一种充压缩空气防爆真空吸铸系统及其工作方法与流程

1.本发明属于防爆装置技术领域，具体涉及一种充压缩空气防爆真空吸铸系统及其工作方法。


背景技术：

2.真空吸铸工艺是将铸型置于密封的吸铸室中，下端升液管浸入到液态金属中，然后将吸铸室抽真空，使金属液在负压下，自下而上充入铸型，并在负压条件下进行凝固冷却的成型方法。保压凝固完毕后释放压力恢复大气压，陶瓷升液管里的金属液回流至保温炉中。
3.我们采用真空吸铸工艺生产耐热钢材质的汽车涡轮增压器产品，金属合金熔炼浇注温度高，一般吸铸钢液温度控制在1550℃左右。耐热钢产品如涡轮壳的结构复杂，呈三维曲面流线结构，质量仅几千克，涡轮壳主要壁厚4～5mm，且壁厚的厚薄不均，铸件质量要求极高，不允许有任何铸造缺陷；耐热钢材质的凝固收缩大，钢液流动性差，铸造工艺性能差，铸件易产生气孔、夹渣、缩孔缩松等铸造缺陷。故此，耐热钢涡轮壳铸造工艺设计相对应的较为复杂。
4.耐热钢涡轮壳的壳型铸型造型制芯均采用覆膜砂热芯和冷芯制作，并由两个上下外壳和多个砂芯进行组芯而成，外壳由覆膜砂壳型机制作，内腔砂芯由高强度覆膜砂壳芯制作。一般耐热钢蜗壳设计为一模四件，最大外轮廓尺寸在750mm*650mm*400mm，整体合箱壳型重量在100kg左右。一般高强度覆膜砂发气量检测在17ml/g。
5.由于吸铸铸型重量大，覆膜砂发气量大，发气速度快，吸铸过程中会产生大量可燃性气体。吸铸结束后，机器人取走砂芯时，铸型与升液管接触面残留钢液温度较高，会点燃可燃性气体，并产生剧烈氧化反应，气体瞬时膨胀，发生燃爆反应，造成人身安全事故和设备安全事故。
6.为了解决这一问题，我司之前发明了一种真空吸铸室充氮防爆装置，但是使用氮气作为惰性气体阻止氧化反应，并且经常需要更换氮气瓶或者使用产氮气设备，使用成本较高。


