一种用于镁合金铸造的过滤装置和浇铸装置的制作方法

1.本发明涉及镁合金铸造技术领域，具体而言，涉及一种用于镁合金铸造的过滤装置和浇铸装置。


背景技术：

2.现有技术的镁合金铸造中，普通的过滤器和镁合金反应，无法直接适用，且现有过滤系统及装置效果差，可控性差。镁合金性质活泼，浇铸过程中容易形成氧化夹渣。为防止熔炼过程燃烧，在其熔炼过程需要加入溶剂，溶剂密度和镁合金溶液密度基本相当，容易停留在镁合金溶液中，最后浇注进铸件内，形成溶剂夹杂。
3.有鉴于此，特提出本发明。


技术实现要素：

4.本发明的一个目的在于提供一种用于镁合金铸造的过滤装置，以解决现有技术镁合金制备过程中的过滤装置过滤效果差，镁合金铸件易形成溶剂夹杂的技术问题。本发明的过滤装置不会和镁合金反应，且过滤效果好。
5.本发明的另一个目的在于提供一种用于镁合金铸造的浇铸装置，具有优异的过滤效果，可提高镁合金铸件的品质。
6.为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：一种用于镁合金铸造的过滤装置，包括多层过滤层，每层所述过滤层包括容器和多个氧化镁球体，所述容器由底板、外侧壁及内侧壁组成，所述底板、外侧壁及多个内侧壁围合形成多个相同的方形过滤区域，单个所述方形过滤区域的单底板的中心区域设置有单个所述氧化镁球体；每个所述单底板环绕其中心点均匀设置有四个通孔；在所述过滤装置中，沿着浇注方向，所述过滤层中的氧化镁球体的直径逐层增大。
7.在一种实施方式中，所述氧化镁球体的直径为5~15mm。
8.在一种实施方式中，每个方形过滤区域的长度、宽度和高度分别为6~16mm。
9.在一种实施方式中，所述通孔包括圆形通孔、方形通孔和三角形通孔中的至少一种。
10.在一种实施方式中，每个所述通孔的孔径为3~7mm。
11.在一种实施方式中，所述容器的材质包括低碳钢。
12.在一种实施方式中，所述容器的底板、外侧壁及内侧壁的厚度分别为0.1~0.5mm。
13.在一种实施方式中，在所述过滤装置中，沿着浇注方向，任意相邻两个所述过滤层中的氧化镁球体的直径之差为0.3~4mm。
14.在一种实施方式中，所述过滤层的层数为2~10层。
15.在一种实施方式中，所述过滤层的层数为3~7层，每个所述方形过滤区域的长度、宽度和高度分别为10~16mm，每个所述通孔的孔径为4~7mm；沿着浇注方向，初始过滤层中的氧化镁球体的直径为5~14mm，相邻两层所述过滤层中的氧化镁球体的直径之差为0.8~4mm。
16.一种用于镁合金铸造的浇铸装置，包括所述的过滤装置和浇道；所述过滤装置设置于所述浇道的内部。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果为：（1）本发明的过滤装置包括多层过滤层，不会和镁合金反应，且过滤效果好。
18.（2）通过在浇注装置中设置上述过滤装置，流体自上而下流动，更平稳，可有效地进行过滤，显著降低铸件内的溶剂夹杂，提高铸件的品质。
附图说明
19.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。
20.图1为本发明中方形过滤单元的结构示意图；图2为本发明中两个方形过滤单元横向组成的方形过滤单元组；图3为本发明中两个方形过滤单元纵向组成一个方形过滤单元组；图4为本发明中四个方形过滤单元组成的方形过滤单元组的结构示意图；图5为本发明中八个方形过滤单元组成的方形过滤单元组的整体结构示意图；图6为本发明中八个方形过滤单元组成的方形过滤单元组的剖面结构示意图；图7为本发明中的过滤装置的剖面结构示意图；图8为本发明中的过滤装置的俯视结构示意图；图9为本发明中的浇铸装置的结构示意图。
21.附图标记：1-单侧壁、2-单底板、3-圆形通孔、4-氧化镁球体、5-外侧壁、6-内侧壁、7-底板、8-浇道、9-过滤装置、10-浇口杯、11-方形容器。
具体实施方式
