专利名称：合金铸件的温室低压铸造方法及其铸造机的制作方法
技术领域：
本发明涉及低压铸造技术，具体是一种合金铸件的温室低压铸造方法及非平行式压射合金温室低压铸造机。
背景技术：
目前，低熔点合金的低压铸造工艺多采用以下步骤在装有合金液的封闭坩埚中通入压缩气体，气体的压力作用在保持一定的浇铸温度的合金表面，在较低的充型压力下，合金沿着与铸型相通的升液管经过流道、铸型浇口、平稳地充满型腔后，增大压力，使型腔中的合金液在较高的压力下凝固结晶；然后坩埚内的气体卸压，升压管内尚未凝固的液态金属在重力的作用下回落到坩埚中；取出铸件后进行下一循环。
对于镁合金铸件的铸造，由于镁合金极易氧化、燃烧，采用上述工艺铸造卸压时镁合金液在升压管中回落造成的氧化，反复进行，在升压管中会产生大量的氧化皮，影响生产效率，还可能造成铸件的氧化夹杂。
传统铸造设备有冷室压铸机、热室压铸机及半熔的触变、流变注射机等四种，在成型铸造上各有其不足之处，合金铸件在成型过程中，多处于非全密封状态，使铸造件含有气泡及较多的毛边，成品率降低，使铸造成本增加。冷室、热式压铸机在成型时，不易将模具和设备本身结合成一体抽真空，在成型过程中原料与空气接触，易形成成品本身氧化及包风现象、毛边现象。半熔的触变、流变注射机其理论上与塑料注塑机接近，将镁合金成颗粒状原料直接送入螺杆加热搅拌，在加热搅拌过程由硬料到软料中，易使螺杆因硬料产生磨损，使机器寿命缩短，在软料时镁合金易氧化需加惰性气体(如氩气)于其中，致使原料与氩气混合易形成成品包风有气泡及毛边，导致成品不良率高。
发明内容
本发明的目的在于避免现有合金铸造工艺、设备存在的上述不足，提供一种合金铸件的温室低压铸造方法，及实现该铸造方法的非平行式压射合金温室低压铸造机，以提高合金铸件的质量和成品率，满足铸造业的需求。
本发明合金铸件的温室低压铸造方法，包括如下步骤a、使合金原料在密封的坩埚内加热、搅拌，形成流态合金料；b、关闭压铸模具进料口处的进料阀门，将模具型腔、浇道以及压料腔抽真空，关闭模具型腔止料阀，打开所述进料阀门，通过立式加热保温螺旋推进器向压料腔定量供给所述的流态合金料；c、再关闭所述进料阀门，打开模具型腔止料阀，由活塞挤压缸将压料腔内的流态合金料压入模具的型腔中成型。
实现上述铸造方法的非平行式压射合金温室低压铸造机包括一坩埚组合装置，含有坩埚1、加热保温装置1’以及电动搅拌机构2，坩埚1设置于加热保温装置1’内；一螺杆供料装置9，它斜置于坩埚组合装置的外侧，外设加热保温层，它前端的锥度部分能与模具浇口套一侧的通道内的定位套配合，螺杆供料装置9进料口与坩埚之间设下料控制机构；以及，一活塞式挤压料装置12，通过可移动的挤料缸座15设置于机架16上，其中活塞套11外面设有加热保温层10。
本发明采用机模一体的全密合真空低压铸造工艺，使模具型腔、浇道以及压料腔处于真空状态，通过斜置的螺杆供料装置向压料腔定量供给流态合金料，然后由活塞式挤压料装置将压料腔内的流态合金料压入模具的型腔中成型，活塞挤压装置向型腔压料推进时，因型腔处于真空状态，挤压压力小，不需大油缸，节省能源；同时，使含气泡及毛边的合金铸件降低很多，不良率降低。
镁合金料经密闭的坩埚组合装置加热、搅拌处理，取得均匀及所需特性成份的原料，不必购买通常制品所需之高成本特殊材料，使制造成本大大降低。
本发明铸造机的螺杆供料装置与活塞式挤压料装置两者的轴线非平行设置，典型实施例两者的轴线垂直，这种设置方便了与模具的组合，可以简化整机的结构，方便操作。
传统触、流变注射注射机的产品不良率最低，通常其不良率为百分之二十至三十。经试验本发明设备、工艺可将产品不良率降低至百分之五以下，合金铸件的最小壁厚可小于0.8mm。
图1是本发明非平行式压射合金温室低压铸造机实施例结构示意图；图2是图1铸造机和模具组合的示意图。
具体实施例方式
以下结合实施例附图对本发明详细描述。
参照图1，非平行式压射合金温室低压铸造机主要包括坩埚组合装置、螺杆供料装置、活塞式挤压料装置以及安装铸压模具的模具支架。
坩埚组合装置含有坩埚1、加热保温装置1’以及电动搅拌机构2，坩埚1设置于加热保温装置1’内，坩埚1上设有入料口3和安全盖3’，坩埚1下设有清料装置7和排渣装置8，坩埚1上设有抽真空接管4和惰性气体充入接管5，惰性气体充入接管5可通过进气管、控制阀门接到储气瓶5’。电动搅拌机构2由处于坩埚内的旋转搅拌部分、传动部分及驱动马达组成。在铝或镁合金之铸造时，物料经本坩埚组合装置加热、搅拌处理，取得均匀及所需特性成份的原料，不必购买通常制品所需之高成本特殊材料，使制造成本大大降低。
