一种坩埚炉式加压凝固半固态铝合金大件成型机的制作方法

本发明涉及一种坩埚炉式加压凝固半固态铝合金大件成型机。

背景技术：

铝合金半固态铸造已经在高压铸造、挤压铸造、液态模锻等领域中取得了较多的应用，即做出了内在质量好的产品，也达到了生产效率高。在半固态的生产实践中，高压铸造铝合金的大件时，发现压注温度较高的液态铝合金填充时，经常出现浇注不足的缺边少肉现象，可用半固态铝合金时，相比纯液态，浇不足的现象出现较少，这就证明半固态浆料填充的能力比纯液态的铝液还高。其根源在于半固态浆料晶粒长大时是以近似球形的外貌长大，在填充型腔时，当存有少量的液态时其液体就充当了润滑剂，使球形的晶粒向型腔壁处填充时阻力更小，更容易充满，而纯液态金属在填充型腔由于降温剧烈很快形成网状的枝晶，阻挡了液态金属的流动，而网状枝晶是很难在液固共存的两相流中滚动或平移，故高温纯液态铝合金填充的能力远不如半固态浆料。

尽管用半固态成型技术生产出的铸件有很多优点，浆料的制备方法也很多，但是低成本优质浆料的连续制备、保存、输送一直是难题，严重制约该技术的推广和普及。现有的用于加压凝固半固态铝合金铸件成型机，其输送方式效果不佳，导致大铸件的生产效率低、产品质量不稳定。

技术实现要素：

本发明为解决上述技术问题，提供了一种坩埚炉式加压凝固半固态铝合金大件成型机，在铝液充满型腔时向浇口施加高压以提高铸件的致密性。包括：用于连续制备铝合金半固态浆料的保温炉、升液管、工作台、铸型和通入惰性气体的制浆机。

所述保温炉的开口朝上，工作台设置在保温炉的顶部，工作台上设有升液管安装通孔；铸型固定在工作台上，铸型上的进料口对应工作台上的升液管安装通孔，升液管通过升液管安装通孔和铸型上的进料口，将铸型和保温炉的内部空间连接起来。所述保温炉设有温控装置、加热器和冷却器，加热器和冷却器电性连接温控装置，冷却器安装在保温炉底部，所述升液管采用双筒升液管，竖直方向设置，管内分为加压室和浆料室，浆料室连通铸型和保温炉，加压室的顶部设有用于感应浆料的液位感应器和进气口，加压室和浆料室在靠近升液管的底部端口处连通汇合，升液管的底部端口处设有单向阀。

该成型机还包括液面加压控制装置，液面加压控制装置包括连接加压室进气口的气压泵。

进一步的，所述加热器在保温炉中，沿竖直方向排布至少两段独立的加热件，所述加热件由各自独立的电源供电，且工作温度不同，从上往下，温度逐渐降低形成温度梯度，结合制浆机，能够源源不断的把炉内坩埚底的铝水变成半固态浆料。

进一步的，所述冷却器包括贴合在炉底的导热石墨纸、顶部紧贴导热石墨纸的导热环和顶部紧贴导热环的冷却环，可以采用风冷或水冷方式，用于带走铝水变成半固态浆料时所释放的大量的结晶潜热。

进一步的，所述冷却器还包括置于保温炉底的温度传感器，电性连接温控装置；所述冷却环设有进水口，进水口处设有水量控制器，水量控制节电性连接温控装置。温控装置根据温度传感器回馈的温度，通过水量控制器控制冷却环的水流量大小。

进一步的，所述单向阀包括一个由耐高温材料制作的球形阀芯和阀座，阀座为漏斗形，中间开有直径小于球形阀芯的通孔，阀座套装在升液管的底部端口上。

进一步的，升液管的底部端口距保温炉底部20-30毫米。

进一步的，所述保温炉底部设有轮子，保温炉沿轨道移动。

进一步的，所述升液管、单向阀材质为石墨、陶瓷、c-c复合材料、钼、钨、及其合金或其它高温复合材料。

进一步的，所述球形阀芯直径为2-20厘米。阀座厚度为1-10厘米、加压室外经10-40厘米、长度50-150厘米、壁厚0.5-4厘米。

由上述对本发明的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明提供一种坩埚炉式加压凝固半固态铝合金大件成型机，通过在加压室形成负压吸料，高压下填充，当型腔充满后立即再加高压补缩使铸件更加致密、内在质量好，工艺适应性强，充分的发挥了高压铸造中半固态浆料优良的填充能力。通过在加压室设置液位感应器，及时补充加压室中的浆料，为下一次填充做好准备，提高生产效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

