专利名称：镁合金金属型铸造模具的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是一种铸造技术领域的模具，具体是一种镁合金金属型铸 造模具。
技术背景对镁合金开展生产应用及其研究的企业及实验室需要对镁合金进行小规模 的铸造，能否确保铸造镁合金样品的性能稳定是影响实验结果的重要因素。而镁 合金用铸造模具是影响铸造镁合金性能的关键因素。
目前国家标准中没有关于镁合金的金属型模具，仅有镁合金砂型铸造试样标 准(GB1177—91)，该标准介绍了镁合金适用的砂型单铸试样及浇冒口系统，传 统的砂型铸造与金属型相比，砂型铸造的工艺繁复，工作量大，耗材多，浇铸出 的镁合金样品缺陷较多且其性能不稳定。致使一些单位沿用铝合金金属型模具来 对镁合金液进行浇注取样，进行力学性能测定。
经对现有技术文献的检索发现，《铸造手册》第3巻铸造非铁合金第二章的 "铸造铝合金"(122 — 141页)中，详细介绍了铝合金熔炼、浇铸工艺和铝合金 金属型铸造试样浇铸系统。然而镁合金本身的凝固特点不同于铝合金，镁合金的 凝固区间通常较大，是一种糊状凝固方式，若液态下补縮不充分，铸件中很容易 产生显微縮松等凝固缺陷；另一方面，镁合金很容易氧化，合金液充型过程中要 求流动平稳，避免浇注过程中氧化夹杂的出现。如果采用铝合金金属型模具来浇 注镁合金，不能有效解决上述两方面问题。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种镁合金金属型铸造 模具，结构简单，加工容易。本实用新型在合金熔炼浇铸工艺中的使用，具有工 艺简化，工作量小，耗材少等优点，且克服了铸件存在显微疏松，氧化夹杂，热 裂纹等缺陷。
本实用新型是通过以下技术方案实现的，本实用新型包括冒口补縮部位， 取样部，直浇道，上内浇道，下内浇道。所述的直浇道上方设有浇口部位，浇口 部位为倒置圆台。它们之间的连接及位置关系是冒口补縮部位位于取样部的正 上方；上内浇道和直浇道呈70°角，斜向上连接冒口补縮部位；下内浇道和直 浇道垂直，连接取样部。所述的取样部为长方体。所述的冒口补縮部位包括长方体和倒置梯形台，长方体位于倒置梯形台的 正上方。所述的取样部为长方体，其尺寸是髙40mm，宽20mm，长130mra。 冒口补縮部位中，所述的长方体，其尺寸是高40mm，宽45醒，长130mm;所述的倒置梯形台，其尺寸是高30mm，顶部宽45mm，底部宽20mra，长130mm。 所述的直铙道，上内浇道，下内浇5直径均为20咖，下内浇道长20mm。 所述的直浇道上方的浇口部位，其尺寸是高15mm，顶部直径40ram，底部直径20mm，直浇道底部球面的曲率半径为20mm。本实用新型还包括合金液过滤装置，合金液过滤装置包括浇口杯，过滤网或陶瓷过滤块(过滤网和陶瓷过滤块作为彼此可以替换的部件)；浇口杯置于直浇道上方，在浇口杯和直浇道之间放置过滤网或陶瓷过滤块。所述的浇口杯为一倒置的空心圆台，其尺寸是中间高50mm，顶部直径80mm，底部直径40咖。所述的浇口杯，其材料是45#钢(C:O. 42-0. 50;Si:0. 17-0. 37;Mn:0. 50-0. 80;Cr:《0. 2;Ni《0. 30;Cu《0. 25;P《0. 035;S《0. 035参考GB/T699-1999)。所述的过滤网，是指耐火纤维过滤网或不锈钢丝网，其孔径范围是0.2 mm -lram。所述的陶瓷过滤块，是指氧化铝(或氧化镁)陶瓷过滤块，过滤器厚度是20mm。本实用新型模具的壁厚度为20ram。 本实用新型的所用制作材料是灰铸铁或模具钢。本实用新型设计的工作原理本实用新型在浇注前需预热至要求温度200 'C 250'C。浇铸过程中，液态镁合金经浇口杯下部的过滤系统进行过滤后，再
经过直浇道和下内浇道向模具内部充型。充型过程中金属液先由下部取样部向上 部冒口补縮部位倒流(底注式)。由于采用了侧面直浇道底注式、两内浇道上下 分布、上内浇道与水平面呈20度角度的设计，浇铸过程中能有效避免浇注充型 过程中的紊流状态，尽可能确保合金液以层流方式稳定充型、顺序凝固。模具主 体部分上方冒口补縮部位包括一个倒置的梯形台形状，该部位作用相当于一个冒 口，保证下部取样部在凝固时能具有一定的压头并能充分进行凝固补縮，该部分 的合金液由上内浇口平稳充型、最后凝固。取样时冒口部位可进行成分取样、耐 蚀样品取样等。上内浇道的作用是， 一旦已经浇铸的液态镁合金发生凝固，阻碍 了金属液的倒流，上内浇道能确保继续浇铸的金属液经过上内浇道填充至模具， 有助于控制浇铸过程，既能够保证洁净的金属液由下而上稳定充型，又能保证上 部冒口进行充分的补縮，最大程度的减少了镁合金取样部位在凝固过程中存在的 组织结构缺陷，如气孔和疏松，确保了其结构和性能的稳定性。能比较精确反应 合金成分变化对镁合金组织和性能的影响。本实用新型还包括了合金液过滤装置，合金液过滤装置可以采用过滤网，也 可采用氧化镁、氧化滤等泡沫陶瓷过滤块，根据过滤网(泡沫陶瓷块)的过滤孔 径不同，可将10网以上的镁合金液中的氧化夹杂物去除。本实用新型浇铸的镁合金样品缺陷少，显微组织与力学性能稳定，能精确反 应合金元素变化对镁合金显微铸造和力学性能的影响。本实用新型避免了传统的 砂型铸造工艺繁复，工作量大，耗材多，浇铸出的镁合金样品缺陷较多且其性能 不稳定等缺点。避免了沿用铝合金金属型模具导致铸件存在显微疏松，氧化夹杂， 热裂纹等缺陷。
