金属型辅压重力铸造系统及铸造方法
【专利摘要】本发明涉及一种金属型辅压重力铸造系统及铸造方法，包括铸造模具，特征是：铸造模具的上浇口与辅压装置连接；所述辅压装置包括与上浇口连通的气体管道，在气体管道的进气端至出气端依次设置过滤器、减压阀、流量阀、流量计、电磁阀和稳压包。所述铸造方法，包括以下步骤：（1）安装铸造模具，铸造模具的上浇口连接辅压装置；（2）将熔炼后的合金液由浇注至铸造模具中；（3）浇注合金液3～8秒后，采用辅压装置向铸造模具中通入压缩空气，加压速度为0.025～0.035MPa/10秒，直至铸造模具中的压力为0.15～0.2MPa，保压110～120秒；最后泄压；（4）冷却后，开模和出模。本发明可以提高金属利用率，提高冒口附近的机械性能，简化了后续切冒口工序。
【专利说明】金属型辅压重力铸造系统及铸造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种金属型辅压重力铸造系统及铸造方法，尤其是一种在金属型重力铸造的基础上，使用压缩空气进行辅助加压的铸造系统及铸造方法，属于有色金属铸造【技术领域】。
【背景技术】
[0002]金属型铸造工艺是有色金属加工工艺中应用最广的一种工艺。特别是在有色金属应用越来越广泛的今天，金属型铸造工艺发展十分迅速。目前，在铸造有色金属结构件领域应用最广泛的是金属型重力铸造和金属型低压铸造两种工艺。
[0003]金属型重力铸造是一种应用十分广泛的铸造技术，简单的说，这种铸造技术就是金属液在浇注过程中依靠地球重力作用充满铸型并在重力作用下凝固的工艺，也称重力浇铸。它的优点是设备和模具简单，投资少，容易实现自动化。缺点是需要比较大的冒口系统，所以金属利用率低(在铸造行业用工艺出品率来衡量);冒口附近工件的机械性能偏低。
[0004]金属型低压铸造技术是指将铸型放在一个密闭的炉子上面，型腔的下面用升液管和炉膛内的金属液接通。炉膛中的金属液面上加入一定压力的压缩空气，金属液会从升液管中流入型腔，金属液充满后，继续使压力增加一定的值，使金属液在一定压力下凝固。金属液凝固后，炉膛内的压缩空气释放，未凝固的液体从升液管回流到炉中。低压铸造的一个特点就是在压力作用下使金属液直接浇入铸型，不用冒口，浇口也很小，它的金属利用率很高。缺点是设备和模具复杂，运行成本高。铸件浇口附近局部机械性能偏低。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种金属型辅压重力铸造系统及铸造方法，提高金属利用率，提高冒口附近的机械性能，简化了后续切冒口工序。
[0006]按照本发明提供的技术方案，一种金属型辅压重力铸造系统，包括铸造模具，特征是:铸造模具的上浇口与辅压装置连接；所述辅压装置包括与上浇口连通的气体管道，在气体管道的进气端至出气端依次设置过滤器、减压阀、流量阀、流量计、电磁阀和稳压包。
[0007]所述减压阀的输入端和输出端分别设置第一压力表和第二压力表。
[0008]在所述流量阀和电磁阀之间连接第一手动阀。
[0009]在所述稳压包的输出端连接第三压力表。
[0010]在所述稳压包的输出端连接第二手动阀和第三手动阀。
[0011]所述铸造模具包括安装在冷却盘托板上的底座、下模、上模和侧模，侧模上设有侧模浇口套，在底座上正对上浇口的位置设置分流锥。
[0012]所述金属型辅压重力铸造方法，特征是，采用以下工艺步骤:
(O安装铸造模具，铸造模具的上浇口连接辅压装置；
(2)将熔炼后的合金液由浇注至铸造模具中，合金液的温度为700?715°C；
(3)浇注合金液3?8秒后，采用辅压装置向铸造模具中通入压缩空气，加压速度为0.025?0.035MPa/10秒，直至铸造模具中的压力为(λ 15?0.2MPa，保压110?120秒；最后进行泄压；
(4)对铸造模具喷射水进行冷却，水温为室温，喷射压力为0.45?0.65MPa，冷却时间为190?200秒；
(5)冷却后，进行开模和出模。
[0013]本发明具有以下优点:(1)冒口尺寸可以大幅减少，金属利用率闻:铸件工艺出品率由原来的60%左右提高到70%左右；也就是说，生产相同的铸件，采用本发明所述系统和方法比用普通重力铸造生产，减少铝水用量10%左右；这样，可以减少10%的熔炼铝合金所需的能源，同时金属烧损减少10% ; (2)对工件关键部位的机械性能有明显的提高，特别对于原来冒口附近部位；(3)后续切冒口工序可以简化甚至省略。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明的结构示意图。
[0015]图2为本发明所述辅压装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合具体附图对本发明作进一步说明。
[0017]如图1?图2所示:所述金属型辅压重力铸造系统包括上模1、侧模浇口套2、上浇口 3、分流锥4、侧模5、下模6、底座7、冷却盘托板8、辅压装置9、过滤器10、第一压力表
20、减压阀30、第二压力表40、流量阀50、流量计60、第一手动阀70、电磁阀80、稳压包90、第三压力表100、第二手动阀110、第三手动阀120、气体管道130等。
