柔性石墨(8h)，中模(9l)，模具材料为普通铸钢时孔径上一层特种陶瓷(10j)，下模(11k)，压杆采用普通钢村时上的一层特种陶瓷(12l)(耐高温的合金钢可不上一层陶瓷)，模具材料为普通铸钢时球形腔上一翅特种陶瓷(13m)(耐高温的合金钢可不要此层陶瓷)，塑性填料(可用柔性石墨)(14n)，压紧螺栓(15o)，压板(16p)，下压杆(17Q)，下压盘(18R)，下模支承架(两边有)(19s)，定位销(20t)(中下模、上中模都有)，两个浇口杯(21u)，塑料薄片(或低溶点金属片)(22v)，螺栓防松角板(22w)。图8有小螺栓(22x)(其中小螺孔配作)。图9至
图10表示中下模装有四个气动卡紧装置，有固定在下模环上的立杆(32I)，气缸(24A)，斜面滑块(31H)等。
图5、图6、图7，是根据下压杆伸入球腔的高度决定中模的厚度。压铸直径80毫米的磨球，压杆的直径50毫米，浇注前当下压杆的凹面最低点和球形最低点重合时，中模的高度为38.36毫米(不包括上部的止口尺寸)，如图5所示，L＝38.36毫米，C＝8.775毫米，＝7.1367毫米，设浇注前下压杆凹面的最低点和球形的横向中心线重合时，中模(不包括止口)的高度为80毫米(图6)，L＝80毫米，C＝8.775毫米，＝48.775毫米，设上止口50毫米，则中模总高度为130毫米。当浇注前下压杆凹面的最低点和球形的最高点重合时，中模(不包括止口)的高度为180.739毫米，L＝180.739毫米，＝149.514毫米(图7)，设上止口50毫米，则中模的总高度为230.739毫米。上述都是根据球盖体积公式，球形的体积公式，圆柱形的体积公式，计算出来的。设浇注前下压杆凹面的最低点在球形的最高点更高时，则可根据公式算出中模的高度更高。中模高一些可以使中模的寿命延长。中下模的垂直孔，设压铸80毫米的磨球，则可采用50.1D4(＋0.05)；上下压杆可采用 50d4(－0.05)见图6，A＝ 50.1D4，B＝ 50d4，见前面所述，压杆在短时间内受热后，仍可回到下模的垂直孔内。图2至图4的左边的压杆和球形腔和上中下模的垂直孔表示采用普通的钢质时，上一层特种陶瓷；如采用耐高温的钢质或特种陶瓷或金属陶瓷时，则表面可不上一层特种陶瓷。为了快速取走铁球，有电磁盘沿着导轨运动，未画出。
铁水和钢水经过
图1所示的真空处理和球化处理后定量过秤，(第一次要预热模具)，同时在此真空处理过程中，也便使软管联接气嘴(7g)，抽掉模内的空气，两包铁水(或钢水)经过精确的秤过磅后(可用电子秤过磅，根据磨球无浇冒口，每次浇注多少个磨球的重量)，两包铁水向两个浇口杯(21u)浇入模内，开动下压力机，见图2和图3所示，使下压杆凹面的最低点回到和球形的最低点重合，同时开动上压力机，带动上压杆60－至200个往下压，当上压杆下部的弧形球截盖下面的四周正好压到中模截球面时，停止下压(见图3)，上中下模具接触处有止口，上中模和中下模都有供定位用的耳把，在耳把上精密配作绞孔(或镗孔)，用定位销(20t)定位，上中模和中下模都用定位销定位，以便使各孔对准。为了止口配作方便，上中下模是圆形的，下模用支承架(19s)固定在底座上或固定在导轨架上。模具安装时用水平仪找水平。上、中模的四周开槽，装有塑性填料(柔性石墨)(8h)，用螺栓固定。上模和下模的背面都装有填料(柔性石墨)(14n)，用压板(16p)上螺栓(15o)压紧，防止抽真空时漏气。两个浇口杯(21u)压紧薄片(塑料或低熔点金属)(22v)，以便抽空时抽掉模内的气体，浇注时把薄片化掉。为了在1至4秒内浇完铁水，浇口的底部直径为120至180毫米，左右各一个，高160至250毫米，待铁水凝固后，吊起上、中模(见图4所示)。开动下压力机，带动60至200个压杆顶出磨球。如压铸高铬铸铁球和非球墨铸铁球，则要加大压力，则采用图9至
