技术领域
本发明属于机械技术领域，涉及一种改良的金属铸件铸造模
具及其铸造方法。
背景技术：
铝合金流动性好，铸造性好，在金属模铸造工艺下，铝合金
金属液在重力作用下充型，流动平稳，不容易产生氧化夹杂，气
体容易排出。但由于铝合金体收缩率大，且金属模铸造补缩较差，
容易造成缩松、缩孔等铸造缺陷。
为了降低上述缺陷，提高铸件致密性，一般采用的方法是加
强熔体精炼除气或在铸件需要补缩处增加冒口设置等。冒口的设
置需要在铸造完成之后，去除铸件上多余的部分，以得到完整的
铸件产品，工作相对繁杂。
铝合金在采用压力铸造时，液态或半液态金属在高压作用下
以较高的速度充填压铸模型腔，并在压力下凝固成型。虽然由于
液体金属充型速度极快，型腔气体难以全部排出，铸件常有气孔
和氧化夹杂存在，铸件质量较低，但压力铸造可以提高铝合金铸
件组织致密性以及铝合金的强度和硬度。
针对上述问题，本申请提出在金属模铸造工艺的基础上，增
加采用压力下凝固成型的模具结构，以减少铸件的铸造缺陷。该
模具结构，除铝合金之外，对镁合金、锌合金等合金同样适用。
综上所述，为解决现有用于金属模铸造的模具结构上的不足，
需要设计一种设计合理、铸造质量好的改良的金属铸件铸造模具。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种
设计合理、铸造质量好的改良的金属铸件铸造模具。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种改良的金属
铸件铸造模具，包括：
第一模板；
第二模板，与第一模板相连且第二模板与第一模板合围形成
供金属铸件成型的型腔；
浇口，开设在模具上并通过浇流道与型腔联通；
推杆，至少设置为一个，所述推杆垂直贯穿通过第一模板。
在上述的一种改良的金属铸件铸造模具中，所述推杆设置在
金属铸件需要补缩处。
在上述的一种改良的金属铸件铸造模具中，在第一模板上贯
穿开设有与型腔联通的若干通孔，所述推杆位于对应的通孔内。
在上述的一种改良的金属铸件铸造模具中，在推杆内插设有
加热棒，加热棒面朝型腔的端面与推杆面朝型腔的端面之间留有
间距。
在上述的一种改良的金属铸件铸造模具中，推杆面朝型腔的
端面与对应的金属铸件补缩处的表面之间留有间隙。
在上述的一种改良的金属铸件铸造模具中，在第一模板内设
置有与型腔联通的若干冒口，各冒口贯穿第一模板设置。
在上述的一种改良的金属铸件铸造模具中，在第一模板上固
设有覆盖在冒口端面的压板，且压板与第一模板紧密贴合，所述
推杆贯穿通过压板并能伸入冒口内。
一种改良的金属铸件铸造模具的铸造方法，具体步骤如下：
模具预热，制备熔融状态的金属液；
将金属液由浇口沿浇流道内壁流入型腔并充满型腔；
推杆挤压金属铸件进行凝固，金属液在推杆压力下进行补缩；
加热棒对推杆及推杆前的金属液加热并保温；
保压，脱模。
在上述的一种改良的金属铸件铸造模具的铸造方法中，所述
推杆压力随着金属铸件逐渐凝固而增大。
在上述的一种改良的金属铸件铸造模具的铸造方法中，在保
压过程中，推杆压力保持不变。
与现有技术相比，本发明结构简单、设计合理；采用在金属
模铸造工艺的基础上增加推杆的方式，使金属铸件在推杆压力下
凝固成型，减少铸件的缩孔、缩松等铸造缺陷；同时在推杆内设
置加热棒，对推杆及金属铸件进行加热以降低冷却速度，有利于
补缩的进行。
附图说明
图1是本发明实施例一的结构示意图。
图2是图1的剖视图。
图3是图1中第一模板的剖视图。
图4是本发明实施例二的结构示意图。
图5是图4的剖视图。
图中，10、第一模板；11、通孔；12、间隙；20、第二模板；
30、型腔；40、浇口；50、推杆；60、加热棒；70、冒口；80、
压板。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方
案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1至图3所示，本改良的金属铸件铸造模具包括：
第一模板10；
第二模板20，与第一模板10相连且第二模板20与第一模板
