专利名称：一种调压铸造方法
技术领域：
本发明属精密铸造的技术领域。
本发明所提出的调压铸造法，是一种浇注薄壁、复杂精密铸件的方法。关于精密铸件的浇注方法，通常采用传统的重力自由浇注法。为解决薄壁、复杂精密铸件的成形问题，后来又发展了减压浇注、真空浇注以及真空浇注-压力结晶的浇注方法。这些方法主要用于石膏熔模精密铸造。近年来，反重力铸造法也用于浇注精密铸件，如低压铸造法、差压铸造法、熔模吸铸法，简称CLA和CLV法。
重力浇注法容易使铸件产生欠铸、疏松、氧化夹杂等铸造缺陷。反重力铸造是利用压力差浇注液态金属的方法。已有的反重力铸造法，在应用于精密铸造时，主要存在三方面的局限性其一是要求铸型具有较好的透气性或排气能力。低压铸造是利用气体的压力将液态金属压入型腔;差压铸造和熔模吸铸是依靠在型腔中减压，将液态金属吸入型腔。在精密铸造中，无论液态金属是被吸入型腔还是被压入型腔，充型的效果都依赖于铸型的透气性或排气能力。如果铸型的透气性太差或排气孔太少、太小，其结果或者是液态金属不能被吸入铸型，或者是铸件由于憋气而浇不足。对透气性较差的铸型，在易产生憋气的死角内必须设置排气孔。但由于熔模铸型是热型浇注，这些排气孔容易造成跑火。此外，在薄壁、复杂铸件上设置排气孔还会增加制模、制壳(或灌浆)的工艺难度。其二是要求铸型有较高的强度，以便模壳在吸铸、充型和压力结晶时不会变形和破裂。强化模壳不但使生产成本大大增加，而且降低模壳的退让性和溃散性，不易脱壳清理。其三是有些反重力铸造法，如熔模吸铸和低压铸造，不能提供足够高的压力以满足铸件厚大截面的补缩和铸件在绝热型(例如石膏型)中凝固的压力结晶要求。
本发明提出了一种解决上述问题的方法，即调压铸造法。
调压铸造法的特征是在浇注前，使型腔处于一定真空度条件下，然后，将液态金属沿反重力方向(即由下向上)压入型腔。充型完成后，在保持充型压力差不变的条件下调压，使铸件的凝固环境从真空(负压)迅速向高压(正压)转变。在真空条件下充型，改变了已有反重力铸造法必须依赖铸型排气进行充型的原理。充型完成后的调压方式，即保证了铸件在高的压力下凝固，又保证了铸型所受的最高压力不超过充型压力。因此，本发明可用透气性差，强度低的铸型，铸造出轮廓轻晰、气密性高的薄壁、复杂精密铸件。
附
图1给出了一种实现本发明的装置。图中(1)是安装铸型的上密封室;(2)是安装盛有金属液的坩埚的下密封室;(3)是铸型;(4)是安放铸型的垫床;(5)是保温浇口套;(6)是输液管;(7)是盛有金属液的坩埚;(9)(12)(13)是流量调节阀;(8)(10)(11)(14)是截止阀;(15)是真空系统;(16)是恒压气源。
盛有金属液的坩埚(7)放在下密封室(2)中。上密封室(1)中，放有铸型(3)，它座在具有高透性和一定可塑性的垫床(4)上。垫床(4)上嵌有用高透气性保温材料制成的保温浇口套(5)。该浇口套与插入金属液中的输液管(6)相接。浇注开始前，截止阀(8)、(14)及流量调节阀(12)、(13)关闭，其余各阀开启。由真空系统向上密封室(1)和下密封室(2)同时抽气。当真空度达到足够高的数值时，截止阀(10)、(11)及流量调节阀(9)关闭。开始浇注时，开启截止阀(14)，经过充分干燥和过滤的压缩空气或惰性气体从恒压气源经过流量调节阀(13)进入下密封室(2)。随着气体进入下密封室(2)，液态金属便从输液管(6)中沿反重力方向(自下而上)进入型腔。充型完成后，通过流量调节阀(12)和(13)的配合，使上、下密封室的压力差保持为常数并且等于充型压力，即在调压过程中，上、下密封室的压力满足于关系式(dp1)/(dt) = (dp2)/(dt) 或p2-p1＝△p＝常数式中，p1是上密封室的压力;