其中：

图1是本发明的结构示意图；(正视图)

图2是本发明的升液管结构示意图。(正视图)

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，一种坩埚炉式加压凝固半固态铝合金大件成型机，在铝液充满型腔时向浇口施加高压以提高铸件的致密性。包括：用于连续制备铝合金半固态浆料的保温炉1、升液管2、工作台5、铸型3和制浆机4，制浆机4通入氩气，可以为半固态铝液除气净化又可以使保温炉在氩气的保护下工作使铝水更洁净，坩埚、加压室、单向阀、升液管寿命更长。

所述保温炉1的开口朝上，工作台5设置在保温炉1的顶部，工作台5上设有升液管2安装通孔；铸型3固定在工作台5上，铸型3上的进料口对应工作台5上的升液管2安装通孔，升液管2通过升液管2安装通孔和铸型3上的进料口，将铸型3和保温炉1的内部空间连接起来。

所述保温炉1设有温控装置11、加热器和水冷器12，加热器和水冷器12电性连接温控装置11，水冷器12安装在保温炉1底部。本实施例中，加热器在保温炉1中，沿竖直方向排布至少两段独立的加热件13，所述加热件13由各自独立的电源供电，且工作温度不同，从上往下，温度逐渐降低形成温度梯度；水冷器12包括贴合在炉底的导热石墨纸121、顶部紧贴导热石墨纸121的导热环122、顶部紧贴导热环122的冷却环123，电性连接温控装置11的温度传感器，冷却环123设有进水口，进水口处设有水量控制器，水量控制节电性连接温控装置11。温控装置11根据温度传感器回馈的温度，通过水量控制器控制冷却环123的水流量大小。

请参阅图2，所述升液管2采用双筒升液管2，竖直方向设置，底部端口23距保温炉1底部25毫米，管内分为加压室21和浆料室22，浆料室22连通铸型3和保温炉1，加压室21的顶部设有用于感应浆料的液位感应电极211和进气口212连接气压泵，加压室21和浆料室22在靠近升液管2的底部端口23处连通汇合，升液管2的底部端口23处设有单向阀24，单向阀24包括一个由耐高温材料制作的球形阀芯241和阀座242，阀座242为漏斗形，中间开有直径小于球形阀芯241的通孔，阀座242套装在升液管2的底部端口23上。

工作时，铝液加入到坩埚中，由加热件13和水冷器12的共同作用，使铝液下部的温度降到595℃左右(对a356合金)，在制浆机4的作用下，坩埚下部形成球状的细小晶粒悬浮在液体中的半固态浆料，按放好铸型3，通过气压泵向进气口212送入大量的气体，加压室21增压则把铝合金半固态浆料挤入铸型3，当型腔充满后立即再加高压，强迫半固态铝液挤进型腔中完成对铸件的填充、补缩。当半固态金属凝固时让进气口212与大气接通，同时关闭气压泵，取出铸型，经清理，就得到了半固态铝合金第一个铸件。而后控制设备在进气口212施加几秒负压把半固态浆料吸入加压室21，当液位碰到液位感应电极211，停止抽气，转为生产下一个铸件。

由上述对本发明的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明提供一种坩埚炉式加压凝固半固态铝合金大件成型机，通过在加压室形成负压吸料，高压下填充，当型腔充满后立即再加高压补缩使铸件更加致密、内在质量好，工艺适应性强，充分的发挥了高压铸造中半固态浆料优良的填充能力。通过在加压室设置液位感应器，及时补充加压室中的浆料，为下一次填充做好准备，提高生产效率。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。