一种铝合金铸造模具的气动润滑系统的制作方法

本发明涉及铝合金铸造模具领域，尤其是一种铝合金铸造模具的气动润滑系统。

背景技术

在变形铝合金加工领域，铸棒的表面质量和内部质量对其后续的加工应用(如挤压、轧制、拉拔等)产生至关重要的影响。为获得质量优良的铸棒，在传统热顶铸造技术领域，大多采用多孔石墨油润滑技术，铸造润滑油通过石墨环的微孔渗透入石墨环内壁形成一层油膜，以减少铸造过程中铸棒外壁与石墨环内壁之间的摩擦。然而，注射到石墨环中的油约80％最终会流入冷却水中，冷却水中混入铸造油将大大降低冷却水的淬火能力，从而降低铸棒的质量。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种低压真空铸造系统用铝合金铸造模具的气动润滑系统，该系统可准确调控每个结晶器上单个石墨油环中注入的铸造润滑油含量，确保石墨油环上油膜均匀性的同时降低铸造润滑油的使用量。

按照本发明提供的技术方案：

一种铝合金铸造模具的气动润滑系统，其特征在于：

包括铸造油箱、回转泵、注射泵、注射器和结晶器；

所述注射泵储油箱内设置有油量低位传感器，该低位传感器驱动回转泵，

所述注射器具有多个注射单元，多个注射单元相互并联连接，

所述结晶器包括结晶器本体、热顶、石墨油环、石墨气环和水环；所述结晶器本体上设置有进水口，水环和结晶器本体装配后形成一出水口；

所述回转泵、注射泵、注射器、结晶器依次设置且相邻结构通过供油管相连；所述铸造油箱位于回转泵的下端；

对上述技术方案的改进，注射器包括供油入口、注射器活塞、压室、出油阀、出油口、计量室和计量指示器；

供油入口主体和压室主体螺纹连接，注射器活塞通过弹簧和压室连接；

计量器和压室主体螺纹连接，计量指示器通过弹簧和计量器连接；

油经供油入口进入，在弹簧共同作用下，推动注射器活塞在压室内周期性往复滑动；注射器活塞前进时，推动压室前端储油腔内油液经出油口喷出，同时压室中端油液被推入计量室；注射器活塞后退时，计量室内油液在计量指示器作用下推送到压室前端储油腔，为下一次喷射备油。

对上述技术方案的改进，结晶器包括结晶器本体、热顶、石墨油环、石墨气环和水环；所述结晶器本体内嵌石墨气环和石墨油环，石墨油环位于石墨气环上，通过下部夹紧装置将结晶器本体和石墨气环、石墨油环固定夹紧；热顶通过夹紧装置夹紧固定。

对上述技术方案的改进，注射器的单个或多个注射单元与相应的单个或多个结晶器中的石墨油环相连。

对上述技术方案的改进，石墨气环与外部氩气和压缩空气形成的混合气体相连。

本发明的优点在于：

1、铸造润滑油定量控制，充分润滑石墨环的同时有效控制铸造润滑油的使用量。

2、铸造润滑油使用量大幅减少；由于气体的自润滑作用，有效降低铝液和石墨环接触的几率，故而气体辅助铸造需要的润滑油相比传统热顶铸造要少得多。

3、更少润滑油的混入，可有效确保冷却水的冷却效果，更利于获得质量优良的铸棒。

附图说明

图1是本发明的结构简图。

图2为注射器运行低压准备阶段的结构示意图。

图3为注射器高压注射阶段的结构示意图。

图4为注射器高压计量阶段。

图5为注射器低压回油阶段的结构示意图。

图6是本发明注射器运行时周期性运行时间-压力示意图。

图7是实施例一中采用本发明系统铸造的铸棒晶粒度图片。

图8是实施例二中采用本发明系统铸造的铸棒反偏析层图片。

图9是实施例三中采用本发明系统铸造的铸棒反偏析层和晶粒度图片。

图中：1-铸造油箱、2-回转泵、3-注射泵、4-注射器、4.1-注射单元、5-石墨油环、6-供油管、7-结晶器、8-油量低位传感器、9-供油入口、10-注射器活塞、11-压室、12-出油阀、13-出油口、14-计量室、15-计量指示器、16-热顶、17-石墨气环、18-水环、19-进水口、20-出水口、21-压缩空气、22-计量器、23-引锭头。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。图中→示意铸造润滑油流向。