图l是本实用新型的结构示意图。 图2是图1的A-A剖视示意图。 图3是图1的B-B剖视示意图。图4本实用新型中添加浇口杯及过滤网或陶瓷过滤块后的结构示意图。图5是图4的A-A剖视示意图。图6是图4的B-B剖视示意图。其中l.冒口补縮部位，2.取样部，3.直浇道，4.上内浇道，5.下内浇
道，6.浇口杯，7.过滤网或陶瓷过滤块。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例作详细说明本实施例在以本实用新型 技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本实用新型的保 护范围不限于下述的实施例。如图l、 2、 3、 4、 5、 6所示，本实用新型包括冒口补縮部位l，取样部2， 直浇道3，上内浇道4，下内浇道5。其连接及位置关系是冒口补縮部位l位 于取样部2的正上方；上内浇道4和直浇道3呈70。角，斜向上连接冒口补缩 部位l;下内浇道5和直浇道3垂直，连接取样部2。取样部2为长方体。冒口 补縮部位l包括长方体和倒置梯形台，长方体位于倒置梯形台的正上方。直浇 道3上方设有浇口部位，浇口部位为倒置圆台。取样部2为长方体，其尺寸是高40mm,宽20mm，长130mm。冒口补縮部位l中，所述的长方体，其尺寸是 高40咖，宽45咖，长130mm;倒置梯形台，其尺寸是高30mm,顶部宽45ram， 底部宽20ram，长130mra。直浇道3，上内浇道4，下内浇道5直径均为20隨，下 内浇道5长20mm。直浇道3上方的浇口部位，其尺寸是高15讓，顶部直径40mm， 底部直径20mm，直浇道3底部球面的曲率半径为20mm。本实施例模具的壁厚度 为20mm。本实施例还包括合金液过滤装置，合金液过滤装置包括浇口杯6，过滤网 或陶瓷过滤块7;浇口杯6置于直浇道3上方，在浇口杯6和直浇道3之间放置 过滤网或陶瓷过滤块7。浇口杯6为一倒置的空心圆台，其尺寸是中间高50mm， 顶部直径80咖，底部直径40腿。过滤网7，是指耐火纤维过滤网或不锈钢丝 网，其孔径范围是0.2 mm -lmm。陶瓷过滤块7，是指氧化铝(或氧化镁)陶 瓷过滤块，过滤器厚度是20mm。本实施例是一种适合镁合金凝固铸造特点的、集镁合金液态金属平稳充型、 合金补縮、过滤除杂于一体，具有稳定的高铸造质量的镁合金用金属型铸造模具。 在保证相同的工艺条件(合金成分，浇铸温度等)下，浇铸出的镁合金铸锭性能 具有很好的稳定性和可重复性。本实施例浇铸出的镁合金铸锭样品性能与采用铝 合金金属型模具以及采用传统的砂型铸造相比，缺陷少，力学性能提高20%以 上。
权利要求1.一种镁合金金属型铸造模具，包括冒口补缩部位(1)、取样部(2)、直浇道(3)、上内浇道(4)、下内浇道(5)，所述的直浇道(3)上方设有浇口部位，浇口部位为倒置圆台，其特征在于，冒口补缩部位(1)位于取样部(2)的正上方；上内浇道(4)和直浇道(3)呈70°角，斜向上连接冒口补缩部位(1)；下内浇道(5)和直浇道(3)垂直，连接取样部(2)。
2. 如权利要求1所述的镁合金金属型铸造模具，其特征是，所述的冒口补縮 部位(1)包括长方体和倒置梯形台，长方体位于倒置梯形台的正上方。
3. 如权利要求1所述的镁合金金属型铸造模具，其特征是，所述的取样部(2) 为长方体。
4. 如权利要求1所述的镁合金金属型铸造模具，其特征是，还包括合金液过滤装置，合金液过滤装置包括浇口杯(6)，过滤网或陶瓷过滤块(7);浇口杯(6)置于直烧道(3)上方，在浇口杯(6)和直浇道(3)之间放置过滤网或陶 瓷过滤块(7)。
5. 如权利要求4所述的镁合金金属型铸造模具，其特征是，所述的过滤网， 是指耐火纤维过滤网或不锈钢丝网，其孔径范围是0.2mm-lmm。
6. 如权利要求4所述的镁合金金属型铸造模具，其特征是，所述的陶瓷过滤 块，过滤块厚度是20mm。
专利摘要一种镁合金金属型铸造模具，属于铸造技术领域。本实用新型包括冒口补缩部位，取样部，直浇道，上内浇道，下内浇道。其连接及位置关系是冒口补缩部位位于取样部的正上方；上内浇道和直浇道呈70°角，斜向上连接冒口补缩部位；下内浇道和直浇道垂直，连接取样部。本实用新型在合金熔炼浇铸工艺中的使用，具有工艺简化，工作量小，耗材少等优点，且克服了铸件存在显微疏松，氧化夹杂，热裂纹等缺陷。
文档编号B22C9/08GK201030420SQ20072007072
公开日2008年3月5日 申请日期2007年6月7日 优先权日2007年6月7日
发明者丁文江, 袁广银 申请人:上海交通大学