图10的气动斜面卡紧中下模的装置，在中下模的圆周有四个位置装气动卡紧装置，中下模四处有特制的环，下模的环较长，中模的环较短，中下模的环有长方形的孔穿入立杆(32i)，立杆是长方形的，有上面1°至5°的斜面方孔，立杆(32i)下部用螺栓固定在下模的环上；气缸(24A)固定在下模的长环左面，活塞(27D)(装有密封填料)联结活塞杆(28E)在气缸内，活塞杆的右面有上部1°至5°的斜面卡块(31H)，此卡块和立杆上的方孔配作，P处和S处的圆锥管螺纹联结气嘴和软管；在压铸前压缩空气从P处进入，卡块(31H)卡入立杆的方孔内；压铸完毕后，压缩空气从S处进入，退出卡块。
权利要求1.无浇冒口磨球的真空压铸设备，特别是大规模压铸生产磨球代替锻造钢球，应用于冶金企业选矿厂和水泥工业、火力发电厂的设备，该设备包括上压杆[1a]，上压盘[2b]，螺栓[3c]，低熔点金属[4d]，上模[5e]，真空抽气孔[6f]，真空抽气嘴[7g]，柔性石墨[8h]，中模[9i]，模具材料为普通铸钢时上一层特种陶瓷[10j]，下模[11k]，压杆采用普通钢材时上一层特种陶瓷[12L]，模具材料为普通铸钢时球形腔上一层特种陶瓷[13m]，塑性填料(可用柔性石墨)[14n]，压紧螺栓[15o]，压板[16p]，下压杆[17Q]，下压盘[18R]，下模支承架(两边有[19S]，定位销[20t](中下模、上中模都有)，两个浇口杯[21u]，塑料薄片(或低熔点金属片)[22v]，螺栓防松角板[22w]，气动斜面卡紧中下模的装置主要有立杆[32i]、气缸[24A]、活塞[27D]、活塞杆[28E]，卡块[31H]，其特征在于a，和上压力机联接的上压盘上装有60个至200个上压杆[1a]，b，和下压力机联接的下压盘上装有60个至200个下压杆[17Q]，c，上中下模具接触处带止口，上中模和中下模都有供定位用的耳把，用定位销[20t]定位，d，两个浇口杯[21u]压紧薄片[22V]e，压杆的末端是弧形球截盖。f，在中下模的圆周有四个位置装气动卡紧装置，中下模四处有特制的环，下模的环形较长，中模的环较短，g，中下模的环有长方形的孔穿入立杆[32i]，立杆是长方形的，上面有1°至5°的斜面方孔，立杆[32i]下部用螺栓固定在下模的环上，气缸[24A]固定在长环的左面，h，活塞[27D]联结活塞杆[28E]在气缸内，活塞杆的右面有上部1°至5°的斜面卡块[31H]。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征上下金属模背后装有塑性的填料。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征两个浇口杯〔21u〕的底部直径为120至180毫米。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征是上中下模具接触处带止口，止口是斜的，四周为圆形，止口加工时配作成D3和d3的公差关系。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征是气动卡紧装置的p和s处的圆锥管螺纹联结气嘴和软管。
6.根据权利要求1所述的设备，其特征是有上中下三个模具，下模支承架〔195〕固定在底座上或固定在导轨架上，每个模具铸出四个耳把，耳把钻孔。
专利摘要无浇冒口磨球的真空压铸设备，特别是大规模压铸生产磨球代替锻造钢球，应用于选矿厂和水泥工业、火力发电厂的设备，该设备和上压力机联接的上压盘上装有60个至200个上压杆，和下压力机联接的下压盘上装有60个至200个下压杆，压杆的末端是弧形球截盖，有上中下三个模具，模具有供定位用的耳把；中下模的四周有四个位置装气动卡紧装置；有真空处理系统。压铸出来的磨球无浇冒口、无缩孔、无气孔，生产率很高。
文档编号B22D17/14GK2096430SQ9020535
公开日1992年2月19日 申请日期1990年4月29日 优先权日1990年4月29日
发明者张瑞龙, 赵秀娥, 黄秀兰 申请人:张瑞龙