如图1-9所示，一种铝合金铸造模具的气动润滑系统，其特征在于：

包括铸造油箱1、回转泵2、注射泵3、注射器4和结晶器；

所述注射泵储油箱内设置有油量低位传感器8，该低位传感器8驱动回转泵2，

所述注射器4具有多个注射单元4.1，多个注射单元相互并联连接，

所述结晶器包括结晶器本体7、热顶16、石墨油环5、石墨气环17和水环18；所述结晶器本体7上设置有进水口19，水环和结晶器本体装配后形成一出水口20；

所述回转泵2、注射泵3、注射器4、结晶器7依次设置且相邻结构通过供油管6相连；所述铸造油箱1位于回转泵2的下端，所述回转泵的侧面通过管道接入压缩空气21；

对上述技术方案的改进，注射器包括供油入口9、注射器活塞10、压室11、出油阀12、出油口13、计量室14和计量指示器15；

供油入口9主体和压室11主体螺纹连接，注射器活塞10通过弹簧和压室11连接；

计量器22和压室11主体螺纹连接，计量指示器15通过弹簧和计量器22连接；

油经供油入口9进入，在弹簧共同作用下，推动注射器活塞10在压室11内周期性往复滑动；注射器活塞10前进时，推动压室11前端储油腔内油液经出油口13喷出，同时压室11中端油液被推入计量室14；注射器活塞10后退时，计量室14内油液在计量指示器15作用下推送到压室11前端储油腔，为下一次喷射备油。

对上述技术方案的改进，结晶器包括结晶器本体7、热顶16、石墨油环5、石墨气环17和水环18；所述结晶器本体7内嵌石墨气环17和石墨油环5，石墨油环5位于石墨气环17上，通过下部夹紧装置将结晶器本体7和石墨气环17、石墨油环5固定夹紧；热顶16通过夹紧装置夹紧固定；

本发明中采用的夹紧装置是夹紧环，通过夹紧环将结晶器本体7和石墨气环17、石墨油环5通过夹紧环固定夹紧；热顶16夹紧在夹紧环上。

对上述技术方案的改进，注射器的单个或多个注射单元4.1与相应的单个或多个结晶器7中的石墨油环5相连。

对上述技术方案的改进，石墨气环17与外部氩气和压缩空气形成的混合气体相连。

铸造过程中，铸造控制室根据铸造工艺规定的注射时间周期设定给注射泵输入激发信号。在压缩空气21的作用下，注射泵3将油压到各注射器4内，在注射泵3给定的压力作用下，注射器4会向各自对应的石墨油环5内注射定量的铸造润滑油；注射器活塞10位置开始移动时，润滑油逐步填充满计量室14，计量指示器15被推出；加载时间结束后，注射泵3自动停止，压力泄载。泄压后，在低压作用下，注射器活塞10退回，计量室14内的铸造润滑油被推到压室11内，计量指示器15缩回原位置，注射器4下一周期压注准备到位。

