CN108262463B - 一种带有分体压力釜结构的差压铸造机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于差压铸造机的压力釜结构，其特征在于，所述压力釜结构包括压力釜和模具，所述模具为分体模具，包括上模、下模和多个边模，所述压力釜同样为分体结构，包括上压力釜和多个下压力釜侧分块，所述上压力釜与上模连接，所述下压力釜侧分块分别于边模连接，所述上压力釜和上模之间设有可调节上模与上压力釜之间距离的上模调节装置，所述边模与对应的下压力釜侧分块之间也分别设有可调节边模与下压力釜侧分块之间距离的边模调节装置，上压力釜外连接有驱动机构，驱动其上升和下降，下压力釜侧分块外连接有驱动机构，驱动其前进或后退，采用分体压力釜和模具同步运动方式，降低了工序，提高了了对多种形状铸件的模具的适应性。

Description

一种带有分体压力釜结构的差压铸造机

技术领域

本发明属于铸造设备技术领域，尤其是涉及一种差压铸造机压力釜结构以及带有该结构的差压铸造机。

背景技术

差压铸造法是60年代初发展起来的铸造新方法，兼有低压铸造和压力釜铸造的优点。在大型、复杂、薄壁、精密、优质高强度轻合金铸件生产中有着非常明显的优势。差压铸造是在低压铸造设备的基础上，在铸型外加有密封罩，罩内充有压缩气体，使铸型处于气体的一定压力之下。金属液充型时，使保温炉中气体的压力大于铸型中气体的压力，像低压铸造时那样实现金属液的充型、保压和增压，但此时铸件在密封罩和压力釜双向压力之下，是在更高的压力作用下结晶凝固的，所以可保证获得致密度更高的铸件。差压铸造过程中，保温炉金属液面上和铸型内压力差获得的方案有增压法和减压法两种，其中增压法为先向密封罩和保温炉内同时通入同样压力的气体，使压力平衡。然后保持密封罩内的气体压力值，向保温炉中金属液面上逐步通入压力更大的气体，创建上下罐的压力差，从而实现金属液的充型和保压。而减压法为先向密封罩和保温炉内同时通入同样压力的气体，在达到平衡后，逐步放去密封罩内的压缩气体，是压力逐步降低，实现金属液的充型和保压。

现代化生产中，随着对铸件的品质要求越来越高，对差压铸造工艺及设备也要求需要不断完善更新。现有的差压铸造的压力釜结构多应用不需要开合机械的砂型或熔模铸造，而金属型铸造的模具较为复杂，以车轮铸造为例，现有的适应于低压铸造的模具包括上模、下模、四个边模，若应用于差压铸造，在需要先合模，铸造后开模将铸件顶出，在进行差压铸造时，则首先需要合模，然后将压力釜罩住整个模具，铸造结束后先升起压力釜，再开模顶出铸件，这就造成了工序的复杂，降低了生产效率。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于差压铸造机的压力釜结构，采用同步运动方式，降低了工序，提高了了对多种形状铸件的模具的适应性。

本发明完整的技术方案包括：

一种用于差压铸造机的压力釜结构，所述压力釜结构包括压力釜和模具，所述模具为分体模具，包括上模、下模和多个边模，所述压力釜同样为分体结构，包括上压力釜和多个下压力釜侧分块，所述上压力釜与上模连接，所述下压力釜侧分块分别于边模连接，所述上压力釜和上模之间设有可调节上模与上压力釜之间距离的上模调节装置，所述边模与对应的下压力釜侧分块之间也分别设有可调节边模与下压力釜侧分块之间距离的边模调节装置，上压力釜外连接有驱动机构，驱动其上升和下降，下压力釜侧分块外连接有驱动机构，驱动其前进或后退。

驱动机构驱动上压力釜带动上模运动、下压力釜侧分块带动边模运动，同步实现模具的合模和压力釜的关闭。

驱动机构驱动上压力釜带动上模运动、下压力釜侧分块带动边模运动，同步实现模具的开模和压力釜的打开。

所述上模调节装置可在铸造过程中实时调整上模和上压力釜之间的距离，所述边模调节装置可在铸造过程中实时调整边模和下压力釜侧分块之间的距离，保证模具合模和压力釜关闭同步实现的精度。

所述上压力釜和下压力釜侧分块合并关闭时，相互之间形成机械互锁结构，互锁界面之间设有密封材料。

所述边模和下压力釜侧分块的数目均为4个。

还包括中隔板、保温炉，中隔板位于压力釜和保温炉之间，升液管位于保温炉的封闭炉体中，压力釜和保温炉分别连接独立的气控***。

所述上模和边模调节装置为气缸、油缸、可调节长度的连杆中的一种。

所述模具的合模面、以及压力釜机械互锁面上均设有压力传感器，并在合模和压力釜关闭时将各自接触面上的压力发送到***的控制***，以确保模具合模和压力釜关闭的同步实现。

