一種可將低壓鑄造機改進成高壓鑄造機的高壓鑄造模的製作方法
2023-12-01 02:45:31
專利名稱：一種可將低壓鑄造機改進成高壓鑄造機的高壓鑄造模的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種鑄造模，具體是一種可將低壓鑄造機改進成高壓鑄造機的高壓鑄造模。
背景技術：
現行的鑄造機大體有重力鑄造機、振動鑄造機、離心鑄造機、壓力鑄造機、低壓鑄造機 等幾類，其中重力鑄造和振動鑄造充型和補縮欠佳、，易產生縮松和縮孔、壓力鑄造裹入空氣 嚴重、離心鑄造質量不如低壓鑄造且操作不很安全，相比較而言，從適用範圍和鑄造質量以 及發展前景方面來看，以低壓鑄造為首選。它是在密封的坩堝中，輸入較低的、乾燥的壓縮 空氣，金屬液在氣體壓力的作用下，沿升液管上升，通過鑄造模下面的澆口，平穩地輸入到 型腔，並保持坩堝內液面上氣體的壓力， 一直到鑄件完全凝固為止，然後解除液面上氣體的 壓力，使升液管中未凝固的金屬液流回坩堝，再由氣缸開型並頂出鑄件。
低壓鑄造的優點表現在以下個幾方面
1. 液體金屬充型比較平穩；
2. 鑄件成形性好，有利於形成輪廓清晰表面光潔的鑄件；
3. 鑄件組織比較緻密，機械性能較高；
4. 提髙了金屬液的工藝收縮率。
因此，世界各國的鑄造界和許多^F機構都在不斷地對其進行研究和完善工作:如國外 著名公司有美國Empire公司，日本Isuzu公司，英國Pl咖e公司，丹麥Rimatic公司和德國 Gima和Kurtz公司，國內(研究機構及其鑄造機)有濟南鑄鍛研究所(J455)，上海機械製造 工藝研究所(FDZ-A、 FDZ"C)，江蘇灌南壓鑄機廠(J453A， J453B)，天水鑄造機械廠(J452， J453) 和瀋陽鑄造研究所(803液面加壓系統)等；各種大型的價格昂貴的低壓鑄造機爭相產生，如德 國奇瑪公司生產的Tec350型、Tec800型低壓鑄造機"德國庫爾茲公司生產的Ak~93型、Ak-96 型低壓鑄造機;國內天水星火工具機廠研製的J458低壓鑄造機，能滿足150公斤以上大型鋁鑄 件的生產，意味著我國低壓鑄造機向大型化發展的重大突破。
差壓鑄造，真空傾轉差壓鑄造法，液面控制系統，各種電子控制方法，是人們為了增大 有效充型、補縮、凝固壓力和順序補縮而對低壓鑄造機進行的各種改進措拖。
但長時間以來，對低壓鑄造機的整體提高，實際收效還不很理想。因為人們的思想局限 在鑄造模的外部考慮加壓問題，因而只能在鑄造模底部的澆口處實行單方向加壓補縮，無法 實現同時在多方向多部位髙壓力下加壓補縮。隨著21世紀各國對鑄件的要求越來越高，實現 鑄件少餘量，無餘量加工，汽車、摩託車鑄件精密化、薄壁化、輕量化、省力化、經濟化的 要求，低壓鑄造存在的一些不足，已凸現出來，它們表現在以下幾個方面
1. 加壓方式是通過外加壓力源在鑄造模外部加壓，不能直接在鑄造模內部加壓，低壓鑄造 時坩堝內的氣體壓力僅0.15 MPa，升不到工藝所需要的壓力值；
2. 單方向加壓補縮效果較差，不能實現多方向加壓補縮和鑄件突變部位的局部加壓補縮；
3. 要求嚴格的掌握加壓規範，控制好順序凝固的溫度場，對操作工人的素質要求高，工藝 難點多，廢品率較高，操作麻煩。
如何克服上述缺陷，是低壓鑄造機需要解決的問題
實用新型內容