[0018]如图1所示，本发明所述金属型辅压重力铸造系统包括铸造模具，铸造模具的上浇口 3与辅压装置9连接；如图2所示，所述辅压装置包括与上浇口 3连通的气体管道130，在气体管道130的进气端至出气端依次设置过滤器10、第一压力表20、减压阀30、第二压力表40、流量阀50、流量计60、第一手动阀70、电磁阀80、稳压包90、第三压力表100、第二手动阀110和第三手动阀120 ；
所述过滤器10用以去除压缩空气中的水份和油份等杂质；所述第一压力表20用于显示压缩空气的进气压力；所述减压阀30的压力调节范围为(T0.3MPa ;所述第二压力表40用于显示经减压阀30减压后的压力；所述流量阀50可根据工艺要求精确地调整流量，以控制加压速度，流量阀50的流量范围为(T20nl/min ;所述流量计60为玻璃转子流量计，用于流量阀50在对加压速度进行调整时测量流量；所述第一手动阀70为二位二通阀，用于异常情况下紧急停止加压；所述电磁阀80为二位五通电磁阀，用于开通加压和泄压；所述稳压包90的作用是稳定加压压力和有效调整加压速度曲线，稳压包90的容积为3L ;所述第三压力表100显示即时加压压力；所述第二手动阀110为二位三通手动阀，用于调整加压流量和在异常情况下紧急泄压；所述第三手动阀120为二位三通阀，用于调整加压曲线和在异常情况下紧急泄压；
如图1所示，所述铸造模具包括安装在冷却盘托板8上的底座7、下模6、上模I和侧模5，侧模5上设有侧模浇口套2，在底座7上正对上浇口 3的位置设置分流锥4。
[0019]所述铸造系统在使用时，合金液在重力的作用下，完成浇注；依靠本发明所述的铸造系统辅以压缩空气进行加压，使铸件在一定的压力下结晶，并且实现冒口部位的液态金属对铸件进行充分补缩，这大大减小了冒口的尺寸；同时，因为减小了冒口，使工件各部位的结晶速度加快，使得铸件整体的机械性能有了大幅度提高。
[0020]实施例一:一种金属型辅压重力铸造方法，铸造产品为:铝合金车轮(直径12英寸，宽度6英寸)，采用以下工艺步骤:
(O安装铸造模具，铸造模具的上浇口连接辅压装置；
(2)合金液准备:按常规铝合金熔炼工艺进行配料、熔炼、精炼和除气，合金液成份为 Si:6.5%、Mg:0.3%、Ti:0.08%、Sr:0.008%、Fe ( 0.18%、Cu ( 0.05%、Zn ( 0.05%、Mn ( 0.05%，其余为Al ;将熔炼后的合金液由浇注至铸造模具中，合金液的温度为700°C ；
(3)浇注合金液3秒后，采用辅压装置向铸造模具中通入压缩空气，加压速度为
0.025MPa/10秒，直至铸造模具中的压力为0.15MPa，保压110秒；最后进行泄压；
(4)对铸造模具喷射水进行冷却，水温为室温，喷射压力为0.45MPa，冷却时间为200
秒；
(5)冷却后，进行开模和出模。
[0021]本实施例得到的铸件产品外观良好、铸造刻字清晰，工艺出品率由普通重力铸造的61.7%提高到73.9% ;铸件重要部位的机械性能如表I所示。
[0022]表I车轮铸件内轮缘部位机械性能(T5状态)
【权利要求】
1.一种金属型辅压重力铸造系统，包括铸造模具，其特征是:铸造模具的上浇口(3)与辅压装置(9)连接；所述辅压装置包括与上浇口(3)连通的气体管道(130)，在气体管道(130)的进气端至出气端依次设置过滤器(10)、减压阀(30)、流量阀(50)、流量计(60)、电磁阀(80)和稳压包(90)。
2.如权利要求1所述的金属型辅压重力铸造系统，其特征是:所述减压阀(30)的输入端和输出端分别设置第一压力表(20)和第二压力表(40)。
3.如权利要求1所述的金属型辅压重力铸造系统，其特征是:在所述流量阀(50)和电磁阀(80 )之间连接第一手动阀(70 )。
4.如权利要求1所述的金属型辅压重力铸造系统，其特征是:在所述稳压包(90)的输出端连接第三压力表(100)。
5.如权利要求1所述的金属型辅压重力铸造系统，其特征是:在所述稳压包(90)的输出端连接第二手动阀(110 )和第三手动阀(120 )。
6.如权利要求1所述的金属型辅压重力铸造系统，其特征是:所述铸造模具包括安装在冷却盘托板(8 )上的底座(7 )、下模(6 )、上模(I)和侧模(5 )，侧模(5 )上设有侧模浇口套(2),在底座(7)上正对上浇口(3)的位置设置分流锥(4)。
7.一种金属型辅压重力铸造方法，其特征是，采用以下工艺步骤: (1)安装铸造模具，铸造模具的上浇口连接辅压装置； (2)将熔炼后的合金液由浇注至铸造模具中，合金液的温度为700-715°C； (3)浇注合金液3-8秒后，采用辅压装置向铸造模具中通入压缩空气，加压速度为0.025-0.035MPa/10秒，直至铸造模具中的压力为0.15-0.2MPa，保压110-120秒；最后进行泄压； (4)对铸造模具喷射水进行冷却，水温为室温，喷射压力为0.45-0.65MPa，冷却时间为190-200秒； (5)冷却后，进行开模和出模。
【文档编号】B22D27/13GK103433468SQ201310345280
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月8日 优先权日:2013年8月8日
【发明者】曹惠中, 戴润, 任耀军, 袁知稳, 孙华, 高洁宇, 冯海平 申请人:无锡锦绣轮毂有限公司