技术实现要素：

7.本发明的目的是提供一种充压缩空气防爆真空吸铸系统及其工作方法，以解决以往真空吸铸室防爆装置采用充氮方式防爆使用成本较高的技术问题。
8.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种充压缩空气防爆真空吸铸系统，包括：可开合的吸铸室；保温炉，设置在吸铸室的一侧，以容纳金属液；铸型模，设置在吸铸室内，以将金属液制备成吸铸铸件毛坯；升液管，设置在吸铸室内，且所述升液管的一端设置在铸型模内，所述升液管的另一端穿出吸铸室浸入保温炉的金属液中；负压管，与吸铸室连接，适于使吸铸室形成负压环境；充气管，与吸铸室连接，适于向吸铸室内充入压缩空气，以稀释吸铸室内的可燃气体；排气管，与吸铸室连接，适于排出吸铸室内的气体。
9.进一步，所述充气管的进气端连接有压缩罐，以向充气管供应压缩空气；所述充气管上设置有第一阀门。进一步，所述负压管上设置有第二阀门。进一步，所述排气管上设置有第三阀门。进一步，所述吸铸室和保温炉之间设置有隔板。
10.又一方面，本发明还提供了一种充压缩空气防爆真空吸铸系统的工作方法，包括：将铸型模和升液管置于吸铸室内密封，升液管浸入保温炉内的金属液中；打开第二阀门，负压管导出吸铸室内的气体，吸铸室形成负压环境；保温炉内的金属液从升液管注入铸型模中，制备吸铸铸件毛坯；吸铸保压完成后，关闭第二阀门，打开第三阀门，排气管连通外界，吸铸室内气压恢复成正常大气压，升液管中金属液回流至保温炉内；打开第三阀门的同时，打开第一阀门，压缩空气经充气管进入吸铸室稀释可燃气体；排气管排除吸铸室内经压缩空气稀释的可燃气体；打开吸铸室，关闭第一阀门和第三阀门，取出铸型模，获得吸铸铸件毛坯。
11.本发明的有益效果是，本发明的一种充压缩空气防爆真空吸铸系统及其工作方法，在吸铸室上设置有负压管、充气管和排气管，通过负压管使吸铸室在吸铸工作时建立真空状态；吸铸保压完成后，通过充气管对吸铸室内吹入压缩空气以混合并稀释可燃气体；通过排气管以使吸铸室直通大气，吸铸室恢复大气压；以及同时通过排气管对外排除经压缩空气混合并稀释的可燃气体，有效防止在取出铸型模时可燃气体接触升液管的高温表面点燃发生爆炸，避免发生安全事故。相对于之前因采用充氮方式对吸铸室进行真空防爆操作，本技术是通过压缩空气混合稀释可燃气体，不会出现阻止氧化反应事件的发生，也无需更换氮气瓶或使用产氮气设备，有效降低使用成本，适于推广。
12.本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
13.为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1是本发明的一种充压缩空气防爆真空吸铸系统的优选实施例的结构示意图。
16.图中：吸铸室1、保温炉2、铸型模3、升液管4、负压管5、充气管6、排气管7、压缩罐8、第一阀门9、第二阀门10、第三阀门11、隔板12。
具体实施方式
17.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.实施例1
如图1所示，本实施例的一种充压缩空气防爆真空吸铸系统，包括：吸铸室1、保温炉2、铸型模3、升液管4、负压管5、充气管6和排气管7；其中，吸铸室1为可开合的密封结构；保温炉2设置在吸铸室1的一侧，以容纳金属液；铸型模3设置在吸铸室1内，以将金属液制备成吸铸铸件毛坯；升液管4设置在吸铸室1内，且升液管4的一端设置在铸型模3内，升液管4的另一端穿出吸铸室1浸入保温炉2的金属液中；负压管5与吸铸室1连接，适于使吸铸室1形成负压环境，使吸铸室1建立真空状态；充气管6与吸铸室1连接，适于向吸铸室1内充入压缩空气，用以混合和稀释吸铸室1内的可燃气体；排气管7与吸铸室1连接，适于排出吸铸室1内的气体。在吸铸室1上设置有负压管5、充气管6和排气管7，通过负压管5使吸铸室1在吸铸工作时建立真空状态；吸铸保压完成后，通过充气管6对吸铸室1内吹入压缩空气以混合并稀释可燃气体；通过排气管7以使吸铸室1直通大气，吸铸室1恢复大气压；以及同时通过排气管7对外排除经压缩空气混合并稀释的可燃气体，有效防止在取出铸型模3时可燃气体接触升液管4的高温表面点燃发生爆炸，避免发生安全事故。相对于之前因采用充氮方式对吸铸室1进行真空防爆操作，本技术是通过压缩空气混合稀释可燃气体，不会出现阻止氧化反应事件的发生，也无需更换氮气瓶或使用产氮气设备，有效降低使用成本，适于推广。
19.如图1所示，在本实施例中，可选地，在充气管6的进气端连接有压缩罐8，以向充气管6供应压缩空气；充气管6上设置有第一阀门9。通过压缩罐8对外界空气进行压缩，在吸铸保压完成后通过打开第一阀门9，将压缩空气经充气管6输送给吸铸室1，以使压缩空气与吸铸室1内的可燃气体进行混合和稀释，有效避免可燃气体浓度过大，不会因铸型模3与升液管4接触面的残留金属液温度较高而点燃可燃性气体，可燃性气体稀释后排出吸铸室1。避免产生剧烈氧化反应而使气体瞬时膨胀发生燃爆反应造成人身安全事故和设备安全事故，保证人身安全和设备安全。通过设置第一阀门9，以方便控制充气管6向吸铸室1输送压缩空气，压缩空气的输送量得到有效控制，节约成本。
