CN104439204A - 一种基于超声波的金属型铸造成型装置 - Google Patents

一种基于超声波的金属型铸造成型装置 Download PDF

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袁帅
王佳祥
黄世鹏
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    • B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
    • B22D27/08—Shaking, vibrating, or turning of moulds

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Abstract

一种基于超声波的金属型铸造成型装置,包括超声波发生***和金属型铸造模具***，所述金属型铸造模具***为传统金属型铸造成型装置，所述超声波发生***的超声波发生器通过超声波变幅杆与安装在金属型铸造模具***上的超声波接收器相连接，超声波变幅杆通过超声波换能器与超声波发生器相连接；中央处理器分别与超声波发生器和A/D转换器相连接；A/D转换器通过温度传感器与金属型铸造模具***相连接。采用本发明能够在满足金属型铸造成型前提下，得到形状更为精确，精度更高，表面粗糙度值更小，晶粒更加细小，力学性能更加好的铸件。有效提高了铸件的成型率，噪音低，易于操作与控制，适用于绝大部分金属型铸造成型加工。

Description

一种基于超声波的金属型铸造成型装置
技术领域
本发明涉及金属型铸造成型技术领域，具体是一种基于超声波的金属型铸造成型装置。
背景技术
金属型铸造又称硬模铸造，它是将液体金属浇入金属铸型，以获得铸件的一种铸造方法。铸型是通过金属模具浇铸成型，模具可以反复使用多次。金属型生产的铸件，其机械性能、精度和表面光洁度比砂型铸件高，并生产效率高。但是金属型铸造目前所能生产的铸件，在重量和形状方面还有一定的限制，只能是形状简单、重量轻的铸件；并且壁厚也有限制，较小的铸件壁厚无法铸出。甚至在金属型铸造时，铸型的工作温度、合金的浇注温度和浇注速度，铸件在铸型中停留的时间等，对铸件质量的影响甚为敏感，需要严格控制。
鉴于上述问题，有必要提供一种基于超声波的金属型铸造成型装置，以解决上述问题。
发明内容
本发明为了解决上述问题提供一种基于超声波的金属型铸造成型装置，能够在保证满足金属型铸造成型前提下，得到形状更为精确，尺寸精度更高，表面粗糙度值更小，晶粒更加细小，力学性能更加好的铸件。有效提高金属型铸造中铸件的成型效率，噪音低，易于操作与控制，适用于绝大部分金属型铸造成型加工。
本发明为实现上述目的需要解决的技术问题是：一种基于超声波的金属型铸造成型装置，包括超声波发生***和金属型铸造模具***，所述金属型铸造模具***为传统金属型铸造成型装置，所述超声波发生***的超声波发生器通过超声波变幅杆与安装在金属型铸造模具***上的超声波接收器相连接，超声波变幅杆通过超声波换能器与超声波发生器相连接；中央处理器分别与超声波发生器和A/D转换器相连接；A/D转换器通过温度传感器与金属型铸造模具***相连接。
所述超声波接收器均匀分布在底板上。
所述超声波发生器产生的电信号通过超声波换能器转变为机械振动，再由超声波变幅杆将机械振动转变为稳定的超声波振动。
所述温度传感器用来测量金属型铸造成型装置底板的温度，并将温度信号传递给A/D转换器，A/D转换器将模拟信号转化为数字信号，并将数字信号传递给中央处理器，中央处理器接收到信号以后便控制与其相连的超声波发生器，根据温度的高低控制超声波振动频率和幅度，确保温度与超声波频率、幅度的最佳搭配，提高成型效率并获得更高的成型精度。
工作原理及过程：
在传统的金属型铸造成型装置基础之上，如何通过增加超声波发生***，实现将超声波均匀而又快速地传导至金属型铸造成型装置的底板上以及所要铸造的金属液中，充分利用超声波在金属型铸造过程中细化待凝固金属液的晶粒以及促进金属液在型腔里的流动行为、并通过超声振动防止金属液的前锋料过早凝固而阻塞流道的行为，使得金属液更加充分而又均匀的布满整个型腔，从而提高了铸件的整体机械力学性能。
本发明将超声波发生器产生的电信号通过与其相连的超声波换能器转变为机械振动，再由超声波变幅杆将机械振动转变为稳定的超声波振动。与此同时，温度传感器用来测量金属型铸造成型装置底板的温度，并将温度信号传递给A/D转换器，A/D转换器将模拟信号转化为数字信号，并将数字信号传递给中央处理器，中央处理器接收到信号以后便控制与其相连的超声波发生器，从而可以根据温度的高低更好控制超声波振动频率和幅度。从而确保温度与超声波频率、幅度的最佳搭配，因而可提高成型效率并获得更高的成型精度。
充分利用超声波在金属型铸造过程中细化待凝固金属液的晶粒，同时通过超声振动防止金属液的前锋料过早凝固而阻塞流道的行为，使得金属液更加充分而又均匀的填充整个型腔，从而提高了铸件的力学性能。
超声波换能器通过接口与超声波发生器直接相连接，并将所述超声波发生器产生的正弦电信号转变成机械振动然后通过超声波变幅杆得到稳定的超声波振动，以满足不同工况的使用要求。最后将得到的超声波振动传导至金属型铸造模具***的超声波接收器中。
本发明突出优点在于：
1、与传统金属型铸造成型装置相比，增加了超声波发生***，在铸件成型过程中，通过超声波发生***将超声波传导至底板与金属液当中，从而细化待铸造金属液的晶粒以及促进金属液在型腔里的流动行为，使得金属液更加充分而又均匀的布满整个型腔，从而提高了铸件的力学性能。
2、在浇注过程中可以利用超声波产生足够的热量来预热金属型模具，并通过超声振动防止金属液的前锋料过早凝固而阻塞流道的行为，在超声波的作用下，铸件不易出现缩松、夹杂、气孔等缺陷。
3、温度传感器用来测量金属型铸造成型装置底板的温度，并将温度信号传递给A/D转换器，A/D转换器将模拟信号转化为数字信号，并将数字信号传递给中央处理器，中央处理器接收到信号以后便控制与其相连的超声波发生器，从而可以根据温度的高低更好控制超声波振动频率和幅度。从而确保温度与超声波频率、幅度的最佳搭配，因而提高了成型效率并获得更高的成型精度的铸件。
附图说明
图1为本发明所述的基于超声波的金属型铸造成型装置的结构示意图。
图2为本发明所述的基于超声波的金属型铸造成型装置的型芯的轴测图。
图3为本发明所述的基于超声波的金属型铸造成型装置的底板的轴测图。
具体实施方式
以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
如图1至图3所示，本发明所述的基于超声波的金属型铸造成型装置，包括超声波发生***和金属型铸造模具***。具体结构和连接方式为：
所述超声波发生***包括超声波变幅杆5、超声波换能器6、中央处理器7、超声波发生器8、A/D转换器9以及温度传感器10，所述超声波发生器8通过超声波变幅杆5与安装在金属型铸造模具***上的超声波接收器11相连接，超声波变幅杆5通过超声波换能器6与超声波发生器8相连接；中央处理器7分别与超声波发生器8和A/D转换器9相连接；A/D转换器9通过温度传感器10与金属型铸造模具***相连接，超声波接收器11均匀分布在底板1上。
所述金属型铸造模具***包括底板1、型芯2、上半型3以及浇注***4；所述上半型3与底板1通过轴或者销来定位连接，所述型芯2位于型腔内由上半型3与底板1一起压紧定位，所述浇注***4位于上半型3内，底端导向型腔起到引导金属液流向型腔内的作用。
工作原理及过程：
在浇注之前超声波发生***中超声波发生器8产生的电信号通过与其相连的超声波换能器6转变为机械振动，再由超声波变幅杆5将机械振动转变为稳定的超声波振动作用于金属型铸造成型装置的底板1，可以利用超声波产生足够的热量来预热金属型模具，在预热的模具中铸件不易出现缩松、夹杂、气孔等缺陷。在进行铸件成型时，超声波发生***中超声波发生器8产生的电信号通过与其相连的超声波换能器6转变为机械振动，再由超声波变幅杆5将机械振动转变为稳定的超声波振动。与此同时，温度传感器10用来测量金属型铸造成型装置底板的温度，并将温度信号传递给A/D转换器9，A/D转换器9将模拟信号转化为数字信号，并将数字信号传递给中央处理器7，中央处理器7接收到信号以后便控制与其相连的超声波发生器8，从而可以根据温度的高低更好控制超声波振动频率和幅度。从而确保温度与超声波频率、幅度的最佳搭配，因而可提高成型效率并获得更高的成型精度。最终实现将超声波均匀而又快速地传导至金属型铸造成型装置的底板1上以及所要铸造的金属液中，充分利用超声波在金属型铸造过程中细化待凝固金属液的晶粒，并通过超声振动防止金属液的前锋料过早凝固而阻塞流道的行为，使得金属液更加充分而又均匀的布满整个型腔，从而提高了铸件的力学性能。

