一种铝合金支架类铸件浇注系统、制备方法及浇注方法与流程

1.本发明属于差压铸造领域，尤其涉及一种铝合金支架类铸件浇注系统、制备方法及浇注方法。


背景技术：

2.差压铸造是一种在低压铸造的基础上派生出来的铸造方法。该铸造方法是在铸型外罩个密封罩，内充压缩气体，使铸型处于气体一定压力之下，当金属液自下而上充型时，使保温炉中气体的压力大于铸型中气体的压力，此时铸件在更高的压力作用下结晶凝固，进而获得致密度更高的铸件。
3.目前，在差压铸造领域中，生产的铸件大部分为壳体类铸件，使用的浇注系统多为缝隙式浇注系统。例如，中国专利cn204052857u公开了一种飞行器舱体外壳的垂直缝隙式浇注系统，利用该系统实现了飞行器舱体外壳的浇注，浇注系统包括舱体部、立缝、立筒、底板部以及支撑柱，其中，舱体部为圆筒状，立筒围绕舱体部外侧均匀分布，立筒和舱体部之间通过与舱体部等长的立缝连接，立筒下端长于舱体部，通过向立筒和舱体部之间的立缝浇注金属液，制备得到飞行器舱体外壳。
4.但是，上述缝隙式浇注系统是一种针对结构较为高大的圆筒状壳体类铸件的浇注系统，但是对于面积大而高度低的支架类或盖类铸件而言，上述缝隙式浇注系统无法实现此类铸件的成功浇注，因此，目前支架类或盖类铸件仍面临着浇注系统设置困难的问题。


技术实现要素：

5.本发明的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本技术的其他特征、目的和优点更加简明易懂。
6.本发明提出一种铝合金支架类铸件浇注系统、制备方法及浇注方法，解决了支架类铸件因面积大而高度低等特性，导致其浇注系统设置困难的问题，具有根部窄而长的楔形浇道，金属液由横浇道流经楔形浇道直接进入型腔中，使得金属液自下而上快速充型，缩短金属液流程，能有效防止因金属液行程过长造成的冷隔、浇注不足等缺陷，可以提高支架类铸件合格率的特点。
7.本发明一方面公开了一种铝合金支架类铸件浇注系统的制备方法，包括埋箱造型和砂芯制备，其中所述埋箱造型进一步包括以下步骤：
8.底砂型制备：依次将横浇道模型和直浇道模型放置于第一砂箱内，向所述第一砂箱中填砂、捣实并刮去表面浮砂，使砂包围所述横浇道模型和直浇道模型后，取出所述直浇道模型和横浇道模型，以形成多条相互交错的横浇道以及设置于多条相互交错的横浇道交点下方，并与所述交点相互连通的直浇道，对多条所述横浇道和直浇道进行修补、喷刷涂料后，得到稳定成型的底砂型，开箱、翻转所述第一砂箱移位备用；
9.中砂型制备：将铸件模型放置于第二砂箱内，并在所述铸件模型一侧放置冷铁，再向所述第二砂箱中填砂、捣实并刮去表面浮砂，使砂包围所述铸件模型和冷铁，取出所述铸
件模型后形成型腔，对其进行修补、喷刷涂料后得到稳定成型的中砂型，开箱、翻转所述第二砂箱；
10.下砂型制备：将翻转的第一砂箱放置在所述翻转的第二砂箱上，将楔形浇道模型放置于所述第二砂箱底部，填砂捣实并刮去表面浮砂后，形成被填砂间隔开的第一楔形浇道和第二楔形浇道，在用于间隔所述第一楔形浇道和第二楔形浇道的填砂上方放置砂芯芯头模型，填砂直至填满所述砂芯芯头模型内部，取出楔形浇道模型和砂芯芯头模型，对所述第一楔形浇道和第二楔形浇道进行修补和喷刷涂料后，得到稳定成型的下砂型，开箱、翻转所述第一砂箱和第二砂箱移位备用；
11.上砂型制备：根据划线或定位销将顶部冷铁放置于第三砂箱底部，再向所述第三砂箱中填砂、捣实并刮去表面浮砂，使砂包围顶部冷铁，并在所述顶部冷铁的顶部开设多个间隔排布的排气孔，修补后得到结构稳定的上砂型，开箱翻转所述第三砂箱移位备用；
12.合箱：根据合箱导杆定位按照自下而上的顺序将底砂箱、下砂箱、中砂箱和上砂箱进行合箱。
13.在其中一些实施例中，所述第一砂箱、第二砂箱和第三砂箱均为不带底面的矩形腔体结构，所述底砂型制备、下砂型制备、中砂型制备及上砂型制备均在造型平台上进行；
14.所述砂芯制备步骤具体为：
15.将左、右半芯盒紧固后得到所述砂芯芯头模型，向所述砂芯芯头模型中填砂、捣实并刮去表面浮砂，打开左、右半芯盒，得到砂芯并进行修补、喷刷和烘烤。
16.在其中一些实施例中，所述合箱步骤具体为：