22.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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
23.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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。
24.一个方面，本发明涉及一种用于镁合金铸造的过滤装置，包括多层过滤层，每层所述过滤层包括容器和多个氧化镁球体，所述容器由底板、外侧壁及多个内侧壁组成，所述底
板、外侧壁及多个内侧壁围合形成多个相同的方形过滤区域；单个所述方形过滤区域的单底板的中心区域设置有单个所述氧化镁球体；每个所述单底板环绕其中心点均匀设置有四个通孔；在所述过滤装置中，沿着浇注方向，所述过滤层中的氧化镁球体的直径逐层增大。
25.本发明的过滤装置包括多层过滤层，上述过滤结构不会和镁合金反应，且过滤效果好。金属通过过滤器时，液体内的渣气及溶剂会吸附在过滤器内壁及氧化镁球体的壁上，在氧化镁下部按流体力学作用会形成真空，从而使金属液中的渣气吸附在氧化镁球下面。
26.在一种实施方式中，单个所述氧化镁球体焊接在单底板的中心区域。
27.每个方形过滤区域和其内部的氧化镁球体组成一个方形过滤单元，如图1所示。
28.在一种实施方式中，本发明中每层的容器由底板、外侧壁及内侧壁组成，具体为：外侧壁焊接在底板上，多个内侧壁通过焊接的方式连接于底板和外侧壁上，以形成多个相同的方形过滤区域。多个过滤层通过焊接的方式形成层叠的过个过滤层。
29.在一种实施方式中，每个过滤层由多个相同的方形过滤单元焊接而成，形成一个方形容器。方形过滤单元包括方形过滤区域和设置于其内部的氧化镁球体。方形过滤区域由单块底板和单侧壁围合而成。
30.在一种实施方式中，至少两个所述方形过滤单元组成一个方形过滤单元组，多个方形过滤单元组通过焊接的方式形成所述容器。在一种实施方式中，两个方形过滤单元组成一个方形过滤单元组，可以为横向连接（如图2所示），也可以为竖向连接（如图3所示）。在一种实施方式中，四个方形过滤单元组成一个同层的方形过滤单元组（如图3所示）。在一种实施方式中，八个方形过滤单元组成一个具有两层结构方形过滤单元组（如图4和图5所示），每层中分布有四个方形过滤单元。
31.在一种实施方式中，上述过滤装置可以运用在其他低熔点（1000℃）轻合金金属的铸造过滤上。
32.在一种实施方式中，所述氧化镁球体的直径为5~15mm。
33.在一种实施方式中，所述氧化镁球体的直径包括但不限于为5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm或15mm。
34.在一种实施方式中，每个方形过滤区域的长度、宽度和高度分别为6~16mm。在一种实施方式中，每个方形过滤区域的长度、宽度和高度分别为6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm、15mm、15.2mm、15.4mm、15.5mm、15.8mm或16mm。
35.在一种实施方式中，所述通孔包括圆形通孔、方形通孔和三角形通孔中的至少一种。需要说明的是，圆形通孔的孔径是指圆形的直径。方形通孔的孔径是指对角线的长度，方形通孔为正方形通孔。三角形通孔包括等边三角形通孔，其孔径是指三角形的高的长度。
36.在一种实施方式中，每个所述通孔的孔径为3~7mm。
37.在一种实施方式中，每个所述通孔的孔径包括但不限于为3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm、5.5mm、6mm、6.5mm或7mm。
38.在一种实施方式中，所述容器的材质包括低碳钢。