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本實用新型的目的是要克服和解決現行低壓鑄造機存在的上述缺陷問題，將現行低壓鑄 造機提高一個檔次。
為了克服和解決上述問題，本實用新型的技術方案是提供一種可將現行低壓鑄造機改進 成高壓鑄造機的高壓鑄造模，該模在現行的新、舊鑄造機上都可以使用。
一種高壓鑄造模，可安裝在現行的低壓鑄造機上，與現行低壓鑄造機上鑄造模的區別在於
1. 在鑄造模下部的燒口處設置一個閥門，用此閥門與升液管聯接'，當金屬液在低壓氣體 的作用下，通過升液管和閥門進入鑄造模型腔後，再關閉閥門將鑄造模下部進行密封，阻止 金屬液流回坩堝(此後即可解除液面上的壓力，不再需要低壓氣體)，以便於加壓裝置加壓， 如圖1、 圖2、圖3所示-
2. 在鑄i模上設置i柱塞孔和柱塞組成的加壓裝置，柱塞孔通過補縮腔以及內澆口與型
腔相連通柱塞可以在樁塞孔內往復運動，柱塞外端聯接驅動機構，在驅動機構的作用下， 實現對型腔內的金屬液進行加壓，如圖4、圖5所示；
3. 對於大型鑄件，可設置多個加壓裝置增強補縮效果，如圖7、圖8所示，對於大型復 雜且壁厚厚薄懸殊的薄殼鑄件，為了消除補縮死角，可以在鑄件突變部位增設傾斜布置或水 平布置的加壓裝置，同時進行局部加壓補縮，進一步提高鑄件質量和正品率，如圖9、圖10 所示；還可以在鑄造模下模上設置加壓裝置，讓鑄件得到多方向加壓補縮，如圖6所示；
4. 此外還可以設置冷水噴淋裝置，加快鑄件的冷卻速度，提高鑄件機械性能。 所述的閥門，可以根據升液管安裝位置自行設計，也可以用商品閥門(如澆包底部的澆
注閥門)配上專用的聯接裝置使用，其功能是能使鑄造模下部的澆口根據需要或暢通或封閉。 所述的加壓裝置，由柱塞孔和柱塞組成，可以設置在上模上，也可以設置在下模上,數量 不受限制，布置方向不受限制；柱塞孔與柱塞精密配合，其配合間隙為0 1毫米，以受壓後 不漏出金屬液為度，柱塞孔通過補縮腔以及內澆口與型腔相連通，柱塞的外端與驅動機構聯 接，驅動機構可以與支架聯接，也可以與低壓鑄造機上的壓板聯接,只要便於裝拆和提供足夠 的加壓動力，柱塞藉助此動力實現向型腔內的金屬液加壓，同時與柱塞孔相連的補縮腔向鑄件 補充其收縮時所需要的金屬液，消除縮孔縮松現象。
所述的上模，其特徵在於上模上設有柱塞孔，柱塞孔與上補縮腔上端相連，上補縮腔 通過內澆口與型腔相連，柱塞孔有精密的尺寸要求，與柱塞形成精密配合，配合間隙為0 1 毫米，以受壓後金屬液不漏出為度。
所述的下模，其特徵在於直模上設有柱塞孔，柱塞孔與上補縮腔上端相連，上補縮腔
通過內澆口與型腔相連，柱塞孔有精密的尺寸要求，與柱塞形成精密ia合，配合間隙為0 1
毫米，以受壓後金屬液不漏出為度。
所述的柱塞，可以是一個獨立的分立零件，其特徵在於它的配合部分有精密的尺寸要 求，與柱塞孔形成精密配合.，配合間隙為0 1毫米，以受壓後不漏出金屬液為度，柱塞可在 柱塞孔內往復運動，在驅動機構的作用下，實現對型腔內的金屬液進行加壓。
所述的支架，其作用是給驅動機構提供支撐,讓驅動機構能藉助該支撐方便地向柱塞施加
壓力,它可以是帶鉤或孔或銷等活動鉸鏈件聯接的"r"形或"n "形的結構件，能方便地轉