10合围形成供金属铸件成型的型腔30；
浇口40，开设在模具上并通过浇流道与型腔30联通；
推杆50，至少设置为一个，推杆50垂直贯穿通过第一模板
10。
在进行金属模铸造时，由于金属液凝固会产生收缩现象，进
而导致金属铸件出现缩松、缩孔等铸造缺陷。特别是在生产铝合
金制品时，铝合金流动性好，结晶潜热大，铸造性好，但铝合金
体收缩率大，氢溶解度高，容易形成氢孔、缩松、缩孔等铸造缺
陷。
为了降低铝合金铸件的针孔、缩松、缩孔等缺陷，提高铸件
致密性。一般采用的方法是加强熔体精炼除气或单单增加冒口补
缩等，但对提高金属铸件质量的效果不大。
本发明设计了一种改良的金属铸件铸造模具，采用推杆50
挤压金属铸件，利用压力下凝固减少金属铸件的针孔、缩孔或缩
松等缺陷的特点，提高金属铸件的质量。
优选地，推杆50设置在金属铸件需要补缩处。推杆50的具
体位置以及数量需要根据所生产金属铸件的具体结构进行设置，
不同的金属铸件其在铸造过程中需要补缩的位置不同。
在铸造过程中，金属液在重力作用下充满型腔30，在重力作
用下，铸件中位于下方位置的部分在凝固时，金属液能及时补充，
因此铸件需要补缩的位置往往在上方或是周侧，相应的，推杆50
大都设置在模具的上方或四周。
在实际生产中，对于上下开模的铸造模具来说，需要设置推
杆50时，推杆50大都由上至下竖直设置；对于左右开模的铸造
模具来说，铸件往往在周侧发生铸造缺陷，因此常常在模具侧边
设置推杆50。以上是以浇注系统由上至下设计为基础来进行说明
的。
推杆50的设置不能对模具上其他零部件的运动产生阻碍，一
般情况下，推杆50与铸件垂直设置时挤压效果相对较好，但由于
铸件形状多样，推杆50与铸件可以垂直接触也可以相对倾斜，只
要不影响推杆50对铸件进行挤压凝固即可。
值得一提的是，在第一模板10上贯穿开设有与型腔30联通
的多个通孔11，推杆50位于对应的通孔11内。由于通孔11与
型腔30联通，当型腔30内充满金属液时，推杆50能够与金属液
接触。在补缩时，推杆50能在外力作用下沿着通孔11的轴向方
向朝着型腔30移动，挤压金属液，从而对铸件(金属液)进行压
力凝固。
优选地，在推杆50内插设有加热棒60，加热棒60面朝型腔
30的端面与推杆50面朝型腔30的端面之间留有间距。
加热棒60能对推杆50进行加热，确保推杆50与金属液接触
的一端的温度，推杆50对金属液进行压力凝固的同时，还对金属
液进行加热，保证推杆50端部以及推杆50前的金属液的温度，
减缓金属液温度降低的速度(即降低冷却速度)，从而降低金属液
凝固的速度，便于推杆50对金属液进行挤压补缩工作，使铸件产
生的铸造缺陷小，补缩效果好。
加热棒60面朝型腔30的端面与推杆50面朝型腔30的端面
之间留有间距，这样的设置可以避免加热棒60直接与金属液接
触，既能保护加热棒60不受损伤，同时也保证推杆50端部的温
度，达到好的补缩效果，避免影响铸件的质量。
进一步优选地，推杆50面朝型腔30的端面与对应的金属铸
件补缩处的表面之间留有间隙12。当型腔30内充满金属液时，
金属液同时存在于该间隙12所在的空间，此时推杆50面朝型腔
30的端面与间隙12所在空间内的金属液接触。
值得一提的是，本实施例中，推杆50对铸件进行压力凝固时
是通过设置液压缸来实现的，液压缸驱动推杆50在通孔11内移
动，推杆50推动间隙12所在空间内的金属液往型腔30内移动，
以补充铸件因收缩而产生的空隙。
该间隙12的设置是为了提供一个容纳金属液的空间，此处金
属液的容量不小于补缩所需的容量，以便顺利进行金属液的补充，
同时在推杆50作用下，使得铸件达到良好的补缩效果。其中，在
实际生产过程中，还可以采用其他驱动机构，此处不做限定。
图4和图5所示的是实施例二的结构示意图，与实施例一的
不同之处在于：在第一模板10内设置有与型腔30联通的多个冒
口70，各冒口70贯穿第一模板10设置。
不同的铸件所需补缩的位置、补缩量的大小等等均有所不同，
对于需要少量补缩的，可以直接设置推杆50与型腔30之间的间
隙12以存储金属液来进行补充；而对于铸件收缩较为厉害的，可