螺杆供料装置9竖立设置于坩埚组合装置的外侧，外设加热保温层，它前端的锥度部分能与模具浇口套一侧的通道内的定位套配合，螺杆供料装置9进料口与坩埚之间设下料控制机构，该下料控制机构含连接在螺杆供料装置进料口与坩埚之间的输料管6，该输料管6的上端口设置控制阀6’，该控制阀6’可为气动式、电动式等。图1中螺杆供料装置的轴线与活塞式挤压料装置的轴线的夹角为90度，实际应用中两者的轴线不平行即可，通常两者轴线的夹角可为15-90度，典型的应用中两者轴线的夹角可为90度、60度、45度、30度等等。
活塞式挤压料装置12通过挤料缸座15设置于机架16上，其中活塞套11外面设有加热保温层10。在模具支架18与挤料缸座15之间安装可推动挤料缸座15移动的另一油缸17，该油缸17可前后调节挤料缸座15，方便清料、调整与模具密合度。
模具支架18竖立设置于机架16上，该模具支架位于活塞式挤压料装置12的活塞套11头部处。所述模具支架18外侧设若干模具定位销19，用于和模具上相应的定位孔配合实现模具的快速准确定位。
如图2所示，在螺杆供料装置出料口与模具22的浇口套20结合部设置进料阀门21，典型例中该进料阀门21可设置于模具的浇口套20一侧，模具的浇口套一侧设置容置螺杆供料装置前端的通道，该通道底部安装用来配合螺杆供料装置的定位套25，进料阀门21位于模具浇口套20的进料口处，该进料阀门21内有气道，具有挡料和抽真空的作用，在模具22之浇道上设置型腔止料阀24，其中23为型腔。进料阀门21和型腔止料阀24可采用传统气动装置或电动装置驱动。
使用时，将组合模具22安装到模具支架18上，使插入模具的上述通道中螺杆供料装置9与通道底部的定位套25密合，使进料阀门21位于螺杆供料装置出料口与模具的浇口套结合部。移动挤料缸座15调整活塞式挤压料装置12与模具22密合度，这样在活塞式挤压料装置12之活塞套内活塞13端面与模具的浇口套20端面之间形成压料腔14，该活塞套11外面设有加热保温层10，可以保持压料腔内的流态合金料的温度。
以下结合图2说明本铸造工艺过程实施例1压制铝合金铸件，合金原料不必购价高的合金锭，本机可将原材料分别注入坩埚熔解搅拌，如采用铝合金原料ADC12，原料中各组分的含量为铝80.5-85％、铜1.5-3.5％、硅9.6-12％、镁0.3％以下、锌1％以下、铁1.3％以下、锰0.5％以下、钠0.5％以下、砷0.3％以下，熔解温度为630℃左右，保温成型温度为420℃左右，挤压压力为320kgf/cm2。
铝合金铸件的铸造过程如下a、将上述铝合金原料装入坩埚1内，在坩埚内加热、搅拌，形成流态合金料。
b、关闭模具进料口处的带气道的进料阀门21，将模具型腔23、浇道以及压料腔14抽真空；关闭模具型腔止料阀24，打开所述进料阀门21，通过斜置的加热保温螺杆供料装置9向位于活塞式挤压料装置之活塞套内压料腔14定量供给所述的流态合金料，所述流态合金料在加热保温螺杆9及压料腔14内的保温温度为420℃左右。
c、再关闭所述进料阀门21，打开模具型腔止料阀24，由活塞式挤压料装置12将压料腔14内的流态合金料压入模具22的型腔23中成型。
活塞式挤压装置向型腔压料推进时，因型腔处于真空状态，挤压压力小(而传统冷室、热室挤压压力为560kgf/cm2)，挤压缸不需大油缸，节省能源。
实施例2压制镁合金铸件，合金原料有特殊性材料时较贵，本机可将原材料及特殊材料(如铍、稀土材料等等)分别注入坩埚熔解、搅拌，如采用镁合金原料AZ91D，该原料中各组分的含量为镁89.5-90.5％、铝8.5-9.5％、锌0.45-0.9％、锰0.17-0.4％、硅0.05％以下、铜0.025％以下、钠0.001％以下、铁0.004％以下及其它微量元素，其熔解温度为590℃，保温成型温度为350℃，挤压压力为250kgf/cm2。
镁合金铸件的铸造过程如下a、将上述镁合金原料装入坩埚1内，抽真空后，从惰性气体充入接管5充入惰性气体，如氩气等，在坩埚内加热、搅拌，形成流态合金料；在坩锅内充惰性气体可避免镁合金料氧化。