17.在底砂型中横浇道上方铺设过滤网后，根据合箱导杆定位将所述下砂型与底砂型合箱，使得所述第一楔形浇道和第二楔形浇道位于所述横浇道的上方；
18.根据合箱导杆定位依次将中砂型、上砂型与合箱后的下砂型和底砂型合箱，使得所述中砂型中的型腔位于所述第一楔形浇道的上方，所述中砂型中的砂芯位于用于间隔所述第一楔形浇道和第二楔形浇道填砂的上方，所述上砂型中的顶部冷铁位于所述型腔的上方，所述上砂型中的多个所述排气孔间隔排布于所述砂芯的上方，最终将合好的砂型整体利用紧箱螺杆固定连接起来，最终得到所述铝合金支架类铸件的差压铸造浇注系统。
19.本发明另一方面公开了一种铝合金支架类铸件的浇注系统，该浇注系统利用任一实施例列举的铝合金支架类铸件浇注系统的制备方法制备得到，所述浇注系统包括：
20.底砂型，所述底砂型具有设置于其表面的横浇道和竖向设置于所述横浇道下方的直浇道，所述横浇道与直浇道相互连通，所述直浇道经由升液管连通浇注系统底部的坩埚；
21.下砂型，所述下砂型设置于所述底砂型上方，所述下砂型具有楔形浇道，所述楔形浇道整体设置于所述横浇道上方，且所述楔形浇道与所述横浇道相互连通；
22.中砂型，所述中砂型设置于所述下砂型上方，所述中砂型具有型腔和设置于所述型腔一侧的砂芯，所述型腔设置于所述楔形浇道上方，并与所述楔形浇道相互连通；
23.上砂型，所述上砂型设置于所述中砂型上方，所述上砂型具有多个排气孔，多个所述排气孔间隔设置于所述砂芯上方。
24.在其中一些实施例中，所述横浇道由多条相互交错的横浇道组成，所述直浇道设置于多条相互交错横浇道的交点下方，并与所述交点连通，通过所述交点使多条交错的横浇道与所述直浇道之间彼此连通。
25.在其中一些实施例中，所述横浇道由三条相互交错的横浇道组成，每条所述横浇道均包括相交端和非相交端，且所述相交端的长度小于所述非相交端，三条所述横浇道的相交端相互交错形成所述交点，三条所述横浇道的非相交端呈辐射状向外延伸。
26.在其中一些实施例中，所述楔形浇道进一步包括：
27.第一楔形浇道，所述第一楔形浇道设置于其中一条所述横浇道非相交端的上方，并与这条横浇道的非相交端相互连通；
28.第二楔形浇道，所述第二楔形浇道与所述第一楔形浇道被填砂隔开，使所述第二楔形浇道与所述第一楔形浇道间隔设置，所述第二楔形浇道设置于其中一条所述横浇道相交端的上方，并与这条横浇道的相交端相互连通；
29.其中，所述第一楔形浇道的宽度大于第二楔形浇道，所述第一楔形浇道和第二楔形浇道分别设置于同一条所述横浇道非相交端和相交端的上方。
30.在其中一些实施例中，所述型腔设置于所述第一楔形浇道上方，所述砂芯设置于用于间隔所述第一楔形浇道和第二楔形浇道的填砂上方，在所述型腔远离所述砂芯的一端还设置有冷铁。
31.在其中一些实施例中，在所述横浇道与楔形浇道之间设置有过滤网，在多个所述排气孔中最外侧、所述型腔上方还设置有顶部冷铁。
32.本发明还公开了一种采用上述任一实施例列举的铝合金支架类铸件的浇注系统的铸件浇注方法，包括以下步骤：
33.先将所述铝合金支架类铸件的差压铸造浇注系统转至差压铸造浇道平台上，再将升液管一端与所述底砂型中的直浇道连接起来，使二者彼此连通；
34.将所述升液管另一端放入盛有金属液的坩埚中；
35.在差压作用下，使金属液先经由所述直浇道流入相互交错的所述横浇道中，再通过所述横浇道流经所述第一楔形浇道进入所述型腔，直至所述金属液充满所述型腔，浇注完成后，最终制备得到所述铝合金支架类铸件。
36.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
37.1、本发明提供了一种铝合金支架类铸件浇注系统的制备方法，一方面，通过在底砂型中设置多条相互交错的横浇道，能够大幅增大横浇道的截面积，保证浇注时金属液液面平稳上升、避免喷溅，另一方面，通过在中砂型中设置楔形浇道(根部窄而长)，使得金属液由横浇道流经楔形浇道后直接进入型腔，使得金属液自下而上快速充型，缩短金属液的流程，有效防止因金属液行程过长造成的冷隔、浇注不足等缺陷，可以提高支架类铸件合格率；