動或拆卸，需要時將其轉動或安裝到工作位置，它可以設置在鑄造模上，也可以設置在低壓 鑄造機上，它還可以有多種別的結構形式(例如鑄造機上的某塊壓板k可以做支架使用)。
所述的補縮腔，其外端與柱塞孔相連，內端通過內澆口與型腔相連，為實現對壁厚厚薄 懸殊的大型複雜鑄件的局部加壓補縮的需要，可將補'縮腔與柱塞孔一起傾斜布置或將兩個補 縮腔設計成互為一定角度的層疊結構，以此改決加壓塞運動方向與補縮方向之間的矛盾。
所述的驅動機構，其作用是通過柱塞向型腔內的金屬液提供強大的壓力，它可以有多種 結構形式或方法，例如電動凸輪機構加壓、電動螺旋機構加壓、電磁力加壓、彈簧力加壓、 氣壓力加壓、液壓力加壓等多種形式或方法，統稱為驅動機構。
本實用新型與現有技術相比具有以下優點和積極效果；
1. 可以從上模柱塞孔直接觀看到填充型腔後金屬液的具體高度，很好地掌握澆注情況；
2. 在低氣壓下澆注，在高壓力下充型、補縮、凝固，金屬液有更髙的工藝收縮率，鑄件 輪廓清晰度更高；
3. 可布置多個加壓裝置(包括水平布置或傾斜的加壓裝置)，實現局部加壓補縮，消除 補縮死角，可使大型複雜且壁厚厚薄懸殊的薄殼鑄件鑄造變得簡單而容易；
4. 多方向多位置髙壓加壓補縮，能很好地解決順序補縮問題，比單向低壓加壓補縮效果 更好，鑄件的至密度更高，成品率更高；5. 壓力可達到低壓鑄造機壓力的5 50倍甚至更高，由於壓力大大提高，還有以下優點1)減 少鑄件氣孔、針孔缺陷，(2)改善鑄件的表面質量，(3)可明顯減少大型複雜鑄件凝固時的 熱裂傾向，(4).可減少凝固時間20% 25%以上，相應地減少了凝固期內的變質衰退現象，其 晶粒也有所細化；
6. 對操作工人素質要求不高，正品率髙，操作簡單。
總的來說，本實用新型遠勝過低壓鑄造。本實用新型鑄造的鑄件，工藝收縮率更髙，至 密度更高，成品率更高，鑄件機械性能更好，操作更簡單。能更好地適用於各種複雜薄殼鑄 件如汽車、摩託車的缸體和輪轂的鑄造，可使鑄造特大型的薄壁鋁合金鑄件如直徑800mm、 長6000咖、壁厚6 8mmc的巡航飛彈艙體變得簡單易行。
以下結合附圖按常規操作過程對本實用新型進行詳細的說明 圖1是鑄造模安裝後打開閥門的剖面示意圖，
圖2是坩蝸內金屬液在低壓氣體作用下，通過澆口和閥門壓入鑄造模型腔內的剖面示意
圖，
圖3是轉動閥門將鑄造模下部封閉的剖面示意圖， 圖4是將樁塞安放到柱塞孔內的剖面示意圖，
圖5是轉動(或安裝)支架，將驅動機構(如電磁鐵)裝在柱塞上，並啟動驅動機構加 壓的剖面示意圖，
圖6 (參照圖9)是在鑄造模底部設置加壓裝置的剖面示意圖， 圖7是大型鑄件多加壓裝置加壓的剖面示意圖， 圖8是圖7的N-N橫切剖面示意圖， 圖9是加壓裝置傾斜布置的剖面示意圖，
圖io是補縮腔互為一定角度布置的剖面示意圖。
附圖標記
l.柱塞、2.柱塞孔、3.支架、4.上模、5.下補縮腔、6.澆口、 7.閥門、8.金屬液、9.坩 蝸、IO.升液管、ll.下內澆口、 12.型腔、13.上內燒口、 14.上補縮腔、15.驅動機構(如電磁 鐵)。
具體實施方式
本鑄造模結構簡單，具體結構前面已作過介紹，以下結合操作過程闡述具體實施方式
。 本實用新型(以無傾科布置、單加壓裝置的鑄造模為例)的操作過程大體包括以下步驟:
1. (拆除原鑄造模後)將設有閥門(7〉和加壓裝置的鑄造模安裝在低壓鑄造機上，與 常規低壓鑄造同樣條件熔鍊金屬液、預熱鑄造模、塗塗料、完成鑄造模組裝工作(柱塞(1) 暫不安裝)；