本发明相对于现有技术的优点在于：通过设计分体压力釜，并与分体模具相适应，使得压力釜和关闭和模具的合模同步进行，提高了生产效率，同时针对有可能出现的压力釜和模具运动不同步的问题，创造性地在压力釜和模具之间设置了可调节长度装置，可随时调整长度，提高了合模精度，并通过互锁结构和压力传感器的设置，确保了模具合模和压力釜关闭的同步实现。

附图说明

图1为本发明差压铸造机压力釜结构开模状态示意图。

图2为本发明差压铸造机压力釜结构开模状态示意图。

图中：1-上压力釜，2-上模调整装置，3-上模板，4-上模，5-下压力釜侧分块，6-油缸，7-边模调整装置，8-边模，9-下模板，10-中隔板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

如图1所示，本发明公开了一种差压铸造机的压力釜结构，差压铸造机力釜结构包括压力釜、分体模具、中隔板10、保温炉，中隔板10位于压力釜和保温炉之间，升液管位于保温炉的封闭炉体中，分体模具位于压力釜中，压力釜和保温炉分别连接独立的气控***；

分体模具包括安装在上模板3上的上模4、下模、和安装在下模板9上的四个边模8，压力釜同样为分体结构，包括通过上模板连接上模的上压力釜1，与四个边模8连接的四个下压力釜侧分块5；

上压力釜外连接有驱动机构，驱动其上升和下降，下压力釜侧分块外连接有驱动油缸6，驱动其前进或后退；

上压力釜和上模之间通过可调节上模与上压力釜之间距离的上模调整装置2连接，四个边模与对应的四个下压力釜侧分块之间也分别通过可调节边模与下压力釜侧分块之间距离的边模调整装置7连接。该调整装置优选为气缸、可调节长度的连杆或油缸。

上压力釜和下压力釜侧分块合并关闭时，相互之间形成机械互锁结构，互锁界面之间设有密封材料。模具的合模面、以及压力釜机械互锁面上均设有压力传感器，并在合模和压力釜关闭时将各自接触面上的压力发送到***的控制***，以确保模具合模和压力釜关闭的同步实现。

本发明还公开了一种带有该压力釜结构的差压铸造机。除了压力釜外，该差压铸造机还主要由主机、模具、保温炉、冷却柜、控制柜、液压***以及工作台等构成。

其中主机包括上板、立柱、支柱、活动板、中隔板、底板、液压楔机构、安全锁、退料机构、中隔板锁紧等部件，四根立柱穿过上板、活动板、中隔板和底板的四角，形成四梁四柱式基础框架，活动板和中隔板可以沿立柱上下滑动；

液压楔机构用以锁模，辅助主油缸产生合模力，包括液压楔滑块、上液压楔和下液压楔。液压楔滑块位于上板下侧，两侧有上液压楔，下液压楔位于支柱上部，支柱下端与活动板刚性连接，支柱侧面设有锁槽，锁模状态时，上液压楔被液压楔滑块(油缸驱动)带动与下液压楔贴合，封住支柱上行通道；支柱下端与活动板刚性连接，从而阻止压力釜及模具打开，实现锁模；工作状态下安全锁头被气缸抽回，不干涉支柱运动，在非工作状态气缸伸出，安全锁头***支柱侧面锁槽，防止支柱下滑导致活动板异常下落；

退料机构在开模后实现上模脱模，包括退料油缸、退料导柱、退料板、退料杆、限位开关等，退料板位于活动板上方，退料油缸的活塞杆连接退料板，退料导柱穿过退料板并与活动板连接，退料板下方设有退料杆。退料油缸通过活塞杆带动退料板上下移动，退料板由退料导柱导向，并且带动四根退料杆移动，退料杆穿过活动板作用在模具上，限位开关可调整退料行程；

中隔板锁紧装置用于锁住中隔板的上下位置，实现保温炉的封盖以及抵抗上下模开模力，包括中隔板拉杆、锁紧滑板和锁紧插板，立柱穿过锁紧插板，锁紧插板一侧与立柱的轮廓吻合，并可左右移动。锁紧滑板位于锁紧插板上的另一侧，并有与中隔板拉杆外轮廓吻合的孔，锁紧状态时，锁紧插板锁紧立柱，锁紧装置通过立柱固定中隔板位置，此时中隔板拉杆***；在打开状态中，锁紧插板脱离立柱，锁紧装置可沿立柱滑动，此时锁紧滑板卡进中隔板拉杆，通过中隔板拉杆实现中隔板与活动板的同步运动；

保温炉位于中隔板和底板之间，一侧设有液压***和气控机构；保温炉上方，即中隔板和活动板之间设有模具和压力釜，其一侧设有冷却柜和控制柜。

实施例1

下面以利用带有上述压力釜的差压铸造机对铝合金车轮部件进行差压铸造的工艺流程对本发明做进一步说明，铝合金车轮部件此前多采用低压铸造的方式进行铸造成型，目前市面上所设计采用的铝合金低压铸造模具主要包括下模、下模和四个边模。该设计适应于现在的铝合金车轮生产线，可实现部件的合模、铸造、开模顶出，并进行下一道工序。但目前所采用的差压铸造模具均只包括上模和下模，因此将低压铸造的模具应用于铝合金车轮的差压铸造，将无法实现顺利开模，而采用本发明所涉及的压力釜结构将实现铝合金车轮的差压铸造方法，显著提高车轮的性能，具体工艺如下：

