铝合金重力铸造燃气加热分段控制模具温度的方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种铝合金重力铸造燃气加热分段控制模具温度的方法，并为实现该方法设计了装置。本发明方法利用燃气对模具分段直接加热，通过控制燃气流量的大小分段控制模具温度，调整由浇口远端到浇口近端的温度场，使铸造材料形成由浇口远端到浇口近端的顺序定向凝固。本发明装置的模具板上依次安装有若干个口径不同的烧嘴，其数量及口径均可根据不同铸件尺寸大小和成型所需的温度梯度配置。本发明取消了众多的暗冒口和多段浇口，提高了铝液利用率；燃气烧嘴可以很灵活的布置在模具板上，并直接燃气加热，能源利用率高，加热速率快；结构简单、控制方便，故障率更低。有效降低了能源成本、材料成本、人工成本和加工成本。
【专利说明】铝合金重力铸造燃气加热分段控制模具温度的方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及铝合金重力铸造模具的控温，具体是指一种铝合金重力铸造燃气加热分段控制模具温度的方法及装置。
【背景技术】
[0002]铝合金重力铸造过程中，尤其是薄壁长管件和薄壁大平面铸件，目前多使用暗冒口或者多段浇口来对铸件进行温度梯度调节和补缩的方法。然而铸造时需要熔炼多余的铝液填充冒口和浇口，后期需要对暗冒口或者多段浇口的打磨和机加工作业，能源成本、材料成本、人工成本和加工成本比较高，生产效率比较低。中国发明专利200910086665.8公开了一种外加小温度梯度消除铸件缩孔缩松的凝固过程控制方法。该方法是采用电阻加热炉等对铸型外部强制加热，使铸型形成自上而下的正温度梯度，当铸型温度和温度梯度达到预定值时，浇入金属液，从而使金属液内部形成一个自上而下的外加小温度梯度，铸件实现顺序凝固。由于该方法电阻加热炉置于铸型外部，加热体没有直接作用在模具上加热，靠辐射传热，加热效率较低。同时，该方法各段电加热体功率一样，需采用多控温仪多热电偶分开控制各段加热温度，结构比较复杂，成本较高，故障率较高。中国发明专利03146852.7公开了一种定向凝固的铸造方法及其装置。该方法如下:各空心冷却管道与各加热元件单独设置、单独受控，空心冷却管道与加热元件相间排列，局部区域温度可控的模具预热后，将液态金属输入模腔中，通过各温度传感器采集的信息反馈控制局部空心冷却管道、加热元件的开闭以及局部保温措施实现温度梯度，最终实现定向凝固。中国发明专利200410077529.X公开了一种可应用于定向凝固的含内通道模具的制造方法，该方法如下:将具有独立出入口和给定形状与尺寸的管件布置在模具内，成型后管件成为模具内冷却流体通道。在模具上布置温度传感器，控制系统根据采集的相关信息控制流体的冷却流体流通和加热元件电流通断，从而适时控制模具上的温度分布，使得模腔中流体材料定向凝固。上述两项发明专利的装置结构复杂，铸件成型控制过程比较繁琐，虽然有利于成型大型尺寸、复杂形状零件，但对于成型类似重力铸造的薄壁长管件和薄壁大平面铸件等结构简单零件，制造模具装置成本太高，也没必要先加热预热模具再通过调节冷却水和加热等诸多步骤获得温度梯度来实现定向凝固。
【发明内容】
[0003]为了克服上述问题，本发明的目的在于研发一种能源成本、材料成本、人工成本和加工成本比较低，生产效率比较高的一种铝合金重力铸造燃气加热分段控制模具温度的方法。
[0004]本发明的另一个目的在于为实现上述铝合金重力铸造燃气加热分段控制模具温度的方法，设计一种人为分段控制模具温度的装置。
[0005]为实现本发明的目的采用的技术方案是:
[0006]一种铝合金重力铸造燃气加热分段控制模具温度的方法，其特征在于:该方法利用燃气对模具分段直接加热，通过控制燃气流量的大小分段控制模具温度，调整由浇口远端到浇口近端的温度场，使铸造材料形成由浇口远端到浇口近端的顺序定向凝固。
[0007]所述分段直接加热，是从铸件材料先凝固的位置到后凝固的位置的燃气流量逐渐加大。
[0008]所述分段控制模具温度，温控仪根据热电偶的温度信号，通过电动阀门控制线控制电动阀门，电动阀门控制燃气管道总燃气流量大小，进而控制流入各个烧嘴的燃气流量大小，以满足铸件充型温度为准。
[0009]所述燃气为天然气、煤气或液化气。
[0010]一种铝合金重力铸造燃气加热分段控制模具温度的装置，其特征在于:该装置包括总燃气管道、分燃气管道接口、烧嘴、模具板、模具、热电偶、温控仪、电动阀门控制线和电动阀门；它们的连接关系是:
[0011]模具板上依次安装有若干个口径不同的烧嘴；燃气入口与总燃气管道连通，总燃气管道上安装有为烧嘴提供燃气的分燃气管道接口 ；浇口远端处的模具上设有热电偶测温?L，热电偶安装在热电偶测温孔中，电动阀门控制线与燃气电动阀门相连，温控仪和热电偶连接。
[0012]所述烧嘴，按烧嘴安装位置，由铸件材料先凝固到后凝固的方向，烧嘴口径依次逐渐加大。
[0013]所述烧嘴，其数量及口径均根据不同铸件尺寸大小和成型所需的温度梯度配置。
[0014]本发明与现有技术相比具有如下的优点及有益效果:
[0015]1、本发明取消了众多的暗冒口和多段浇口，铝液利用率提高，后期处理人工成本降低,整个生产成本降低；
[0016]2、本发明采用作为清洁能源的燃气，无毒，环境友好，且成本比电热更低；控制更简单、方便。
[0017]3、使用燃气直接加热，模具可以设计的较薄，节约钢材，降低了模具成本；由于燃气烧嘴可以很灵活的布置在模具板上，与电热管只能利用直孔相比可以更灵活的布置在各个需要模具控温的地方；燃气烧嘴火焰直接对模具外部加热，能源利用率高，加热速率快。
[0018]4、本发明的装置利用不同部位燃烧发热量的不同，不仅形成了铸造材料顺序凝固的温度场，而且直接预热了模具，无需先预热模具再开闭冷却、加热元件等多步骤形成温度梯度，对比以往的加热控制机制采取多控温仪多热电偶分开控制的方式，结构更加简单，成本更低，故障率更低。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为一种铝合金重力铸造燃气加热分段控制模具温度的装置结构示意图。
[0020]图中:1.燃气管道、2.分燃气管道接口A、3.烧嘴A、4.分燃气管道接口 B、5.烧嘴B、6.分燃气管道接口 C、7.烧嘴C、8.分燃气管道接口 D、9.烧嘴D、10.模具板、11.模具、12.浇口近端、13.铸件、14.浇口远端、15.热电偶、16.温控仪、17.电动阀门控制线、18.总燃气入口、19.燃气电动阀门
【具体实施方式】[0021]下面结合实施例及其附图对本发明进行详细的描述。
[0022]如图1所示，一种铝合金重力铸造燃气加热分段控制模具温度的装置，包括总燃气管道1、分燃气管道接口 A2、烧嘴A3、分燃气管道接口 B4、烧嘴B5、分燃气管道接口 C6、烧嘴C7、分燃气管道接口 D8、烧嘴D9、模具板10、模具11、热电偶15、温控仪16、电动阀门控制线17和燃气电动阀门19。
[0023]燃气加热分段控制模具温度的装置中的烧嘴，其数量和口径可根据不同铸件尺寸大小和成型所需的温度梯度配置，本装置以4个烧嘴为例说明其配置规则。