38.2、本发明还提供了一种铝合金支架类铸件浇注系统，根据支架类铸件面积大而高度低的特点合理设计的浇注系统，使金属液能够平稳快速的流动，提高铸件成品合格率，解决支架类铸件浇注系统设置困难的问题；
39.3、本发明还提供了一种铝合金支架类铸件的浇注方法具有浇注过程简单、生产效率高的特点。
附图说明
40.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。在附图中：
41.图1为本发明实施例所提供的铝合金支架类铸件的浇注系统的整体结构示意图；
42.图2为本发明实施例所提供的铝合金支架类铸件的浇注系统沿a-a方向的剖面示意图；
43.图3为本发明实施例所提供的铝合金支架类铸件的浇注系统沿b-b方向的剖面示意图；
44.图4为本发明实施例所提供的铝合金支架类铸件的浇注系统沿c-c方向的剖面示意图。
45.附图说明：1、底砂型；2、下砂型；3、第一楔形浇道；4、冷铁；5、中砂型；6、型腔；7、顶部冷铁；8、上砂型；9、排气孔；10、砂芯；11、第二楔形浇道；12、过滤网；13、横浇道；14、直浇道；131、相交端；132、非相交端；133、交点。
具体实施方式
46.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的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。
47.显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本发明应用于其他类似情景。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本发明揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本发明公开的内容不充分。
48.在本发明中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本发明所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。
49.除非另作定义，本发明所涉及的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本发明所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块(单元)的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本发明所涉及的“连接”、“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本发明所涉及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。本发明所涉及的术语“第一”、“第二”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对
对象的特定排序。
50.本发明实施例提供了一种铝合金支架类铸件浇注系统的制备方法，包括埋箱造型和砂芯10制备步骤，其中埋箱造型进一步包括以下步骤：
51.(1)底砂型1制备：根据划线或定位销依次将横浇道模型和直浇道模型放置于第一砂箱内，向第一砂箱中填砂、捣实并刮去表面浮砂，使砂包围横浇道模型和直浇道模型后，取出直浇道模型和横浇道模型，以形成多条相互交错的横浇道13以及设置于多条相互交错的横浇道13交点133下方，并与交点133相互连通的直浇道14，对多条横浇道13和直浇道14进行修补、喷刷涂料后，得到稳定成型的底砂型1，开箱、翻转第一砂箱移位备用；
52.在上述步骤(1)中，通过向第一砂箱中放置横浇道模型和直浇道模型，用于形成多条相互交错的横浇道13以及与多条横浇道交点133相互连通的直浇道14，其中横浇道13是截面积最大的单元，金属液通过直浇道14流入横浇道13中能够保证金属液液面平稳上升，避免喷溅。