2. 打開閥門(7)，如圖1所示，按現行低壓鑄造機要求開啟低壓氣體，讓坩堝(9)內 的金屬液(8)在低壓氣體壓力下沿升液管(10)、閥門(7)、下補縮腔(5)、下內燒口 (11)、 型腔(12)、上內澆口 (13)上補縮腔(14)—直上升到上模(4)上的柱塞孔(2)的某位置， 這時可直接從柱塞孔(2)觀看到金屬液的具體高度，如圖2所示，達到要求後，關閉閥門(7) 將鑄造模下部密封，關斷低壓氣體解除液面上的壓;f7，如圖3所示；
3. 將柱塞(1)安裝到柱塞孔(2)內，如圖4所示；
4. 安裝或轉動支架(3)到工作位置，安裝驅動機構如電磁鐵(15),將其置於支架 (3)與柱塞(1)之間，開啟驅動機構(15)讓其向柱塞(1)施加壓力，讓鑄件在所需壓力
下充型、補縮、凝固，如圖5所示；
5. 對鑄造模噴淋冷水或用現行低壓鑄造機的原有辦法冷卻鑄造模，讓驅動機構退出工 作狀態，拆洗驅動機構和支架，再按現行低壓鑄造機原有方法完成後續工作。
其它多加壓裝置的鑄造模操作過程大同小異，可參照執行。
權利要求1.一種可將低壓鑄造機改進成高壓鑄造機的高壓鑄造模，接合現行低壓鑄造機及其鑄造模，其特徵在於將現行低壓鑄造機上的鑄造模做以下改進在鑄造模下部的澆口下面設置一個可封閉澆口的閥門(7)；在鑄造模上設置由柱塞孔(2)和柱塞(1)組成的加壓裝置，柱塞(1)外端聯接驅動機構(15)。
2. 根據權利要求]所述可將低壓鑄造機改進成高壓鑄造機的高壓鑄造模，其 特徵在於所述柱塞孔(2)與樁塞(1)組成的加壓裝置，其數量以及布置 方向和部位都不做限制。
3. 根據權利要求1或2所述可將低壓鑄造機改進成高壓鑄造機的高壓鑄造 模，其特徵在於所述柱塞孔(2)與柱塞(1)精密配合，'其配合間隙為0 1
4. 根據權利要求1或2所述可將低壓鑄造機改進成高壓鑄造機的高壓鑄造模，其特徵在於所述柱塞孔通過補縮腔和內澆口與型腔(12)相連。
5. 根據權利要求1或2所述可將低壓鑄造機改進成高壓鑄造機的高壓鑄造模，其特徵在於與柱塞孔(2)相連的補縮腔設計成互為一定角度的層疊結構或與加壓裝置一起傾斜布置。
6. 根據權利要求1所述可將低壓鑄造機改進成高壓鑄造機的高壓鑄造模，其特徵在於所述閥門(7)上端與澆口 (6)聯接，其下端與升液管部件聯接。
專利摘要公開了一種可將低壓鑄造機改進成高壓鑄造機的高壓鑄造模，在現行低壓鑄造機的鑄造模下部設置一個可封閉澆口的閥門(7)，在鑄造模上設置由柱塞孔(2)和柱塞(1)組成的加壓裝置，柱塞孔(2)與柱塞(1)精密配合，柱塞(1)外端聯接驅動機構(15)。當金屬液(8)在低壓汽體壓力下經過閥門(7)進入型腔(12)後，關閉閥門(7)將鑄造模下部密封，安裝好加壓裝置，啟動驅動機構(15)，讓型腔(12)內金屬液在單向或多向高壓力下充型、補縮、凝固。它大大提高了現行低壓鑄造機的鑄造質量，適用鑄造各種複雜鋁合金鑄件如汽車發動機缸體、輪轂和特大型薄壁鋁合金鑄件如0.8米大、6米長、6～8毫米厚的巡航飛彈艙體以及各種普通鑄件的鑄造。
文檔編號B22D17/22GK201127988SQ20072018215
公開日2008年10月8日 申請日期2007年10月24日 優先權日2007年10月24日
發明者曾奇中 申請人:曾奇中