[0024]模具板10上依次安装有燃气烧嘴口径逐渐加大的烧嘴A3、烧嘴B5、烧嘴C7、烧嘴D9。燃气入口 18与总燃气管道I连通，总燃气管道I上安装有与烧嘴A3相连的分燃气管道接口 A2、与烧嘴B5相连的分燃气管道接口 B4、与烧嘴C7相连的分燃气管道接口 C6以及与烧嘴D9相连的分燃气管道接口 D8 ;模具11的浇口远端14附近设有热电偶测温孔，热电偶15安装在热电偶测温孔中，电动阀门控制线17与燃气电动阀门19相连，温控仪16和热电偶15连接。温控仪16根据热电偶15的温度信号，通过电动阀门控制线17控制燃气电动阀门19，燃气电动阀门19控制调节由燃气入口 18流入总燃气管道I的总燃气流量大小，进而控制流入各个分燃气管道接口及烧嘴的燃气流量。
[0025]将适合铸件13的浇口远端14充型的温度设定在温控仪16上，待温度到达设定温度，温控仪16将自动控制燃气电动阀门19以控制燃气流量大小，保证远端的温度足以让铸件充型。由于分燃气管道接口 A2、分燃气管道接口 B4、分燃气管道接口 C6、分燃气管道接口D8、以及与各分燃气管道接口对应连接的烧嘴A3、烧嘴B5、烧嘴C7、烧嘴D9 口径逐渐增大，烧嘴A3喷出的火焰最弱，烧嘴B5喷出的火焰次弱、烧嘴C7喷出的火焰强、烧嘴D9喷出的火焰最强，自然形成了由远端14至浇口近端12由低到高的温度梯度，这时自然浇铸即可，无需别的任何暗冒口和多段浇口流道。如果温度梯度不够时，也只需局部更换更大口径的分燃气管道接口和烧嘴即可。按上述原理，总燃气管道I上安装的各分燃气管道接口以及与各分燃气管道接口其相配的烧嘴，可根据不同铸件的尺寸大小成型所需的温度梯度配置。
【权利要求】
1.一种铝合金重力铸造燃气加热分段控制模具温度的方法，其特征在于:该方法利用燃气对模具分段直接加热，通过控制燃气流量的大小分段控制模具温度，调整由浇口远端到浇口近端的温度场，使铸造材料形成由浇口远端到浇口近端的顺序定向凝固。
2.根据权利要求1所述的一种铝合金重力铸造燃气加热分段控制模具温度的方法，其特征在于:所述分段直接加热，是从铸件材料先凝固的位置到后凝固的位置的燃气流量逐渐加大。
3.根据权利要求1所述的一种铝合金重力铸造燃气加热分段控制模具温度的方法，其特征在于:所述分段控制模具温度，温控仪根据热电偶的温度信号，通过电动阀门控制线控制电动阀门，电动阀门控制燃气管道总燃气流量大小，进而控制流入各个烧嘴的燃气流量大小，以满足铸件充型温度为准。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种铝合金重力铸造燃气加热分段控制模具温度的方法，其特征在于:所述燃气为天然气、煤气或液化气。
5.一种铝合金重力铸造燃气加热分段控制模具温度的装置，其特征在于:该装置包括总燃气管道、分燃气管道接口、烧嘴、模具板、模具、热电偶、温控仪、电动阀门控制线和电动阀门；它们的连接关系是: 模具板上依次安装有若干个口径不同的烧嘴；燃气入口与总燃气管道连通，总燃气管道上安装有为烧嘴提供燃气的分燃气管道接口 ；浇口远端处的模具上设有热电偶测温孔，热电偶安装在热电偶测温孔中，电动阀门控制线与燃气电动阀门相连，温控仪和热电偶连接。
6.根据权利要求5所述的一种铝合金重力铸造燃气加热分段控制模具温度的装置，其特征在于:所述烧嘴，按烧嘴安装位置，由铸件材料先凝固到后凝固的方向，烧嘴口径依次逐渐加大。
7.根据权利要求5或6所述的一种铝合金重力铸造燃气加热分段控制模具温度的装置，其特征在于:所述烧嘴，其数量及口径均根据不同铸件尺寸大小和成型所需的温度梯度配置。
【文档编号】B22D27/04GK103706779SQ201310741132
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月27日 优先权日:2013年12月27日
【发明者】张十中, 李四娣, 张金荣, 丁阳阳, 曹永进 申请人:广东鸿特精密技术股份有限公司