p2是下密封室的压力;
△p是充型压力，也即上、下密封室的压力差;
t是时间。
调压速率由流量调节阀(12)的开度大小决定。随着气体进入上、下密封室，压力从充型时的真空(负压)迅速转变到高压(正压)。随着压力增加，上、下密封室的压力差始终保持△p不变。根据这种调压原理，在铸造过程中，无论压力调到多高，而铸型所受压力不会超过△p。当达到规定的压力后，关闭流量调节阀(12)、(13)(注意此时仍要保持△p不变)。铸件在此恒定的压力和压力差下直到凝固完毕。然后，释放上、下密封室中的气体。打开上密封室，即可取出铸件。
下面再结合如上所述的实施步骤，给出石膏型铝铸件的浇注工艺实例。附图2为该例的工艺曲线。图中细实线是下密封室的压力;虚线为上密封室的压力;粗实线表示上、下密封室所处的同一压力。ab段是上下密封室同时抽真空的过程;bc段是充型过程;cd段是调压过程;de段是恒压凝固过程;ef段是上、下密封室同时解除压力的过程。
如上所述步骤，浇注之前，在30秒内，使上、下密封室的压力降至10mmHg(图2中ab段)，充型后(图2中bc段)，以平均0.1Kgf/cm2.s的速率调压(图2中cd段)，使上、下密封室的压力分别达到4.75Kgf/cm2和5Kgf/cm2。在恒压下凝固10分钟后(图2中de段)，使上、下密封室的压力相等。释放上、下密封室中的气体(图2中ef段)，打开上密封室，取出铸件。该铸件轮廓尺寸为450mm＊300mm＊275mm，最小壁厚0.5mm，最大壁厚22mm。铸型中未采用任何排气措施。未出现铸造缺陷。
与已有方法比较，调压铸造法不仅充型能力强，凝固条件好，能获得更薄、更复杂、更致密的精密铸件，而且具有多方面的技术优越性;不必考虑铸型的排气，能简化制模、制壳(灌浆)工艺;采用低强度模壳，能节约材料和能源，降低生产成本。例如，对模壳来说，只需涂挂4-5层，不用采取强化措施，而通常的反重力铸造法要涂挂7-9层。
调压铸造的重要应用领域是航空、航天、航海、电子、兵器等国防工业中大型、薄壁、复杂、高精度的铝铸件的生产。
权利要求
1.一种浇注薄壁、复杂精密铸件的方法。其特征是在型腔处于一定真空度条件下，将液态金属沿反重力方向压力型腔并使铸件在可调压力下凝固。
2.一种如权利要求1所述的铸造方法。其特征是在充型完成之后，在保持充型压力差不变的条件下调压，使铸件的凝固环境从真空(负压)迅速向高压(正压)转变，在调压过程中，上、下密封室的压力满足于关系式(dp1)/(dt) = (dp2)/(dt) 或p2-p1＝△p＝常数上式在铸件凝固过程中始终成立。
全文摘要
一种调压铸造方法，属精密铸造领域。使铸型和液态金属分别置于上、下密封室中。铸型安装在具有高透气性和一定可塑性的垫床上。利用压力和真空，将液态金属沿反重力方向压入型腔。然后对上、下密封室同时加压，使铸件的凝固环境从真空(负压)迅速转变到高压(正压)。压力转变过程中保持上、下密封室压力差恒定，直至铸件凝固完毕。本法充型能力强，凝固条件好，并能简化工艺，节约材料，降低生产成本。能用于航空、航天、电子等工业中大型、薄壁、复杂、高精度铝铸件的生产。
文档编号B22D18/00GK1034876SQ88106919
公开日1989年8月23日 申请日期1988年9月21日 优先权日1988年9月21日
发明者曾建民, 周尧和 申请人:西北工业大学