Claims (4)

1.一种基于超声波的金属型铸造成型装置，包括超声波发生***和金属型铸造模具***，所述金属型铸造模具***为传统金属型铸造成型装置，其特征在于，所述超声波发生***的超声波发生器通过超声波变幅杆与安装在金属型铸造模具***上的超声波接收器相连接，超声波变幅杆通过超声波换能器与超声波发生器相连接；中央处理器分别与超声波发生器和A/D转换器相连接；A/D转换器通过温度传感器与金属型铸造模具***相连接。
2.根据权利要求1所述的基于超声波的金属型铸造成型装置,其特征在于：所述超声波接收器均匀分布在底板上。
3.根据权利要求1所述的基于超声波的金属型铸造成型装置,其特征在于：所述超声波发生器产生的电信号通过超声波换能器转变为机械振动，再由超声波变幅杆将机械振动转变为稳定的超声波振动。
4.根据权利要求1所述的基于超声波的金属型铸造成型装置,其特征在于：所述温度传感器用来测量金属型铸造成型装置底板的温度，并将温度信号传递给A/D转换器，A/D转换器将模拟信号转化为数字信号，并将数字信号传递给中央处理器，中央处理器接收到信号以后便控制与其相连的超声波发生器，根据温度的高低控制超声波振动频率和幅度，确保温度与超声波频率、幅度的最佳搭配，提高成型效率并获得更高的成型精度。
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