b、关闭模具进料口处的带气道的进料阀门21，将模具型腔23、浇道以及压料腔14抽真空；关闭模具型腔止料阀24，打开所述进料阀门21，通过加热保温螺杆供料装置9向位于活塞式挤压料装置之活塞套内压料腔14定量供给所述的流态合金料；c、再关闭所述进料阀门21，打开模具型腔止料阀24，由活塞式挤压料装置12将压料腔14内的流态合金料压入模具22的型腔23中成型。
成型上述镁合金铸件时，其挤压压力仅为250kgf/cm2，而传统冷室、热室挤压压力为510kgf/cm2，半熔的触变、流变成型挤压压力更大。
本发明机模具一体全密合真空低压铸造工艺，适合于镁、铝、锌合金铸件等的铸造，经试验，采用本发明可将合金铸件产品的不良率降低至百分之五以下，合金铸件的最小壁厚可小于0.8mm。
权利要求
1.一种合金铸件温室低压铸造方法，其特征是包括如下步骤a、使合金原料在密封的坩埚内加热、搅拌，形成流态合金料；b、关闭模具进料口处的进料阀门，将模具型腔、浇道以及压料腔抽真空；关闭模具型腔止料阀，打开所述进料阀门，通过斜置的加热保温螺杆供料装置向所述压料腔定量供给所述的流态合金料；c、再关闭所述进料阀门，打开模具型腔止料阀，由活塞式挤压料装置将所述压料腔内的流态合金料压入模具的型腔中成型。
2.根据权利要求1的合金铸件温室低压铸造方法，其特征是所述压料腔位于活塞式挤压料装置之活塞套内、活塞端面与模具的浇口套端面之间，该活塞套外面设有加热保温层。
3.根据权利要求1的合金铸件温室低压铸造方法，其特征是所述螺杆供料装置外设加加热保温层，前端有锥度，模具的浇口套一侧设置容置螺杆供料装置前端的通道，该通道底部安装用来配合螺杆供料装置的定位套，进料阀门设置于螺杆供料装置出料口与模具的浇口套结合部。
4.根据权利要求1的合金铸件温室低压铸造方法，其特征是在坩锅内充有避免流态合金料氧化的惰性气体。
5.一种非平行式压射合金温室低压铸造机，其特征是包括一坩埚组合装置，含有坩埚(1)、加热保温装置(1’)以及电动搅拌机构(2)，坩埚(1)设置于加热保温装置(1’)内；一螺杆供料装置(9)，斜置于坩埚组合装置的外侧，外设加热保温层，它前端的锥度部分能与模具浇口套一侧的通道内的定位套配合，螺杆供料装置(9)进料口与坩埚之间设下料控制机构；以及，一活塞式挤压料装置(12)，通过可移动的挤料缸座(15)设置于机架(16)上，其中活塞套(11)外面设有加热保温层(10)。
6.根据权利要求5的非平行式压射合金温室低压铸造机，其特征是在螺杆供料装置(9)出料口与模具的浇口套结合部设置带气道的进料阀门(21)。
7.根据权利要求5的非平行式压射合金温室低压铸造机，其特征是在机架(16)上设置模具支架(18)，该模具支架(18)位于活塞式挤压料装置(12)的活塞套(11)头部处，模具支架(18)外侧设若干模具定位销(19)。
8.根据权利要求5的非平行式压射合金温室低压铸造机，其特征是所述螺杆供料装置(9)的轴线与活塞式挤压料装置(12)的轴线的夹角为15-90度。
9.根据权利要求5的非平行式压射合金温室低压铸造机，其特征是所述坩埚(1)上设有抽真空接管(4)和惰气气体充入接管(5)。
10.根据权利要求5的非平行式压射合金温室低压铸造机，其特征是所述模具支架(18)与挤料缸座(15)之间安装可推动挤料缸座(15)移动的另一油缸(17)，用于清料、调整与模具的密合度。
全文摘要
本发明涉及合金铸件的温室低压铸造方法及铸造机，其方法包括将合金原料在密封的坩埚内加热、搅拌，形成流态合金料；使模具型腔、浇道及压料腔处于真空状态，通过螺杆供料装置向压料腔定量供给流态合金料，然后由活塞式挤压料装置将压料腔内的流态合金料压入模具的型腔中成型；其铸造机包括坩埚组合装置、斜置的螺杆供料装置、活塞式挤压料装置及模具支架。其采用机模具一体的全密合真空低压铸造工艺，螺杆供料，向型腔压料推进时，因型腔处于真空状态，挤压压力小，不需大油缸，节省能源，含气泡及毛边的合金铸件降低很多，经试验本发明可将产品不良率降低至5％以下，合金铸件的最小壁厚可小于0.8mm。
文档编号B22D17/00GK1733392SQ20041005112
公开日2006年2月15日 申请日期2004年8月11日 优先权日2004年8月11日
发明者杨然森, 张贵宁 申请人:杨然森, 张毓鋆