53.(2)中砂型5制备：根据划线或定位销将铸件模型放置于第二砂箱内，并在铸件模型一侧放置冷铁4，再向第二砂箱中填砂、捣实并刮去表面浮砂，使砂包围铸件模型和冷铁4，取出铸件模型后形成型腔6，对型腔6进行修补、喷刷涂料后得到稳定成型的中砂型5，开箱、翻转第二砂箱；
54.在上述步骤(2)中，通过在第二砂箱中放置铸件模型填砂后形成型腔6，并在型腔6一旁放置冷铁4，使得金属液流入型腔6后靠近冷铁4一侧的金属液先冷却成型，以防铸件的热节缩松，同时，使得铸件远离浇道处先凝固，浇道最后凝固，以实现铸件顺序凝固。
55.(3)下砂型2制备：将翻转的第一砂箱放置在翻转的第二砂箱上，根据划线或定位销将楔形浇道模型放置于第二砂箱底部，填砂捣实并刮去表面浮砂后，形成被填砂间隔开的第一楔形浇道3和第二楔形浇道11，在用于间隔第一楔形浇道3和第二楔形浇道11的填砂上方放置砂芯芯头模型，填砂直至填满砂芯芯头模型内部，取出楔形浇道模型和砂芯芯头模型，对第一楔形浇道3和第二楔形浇道11进行修补和喷刷涂料后，得到稳定成型的下砂型2，开箱、翻转第一砂箱和第二砂箱移位备用；
56.在上述步骤(3)中，利用制备底砂型1和中砂型5的第一砂箱和第二砂箱进行下砂箱2的制备，通过将第一砂箱和第二砂箱依次叠放后，向其中放置楔形浇道模型，形成被填砂间隔开的第一楔形浇道3和第二楔形浇道11，其中，第一楔形浇道3相对应的设置于中砂型5中的型腔6下方，目的是为了在浇注过程中，使金属液流经根部窄而长的第一楔形浇道3后直接进入型腔6中，一方面保证金属液平稳充型，在冷铁4的配合作用下，有利于铸件顺序凝固，另一方面，缩短金属液流程，防止因金属液行程过长造成的冷隔、浇注不足等问题，进而影响铸件品质。
57.(4)上砂型8制备：根据划线或定位销将顶部冷铁7放置于第三砂箱底部，再向第三砂箱中填砂、捣实并刮去表面浮砂，使砂包围顶部冷铁7，并在顶部冷铁7的顶部开设多个间隔排布的排气孔9，修补后得到结构稳定的上砂型8，开箱翻转第三砂箱移位备用；
58.在上述步骤(4)中，在第三砂箱中放置顶部冷铁7，在合箱后，使得型腔6的顶部设置有顶部冷铁以及型腔6一侧设置有冷铁4，在顶部冷铁7和冷铁4的相互配合下，当金属液流入型腔6后，使得铸件远离浇道处先凝固，浇道最后凝固，最终实现铸件顺序凝固。
59.(5)合箱：根据合箱导杆定位按照自下而上的顺序将底砂箱1、下砂箱2、中砂箱5和
上砂箱8进行合箱。
60.进一步的，上述埋箱造型步骤中用到的第一砂箱、第二砂箱和第三砂箱均为不带底面的矩形腔体结构，而且底砂型1制备、下砂型2制备、中砂型5制备及上砂型8制备均在造型平台上进行；
61.进一步的，砂芯制备步骤具体为：将左、右半芯盒紧固后得到砂芯芯头模型，向砂芯芯头模型中填砂、捣实并刮去表面浮砂，打开左、右半芯盒，得到砂芯10并对其进行修补、喷刷和烘烤。
62.进一步的，合箱步骤具体为：
63.(1)在底砂型1中横浇道13上方铺设过滤网12后，根据合箱导杆定位将下砂型2与底砂型1合箱，使得第一楔形浇道3和第二楔形浇道11位于横浇道13的上方；
64.在上述步骤(1)中，在底砂型1中横浇道13上方铺设过滤网12的目的是对进入楔形浇道中的金属液进行过滤，使得进入型腔6的金属液更为纯净，降低铸件气孔、夹渣等缺陷，有利于提高铸件的成品率。
65.(2)根据合箱导杆定位依次将中砂型5、上砂型8与合箱后的下砂型2和底砂型1合箱，使得中砂型5中的型腔6位于第一楔形浇道3的上方，中砂型5中的砂芯10位于用于间隔所述第一楔形浇道3和第二楔形浇道11填砂的上方，上砂型8中的顶部冷铁7位于型腔6的上方，上砂型8中的多个排气孔9间隔排布于砂芯10的上方，最终将合好的砂型整体利用紧箱螺杆固定连接起来，最终得到如附图1所示的铝合金支架类铸件的差压铸造浇注系统。