注射器4周期性运行，其单个周期不同阶段的运行说明如下：

1、低压准备阶段：此时压室11内充满润滑油，准备注射；

2、高压注射阶段：在压缩空气21的高压作用下，注射器活塞10向前推进，将定量的铸造润滑油注入到相应的石墨油环5内；

3、高压计量阶段：注射器活塞10位置开始移动时，铸造润滑油逐步填充满计量室14，计量指示器15被推出；

4、低压回油阶段：在低压作用下，注射器活塞10退回，计量室14内的铸造润滑油被推到压室11内，计量指示器15缩回原位置，注射器4下一周期压注准备到位。

单个注射器在单次注射过程中注油一次，单次运行的计量容量范围为1.6～4.8ml，可手动旋转计量器22进行调节；根据铸棒直径的大小可调节单个注射器单次运行的计量容量，充分润滑石墨环的同时有效控制铸造润滑油的使用量。

铸造过程中，石墨油环5通过本发明所述的气动润滑系统进行润滑，石墨气环17通过氩气和压缩空气形成的混合气体形成气压润滑；同时，气动润滑油在重力作用下从石墨油环5内壁顺流至石墨气环17内壁，在混合气体压力的作用下，形成油气雾化分离层，有效减少铸棒与结晶器之间的摩擦，获得表面和内部质量优良的铸棒。

实施例一

铸造规格的3003铝合金铸棒，每炉铸棒总量约25t，每炉铸棒40个结晶器，每支铸棒长度约7100mm。

结晶器内的石墨油环配有1个注射器及其气动润滑系统，工艺规定注射器高压注射计量阶段用时7s，低压准备回油阶段用时21s，每个循环周期为7+21＝28s。

石墨油环直径其周长约为637mm，工艺规定单个注射器单次运行的计量容量范围为4.0ml。

铸造时，该铝合金铸棒的铸造速度为120mm/min。

由此计算，该炉铸造过程中，单支铸棒的每米油耗为：

单支铸棒的总油耗为：71.4×7.1＝507ml

每炉铸棒的油耗量为：507×40＝20285ml＝20.3l

折算每吨铸棒的油耗量为：20.3÷25＝0.81l/t

所得铸棒的表面质量优良，无反偏析层，平均晶粒尺寸约30-40μm。

实施例二

铸造规格的ahs铝合金铸棒，每炉铸棒总量约25t，每炉铸棒24个结晶器，每支铸棒长度约7400mm。

φ254mm结晶器内的石墨油环配有1个注射器及其气动润滑系统，工艺规定注射器高压注射计量阶段用时7s，低压准备回油阶段用时21s，每个循环周期为7+21＝28s。

石墨油环直径其周长约为798mm，工艺规定单个注射器单次运行的计量容量范围为4.8ml。

铸造时，该铝合金铸棒的铸造速度为105mm/min。

由此计算，该炉铸造过程中，单支铸棒的每米油耗为：

单支铸棒的总油耗为：98.0×7.5＝737.7ml

每炉铸棒的油耗量为：737.7×24＝17703ml＝17.7l

折算每吨铸棒的油耗量为：17.7÷25＝0.71l/t

所得铸棒的表面质量优良，反偏析层厚度约320μm，同水平气滑铸造的铸棒反偏析层厚度大于1mm。

实施例三

铸造规格的6110ah铝合金铸棒，每炉铸棒总量约25t，每炉铸棒6个结晶器，每支铸棒长度约7200mm。

φ520mm结晶器内的石墨油环配有2个注射器及其气动润滑系统，工艺规定注射器高压注射计量阶段用时7s，低压准备回油阶段用时14s，每个循环周期为7+14＝21s。

石墨油环直径其周长约为1633mm，工艺规定单个注射器单次运行的计量容量范围为4.8ml。

铸造时，该铝合金铸棒的铸造速度为28mm/min。

由此计算，该炉铸造过程中，单支铸棒的每米油耗为：

单支铸棒的总油耗为：979.6×7.2＝7040ml

每炉铸棒的油耗量为：7040×6＝42240ml＝42.24l

折算每吨铸棒的油耗量为：42.24÷25＝1.69l/t

所得铸棒的表面质量优良，反偏析层厚度约330μm，平均晶粒尺寸约200-220μm。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。