39.在一种实施方式中，所述容器的底板、外侧壁及内侧壁的厚度分别为0.1~0.5mm。在一种实施方式中，所述容器的底板、外侧壁及内侧壁的厚度分别包括但不限于为0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm或0.5mm。
40.在一种实施方式中，在所述过滤装置中，沿着浇注方向，任意相邻的两个所述过滤层中的氧化镁球体的直径之差为0.5~4mm。在一种实施方式中，任意相邻的两个所述过滤层中的氧化镁球体的直径之差包括但不限于为0.5mm、0.8mm、1mm、1.2mm、1.5mm、1.8mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm或4mm等。
41.在一种实施方式中，所述过滤层的层数为2~10层。在一种实施方式中，所述过滤层的层数为2层、3层、4层、5层、6层、7层、8层、9层或10层。
42.在一种实施方式中，所述过滤层的层数为3~7层，每个所述方形过滤区域的长度、宽度和高度分别为10~16mm，每个所述通孔的孔径为4~7mm；沿着浇注方向，初始过滤层中的氧化镁球体的直径为5~14mm，相邻两层所述过滤层中的氧化镁球体的直径之差为0.8~4mm。
43.另一个方面，本发明还涉及一种用于镁合金铸造的浇铸装置，包括所述的过滤装置和浇道；所述过滤装置设置于所述浇道的内部。
44.过滤装置设置于所述浇道的内部的具体位置根据镁合金铸造的不同情况进行设定。
45.在一种实施方式中，过滤装置设置于所述浇道的内部且靠近浇道的入口。
46.在一种实施方式中，浇道的入口设置浇口杯。
47.没有过滤器，会形成涡流，在浇铸的过程中带入渣气。通过在浇注装置中设置上述过滤装置，流体自上而下流动，更平稳，可有效地进行过滤，显著降低铸件内的溶剂夹杂，提高铸件的品质。
48.下面将结合具体的实施例、对比例、附图进一步说明。
49.本发明中方形过滤单元的结构示意图如图1所示。本发明中两个方形过滤单元横向组成的方形过滤单元组如图2所示。本发明中两个方形过滤单元纵向组成一个方形过滤单元组如图3所示。本发明中四个方形过滤单元组成的方形过滤单元组的结构示意图如图4所示。本发明中八个方形过滤单元组成的方形过滤单元组的整体结构示意图如图5所示。本发明中八个方形过滤单元组成的方形过滤单元组的剖面结构示意图如图6所示。本发明中的过滤装置的剖面结构示意图如图7所示。本发明中的过滤装置的俯视结构示意图如图8所示。本发明中的浇铸装置的结构示意图如图9所示。
50.实施例1一种用于镁合金铸造的过滤装置9，包括三层过滤层，每层所述过滤层由多个方形过滤单元焊接而成，得到方形容器11，每个方形过滤单元包括方形过滤区域和氧化镁球体4，方形过滤区域包括单底板2以及围合单底板2的单侧壁1，氧化镁球体4设置于单底板2的中心区域，方形容器11包括底板7、外侧壁5及内侧壁6，单底板2上环绕其中心点均匀设置有四个圆形通孔3；在所述过滤装置9中，沿着浇注方向，所述过滤层依次包括第一过滤层、第二过滤层和第三过滤层，所述第一过滤层中的氧化镁球体4的直径为8mm，所述第二过滤层氧化镁球体4的直径为12mm，所述第三过滤层中的氧化镁球体4的直径为14mm；每个所述方形过滤区域的长度、宽度和高度分别为15mm；每个所述圆形通孔3的直径为7mm；所述方形容器11的材质为低碳钢；所述方形容器11的底板7、外侧壁5及内侧壁6的厚度分别为0.4mm。
51.实施例2一种用于镁合金铸造的过滤装置9，包括四层过滤层，每层所述过滤层由多个方形过滤单元焊接而成，得到方形容器11，每个方形过滤单元包括方形过滤区域和氧化镁球体4，方形过滤区域包括单底板2以及围合单底板2的单侧壁1，氧化镁球体4设置于单底板2的中心区域，方形容器11包括底板7、外侧壁5及内侧壁6，单底板2上环绕其中心点均匀设置有四个圆形通孔3；在所述过滤装置9中，沿着浇注方向，所述过滤层依次包括第一过滤层、第二过滤层、第三过滤层、第四过滤层，所述第一过滤层中的氧化镁球体4的直径为7mm，所述第二过滤层氧化镁球体4的直径为8.5mm，所述第三过滤层中的氧化镁球体4的直径为11.5mm、所述第四过滤层中的氧化镁球体4的直径为13.5mm；每个所述方形过滤区域的长度、宽度和高度分别为15mm；每个所述圆形通孔3的直径为6mm；所述方形容器11的材质为低碳钢；所述方形容器11的底板7、外侧壁5及内侧壁6的厚度分别为0.4mm。