以在模具内设置冒口70以存储金属液，在进行凝固时，冒口70
内的金属液可以进行补充。
进一步优选地，在第一模板10上固设有覆盖在冒口70端面
的压板80，且压板80与第一模板10紧密贴合，推杆50贯穿通
过压板80并能伸入冒口70内。压板80的设置能够对冒口70进
行压紧，避免冒口70内的金属液溢出。
此处，推杆50在外力作用下伸入冒口70内，对冒口70内的
金属液进行挤压，金属液进行补缩工作。此时推杆50内的加热棒
60对推杆50进行加热之后，热量由推杆50传递到冒口70内的
金属液。
本发明还提供了一种改良的金属铸件铸造模具的铸造方法，
本实施例中以铝合金为例，具体步骤如下：
第一步：模具预热，制备熔融状态的金属液；
由于金属型铸造模具导热性好，液体金属冷却快，流动性剧
烈降低，容易使铸件出现冷隔、浇不足夹杂、气孔等缺陷。除此
之外，未预热的金属型铸造模具在浇注时，会受到强烈的热击，
应力倍增，极易损坏。因此在进行铸造时，需要将模具进行预热
以避免上述缺陷发生。
在此同时，在高温下制备熔融状态的金属液，也可提前制备。
此处为铝合金金属液，其熔融状态下的温度在700℃左右。由于
不同的金属所需要的熔融温度不同，在实际生产中，具体温度需
要根据所使用的金属种类进行相应的改变。
第二步：将金属液由浇口40沿浇流道内壁流入型腔30并充
满型腔30；
对上述制备好的熔融状态的铝合金金属液进行浇注，在浇注
时一定要平稳，不可中断金属液流，应尽量使金属液沿浇道壁流
入型腔30，以利于消除气孔、渣孔等铸造缺陷。浇注时应按照按
照先慢、后快、再慢的浇注原则进行。
此外，在浇注时，浇包嘴应尽可能靠近浇口40，以免金属液
流过长造成氧化，防止铸件产生氧化夹杂。
第三步：推杆50挤压金属铸件进行凝固，金属液在推杆50
压力下进行补缩；
液压缸驱动推杆50对金属液进行挤压，由于随着金属液的不
断凝固，所需的压力也随之增加，因此推杆50的压力随着金属铸
件逐渐凝固而增大。此处，液压缸驱动推杆50逐渐加大对铸件的
压力，以确保铸件在压力下凝固，从而减少铸造缺陷。
第四步：加热棒60对推杆50及推杆50前的金属液加热并保
温；
加热棒60对推杆50加热并保温，使推杆50及推杆50前的
铝合金金属液保持500℃以上高温，降低推杆50前金属液的冷却
速度，便于推杆50对金属液挤压，保证铸件得到充分的补缩。
对于铝合金来说，加热棒60的温度保持在500℃-600℃较为
适宜。对于不同的金属，加热棒60的温度则需要进行相应的改变，
以确保最终铸件的成型效果。
第五步：保压，脱模。
成型完成之后，需要进行一定时间的保压过程，保证铸件成
型完整，最后，对铸造模具进行脱模。其中，在保压过程中，推
杆50压力保持不变。
上述铸造方法是在在金属模重力铸造的基础上，通过推杆50
对浇道中的金属液施加一定的挤压压力，使金属液在压力下凝固
成型的工艺方法。
这种工艺方法具有以下特点：设计与成形灵活；加工成型工
艺低能耗、低成本、高出品率；铸件精度高，可以进行固溶热处
理；补缩效果好，实现少或无冒口等。
通过挤压凝固工艺，能够提高铝合金等铸件组织的致密性，
有效降低铸件的针孔、缩松和缩孔等缺陷，提高铸件力学性能。
此外，在压力下结晶，还有细化晶粒、加快凝固速度和使组织均
匀化等作用。
本发明设计合理，采用在金属模铸造工艺的基础上增加推杆
50的方式，使金属铸件在推杆50压力下凝固成型，减少铸件的
缩孔、缩松等铸造缺陷；同时在推杆50内设置加热棒60，对推
杆50及金属铸件进行加热以降低冷却速度，有利于补缩的进行，
值得广泛使用。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说
明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例
做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离
本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。