66.本发明实施例提供了一种采用以上任一实施例列举的制备方法制备得到的铝合金支架类铸件的浇注系统，附图1-4为根据本发明实施例的铝合金支架类铸件的浇注系统的整体结构示意图及剖面示意图。参考附图1-4所示，该浇注系统至少包括：底砂型1、下砂型2、中砂型5及上砂型8，底砂型1具有设置于其表面的横浇道13和竖向设置于横浇道13下方的直浇道14，横浇道13与直浇道14相互连通，直浇道14经由升液管连通浇注系统底部的坩埚(图中未示出)；下砂型2设置于底砂型1上方，下砂型2具有楔形浇道，楔形浇道整体设置于横浇道13上方，且楔形浇道与横浇道13相互连通；中砂型5设置于下砂型2上方，中砂型5具有型腔6和设置于型腔6一侧的砂芯10，型腔6设置于楔形浇道上方，并与楔形浇道相互连通；上砂型8设置于中砂型5上方，上砂型8具有多个排气孔9，多个排气孔9间隔设置于砂芯10上方，用于排出浇注过程中型腔6和砂芯10所产生的气体。在利用该浇注系统进行浇注时，金属液通过先直浇道14进入横浇道13中，然后金属液经横浇道13进入根部窄而长的楔形浇道中，再由楔形浇道直接进入型腔中6，一方面，起到缩短金属液流程的作用，防止因金属液行程过长造成的冷隔、浇注不足等问题，进而影响铸件品质，另一方面，保证金属液平稳充型，有利于铸件顺序凝固，可以提高支架类铸件合格率。
67.其中，横浇道13由多条相互交错的横浇道13组成，能够大幅增加横浇道的截面积，且横浇道13是该浇注系统中截面积最大单元，保证浇注时金属液液面平稳上升，避免喷溅，直浇道14设置于多条相互交错横浇道13的交点133下方，并与交点133连通，通过交点133使多条交错的横浇道13与直浇道14之间彼此连通，使金属液经直浇道14能够直接进入多条交错的横浇道13中，起到缩短金属液流程的作用。优选的，参考附图3所示，横浇道13具体是由三条相互交错的横浇道13组成，每条横浇道均包括相交端131和非相交端132，且相交端131的长度小于非相交端132，三条横浇道13的相交端131相互交错形成交点133，三条横浇道13
的非相交端132呈辐射状向外延伸。
68.其中，楔形浇道进一步包括：第一楔形浇道3及第二楔形浇道11。参考附图1和4，第一楔形浇道3设置于其中一条横浇道13非相交端132的上方，并与这条横浇道13的非相交端132相互连通，非相交端132的截面积大于相交端131，流经非相交端132的金属液流量更大，将第一楔形浇道3设置于其中一条横浇道13非相交端132上方，有利于快速充型，金属液由横浇道13流经第一楔形浇道3后直接进入型腔6，第一楔形浇道3的根部窄而长，可以使金属液从该浇道快速进入型腔6中，起到缩短金属液的流程，有效防止因金属液行程过长造成的冷隔、浇注不足等缺陷的作用，进而提高支架类铸件合格率；第二楔形浇道11与第一楔形浇道3被填砂隔开，使第二楔形浇道11与第一楔形浇道3间隔设置，第二楔形浇道11设置于其中一条横浇道13相交端131的上方，并与这条横浇道13的相交端131相互连通；第一楔形浇道3的宽度大于第二楔形浇道11，第一楔形浇道3和第二楔形浇道11分别设置于同一条13横浇道非相交端132和相交端131的上方。其中，型腔6设置于第一楔形浇道3上方，砂芯10设置于用于间隔第一楔形浇道3和第二楔形浇道11的填砂上方，在型腔6远离砂芯10的一端还设置有冷铁4。在横浇道13与楔形浇道之间还设置有过滤网12，对进入楔形浇道中的金属液进行过滤，使得进入型腔6的金属液更为纯净，降低铸件气孔、夹渣等缺陷，在多个排气孔9中最外侧、型腔6上方还设置有顶部冷铁7，该部件与冷铁4相互配合，当金属液流入型腔6后，使得铸件远离浇道处先凝固，浇道最后凝固，最终实现铸件顺序凝固。
69.本发明实施例还提供了一种采用以上任一实施例列举的铝合金支架类铸件的浇注系统的铸件浇注方法，该方法是属于底注浇注工艺，包括以下步骤：
70.先将铝合金支架类铸件的差压铸造浇注系统转至差压铸造浇道平台上，再将升液管一端与底砂型1中的直浇道14连接起来，使二者彼此连通；
71.将升液管另一端放入盛有金属液的坩埚中；
72.在差压作用下，使金属液先经由直浇道14流入相互交错的横浇道13中，再通过横浇道13流经第一楔形浇道3进入型腔6，直至金属液充满型腔6，在顶部冷铁7与冷铁4的相互配合下，使得铸件远离浇道处先凝固，浇道最后凝固，最终实现铸件顺序凝固，最终制备得到凝固成型的铝合金支架类铸件。
73.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
74.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。