20.如图1所示，在本实施例中，优选地，在负压管5上设置有第二阀门10。该负压管5上连接有负压泵，通过负压泵抽取吸铸室1内的气体从负压管5中排出，以使吸铸室1在吸铸工作时构建成真空状态，，吸铸完毕后电子阀关闭。确保铸型模3和升液管4正常制备吸铸铸件毛坯。通过第二阀门10的设计，以方便控制负压管5导出吸铸室1的气体。
21.如图1所示，在本实施例中，优选地，在排气管7上设置有第三阀门11。该第三阀门11直通大气，用于控制排气管7使吸铸室1恢复大气压，以及排除吸铸室1内混合有压缩空气的可燃气体。通过调控第一阀门9和第三阀门11，以在吸铸保压完成后，充气管6和排气管7同时通畅，实现压缩空气进入吸铸室1与可燃气体充分混合稀释，并排出吸铸室1，确保可燃气体充分排除，避免发生安全事故。
22.如图1所示，在本实施例中，优选地，在吸铸室1和保温炉2之间设置有隔板12。以使吸铸室1在闭合状态时能有效的密封，确保铸件吸铸。同时，阻隔保温炉2内的热量传导给吸铸室1。
23.如图1所示，在本实施例中，实际吸铸生产操作时，先将铸型模3和升液管4置入吸铸室1中密封。再将升液管4的下部浸入到金属液中，打开第二阀门10使吸铸室1建立真空状态，金属液吸入铸型模3中。当吸铸室1内压力到达设定值后，关闭第二阀门10，并保持一段时间，然后打开第三阀门11，恢复吸铸室1内正常大气压，此时升液管4中的金属液会回流至保温炉2中。在打开第三阀门11的同时，打开第一阀门9，压缩罐8中的压缩空气会充入吸铸
室1中，与铸型模3中产生的可燃性气体进行混合并稀释，随后一起通过第三阀门11排出吸铸室1。以此防止在取走铸型模3时，气体接触升液管的高温表面而点燃发生爆炸，能有效保障人身安全和设备安全。然后将吸铸室1打开，关闭第一阀门9和第三阀门11。取走铸型模3，最终获得吸铸铸件毛坯。
24.实施例2如图1所示，在实施例1的基础上，本实施例二提供了一种充压缩空气防爆真空吸铸系统的工作方法，包括：将铸型模3和升液管4置于吸铸室1内密封，升液管4浸入保温炉2内的金属液中；打开第二阀门10，负压管5导出吸铸室1内的气体，吸铸室1形成负压环境；保温炉2内的金属液从升液管4注入铸型模3中，制备吸铸铸件毛坯；吸铸保压完成后，关闭第二阀门10，打开第三阀门11，排气管7连通外界，吸铸室1内气压恢复成正常大气压，升液管4中金属液回流至保温炉2内；打开第三阀门11的同时，打开第一阀门9，压缩空气经充气管6进入吸铸室1混合稀释可燃气体；排气管7排除吸铸室1内经压缩空气混合稀释的可燃气体；打开吸铸室1，关闭第一阀门9和第三阀门11，取出铸型模3，获得吸铸铸件毛坯。
25.综上所述，使用本发明的一种充压缩空气防爆真空吸铸系统及其工作方法，在吸铸室上设置有负压管、充气管和排气管，通过负压管使吸铸室在吸铸工作时建立真空状态；吸铸保压完成后，通过充气管对吸铸室内吹入压缩空气以混合并稀释可燃气体；通过排气管以使吸铸室直通大气，吸铸室恢复大气压；以及同时通过排气管对外排除经压缩空气混合并稀释的可燃气体，有效防止在取出铸型模时可燃气体接触升液管的高温表面点燃发生爆炸，避免发生安全事故。相对于之前因采用充氮方式对吸铸室进行真空防爆操作，本技术是通过压缩空气混合稀释可燃气体，不会出现阻止氧化反应事件的发生，也无需更换氮气瓶或使用产氮气设备，有效降低使用成本，适于推广。通过第一阀门、第二阀门和第三阀门的配合使用，向吸铸室内吹入压缩空气，稀释吸铸过程中产生的可燃气体并及时排出，防止取走铸型时可燃气体接触升液管的高温表面而点燃发生爆炸，保证人身安全和设备安全。
26.本技术中选用的各个器件（未说明具体结构的部件）均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。
27.在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
28.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
29.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，
仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
30.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
31.另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
32.以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。