52.实施例3一种用于镁合金铸造的过滤装置9，包括五层过滤层，每层所述过滤层由多个方形过滤单元焊接而成，得到方形容器11，每个方形过滤单元包括方形过滤区域和氧化镁球体4，方形过滤区域包括单底板2以及围合单底板2的单侧壁1，氧化镁球体4设置于单底板2的中心区域，方形容器11包括底板7、外侧壁5及内侧壁6，单底板2上环绕其中心点均匀设置有四个圆形通孔3；在所述过滤装置9中，沿着浇注方向，所述过滤层依次包括第一过滤层、第二过滤层、第三过滤层、第四过滤层和第五过滤层，所述第一过滤层中的氧化镁球体4的直径为5mm，所述第二过滤层氧化镁球体4的直径为7mm，所述第三过滤层中的氧化镁球体4的直径为9mm、所述第四过滤层中的氧化镁球体4的直径为11mm；所述第五过滤层中的氧化镁球体4的直径为13mm；每个所述方形过滤区域的长度、宽度和高度分别为15mm；每个所述圆形通孔3的直径为6mm；所述方形容器11的材质为低碳钢；所述方形容器11的底板7、外侧壁5及内侧壁6的厚度分别为0.5mm。
53.实施例4一种用于镁合金铸造的过滤装置9，包括三层过滤层，每层所述过滤层包括方形容器11和多个氧化镁球体4，所述容器由底板7、外侧壁5及内侧壁6组成，所述底板7、外侧壁5及多个内侧壁6围合形成多个相同的方形过滤区域，单个所述方形过滤区域的单底板2的中心区域设置有单个所述氧化镁球体4；单底板2环绕其中心点均匀设置有四个圆形通孔3；在所述过滤装置9中，沿着浇注方向，所述过滤层依次包括第一过滤层、第二过滤层和第三过滤层，所述第一过滤层中的氧化镁球体4的直径为8mm，所述第二过滤层氧化镁球体4的直径为12mm，所述第三过滤层中的氧化镁球体4的直径为14mm；每个所述方形过滤区域的长度、宽度和高度分别为15mm；每个所述圆形通孔3的直径为6mm；
所述方形容器11的材质为低碳钢；所述方形容器11的底板7、外侧壁5及内侧壁6的厚度分别为0.3mm。
54.实施例5一种用于镁合金铸造的过滤装置9，除过滤层的层数为7层，沿着浇注方向，初始过滤层中的氧化镁球体4的直径为5mm，相邻两层过滤层中的氧化镁球体4的直径之差为1mm，其他条件同实施例1。
55.实施例6一种用于镁合金铸造的过滤装置9，除过滤层的层数为10层，沿着浇注方向，初始过滤层中的氧化镁球体4的直径为5mm，相邻两层过滤层中的氧化镁球体4的直径之差为0.5mm，其他条件同实施例1。
56.实施例7镁合金铸造用浇铸装置，包括实施例1中的过滤装置9、浇道8和浇口杯10；所述过滤装置9设置于所述浇道8的内部且靠近所述浇道8的入口（靠近浇口杯10）。
57.对比例1一种现有技术中的用于镁合金铸造的过滤装置，为陶瓷过滤网（氧化锆基）。
58.浇铸装置，除采用本实施例中的过滤装置，其他条件同实施例7。
59.浇铸过程金属流动越来越慢，最后堵塞，无法浇铸进铸件中。
60.对比例2一种用于镁合金铸造的过滤装置，除每层中的氧化镁球体的直径相同，均为5mm，其他条件同实施例3。
61.镁合金铸造用浇铸装置，除采用本对比例中的过滤装置，其他条件同实施例7。
62.实验例本发明采用zm2合金，运用熔模精密铸造，将实施例及对比例的过滤装置分别放置于浇道内部，形成浇注过滤装置，分别浇铸得到wp13发动机前支撑铸件。各实施例及对比例得到的铸件的冶金质量和充型性能如表1所示。
63.表1铸件的冶金质量和充型性能
本发明的各实施例通过在浇注装置中设置特定的过滤装置，流体自上而下流动，更平稳，可有效地进行过滤，可显著降低铸件内的溶剂夹杂及冶金夹渣夹杂，显著提高铸件的品质。
64.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。