首先选用相应重量配比的原材料进行合金配料，所配合金的具体质量百分比组成如下：Si：4.5～5.5％，Mg：1.1～1.3％，Sr：0.002～0.008％，Zr：0.015～0.02％，B：0.01～0.015％，Cr：0.02～0.04％，Mn：0.08～0.1％，Ti：0.12～0.14％，Zn：0.002～0.01％，Ce0.12～0.15％，其余为Al和不可避免的杂质。与现有通用的铝合金组分相比，本发明的铝合金适应于铝合金车轮的凝固特性，即轮辐轮辋部位有较大的热节，该处的冷却速度较慢的特点，采用的合金组分降低了硅和含量，同时大幅提高了稀土的用量，在凝固过程中，热节部位的析出相减少，晶粒得到细化，从而提高了强度。

将上述组分在溶解炉中加热，搅拌完全熔化后得到铝合金液，精炼后包内扒渣，并将精炼后的铝液加入气动金属熔体运输包。并将铝液由熔解炉运送到铸造车间的保温炉处，并将铝液浇注入保温炉内；气动金属熔体运输包设有热电偶、高温电阻丝加热器、气压***、控制器，热电偶用以实时测量输送和浇注过程中，封闭式金属熔体运输包内的铝液温度，控温***用以加热封闭金属熔体运输包内的熔体；气压***使压缩空气进入金属熔体运输包，并将金属熔体运输包内熔体压至浇注口，实现金属熔体运输包内铝液的浇注；控制器控制气压***根据热电偶采集的温度数据，控制高温电阻丝加热器对封闭金属熔体运输包内熔体进行加热，并控制气压***实现熔体的浇注。

具体差压铸造工艺的具体工艺包括如下步骤：

(1)将铝液由气动铝液运输包压入保温炉内，保温炉内采用氮气保护，维持惰性气体环境；

(2)驱动油缸带动上压力釜下降，四个下压力釜侧分块前进，同时分别带动车轮的上模和四个边模运动，同步实现模具的合模和压力釜的关闭，控制柜控制气控机构对压力釜内和保温炉充氮气，打开压力釜内和保温炉之间的互通阀，使压力釜内的压力和保温炉内压力均达到450KPa，然后关闭互通阀；

(3)气控机构对压力釜泄压，以2.8KPa/s的泄压速度使压力釜内压力降到425KPa，保温炉内压力稳定在450KPa，使保温炉的铝液沿升液管上升至浇口附近；

(4)升液结束后，气控机构继续对压力釜泄压，以1.6KPa/s的泄压速度使压力釜内压力降到395KPa，保温炉内压力稳定在400KPa，使铝液从浇口进入型腔，直至将型腔全部充满；

(5)铝液完全充满模具后，气控机构在5s内使压力釜内压力泄压到350KPa，保温炉内压力稳定在400KPa，保持10s，实现结壳；

(6)随后气控机构控制压力釜快速泄压，在10s快速使压力釜内压力达到150KPa，保温炉内压力稳定在400KPa，保持压力30s，使车轮在高保压条件下结晶凝固；同时对轮辋和轮辐连接处的模具部位进行水雾冷快速冷却；

(7)待铸件凝固完毕，解除压力釜内和保温炉的气体压力，未凝固的铝液流沿升液管回到保温炉中；

(8)驱动油缸带动上压力釜上升，四个下压力釜侧分块后退，同时分别带动车轮的上模和四个边模运动，同步实现模具的开模和压力釜的打开，铸件进入下一步加工。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种带有分体压力釜结构的差压铸造机，其特征在于，所述差压铸造机由主机、压力釜结构、模具、保温炉、冷却柜、控制柜、液压***以及工作台构成；

其中主机包括上板、立柱、支柱、活动板、中隔板、底板、液压楔机构、安全锁、退料机构、中隔板锁紧部件，四根立柱穿过上板、活动板、中隔板和底板的四角，形成四梁四柱式基础框架，活动板和中隔板可以沿立柱上下滑动；

液压楔机构用以锁模，辅助主油缸产生合模力，包括液压楔滑块、上液压楔和下液压楔；液压楔滑块位于上板下侧，两侧有上液压楔，下液压楔位于支柱上部，支柱下端与活动板刚性连接，支柱侧面设有锁槽，锁模状态时，上液压楔被液压楔滑块带动与下液压楔贴合，封住支柱上行通道；支柱下端与活动板刚性连接，从而阻止压力釜及模具打开，实现锁模；工作状态下安全锁头被气缸抽回，不干涉支柱运动，在非工作状态气缸伸出，安全锁头***支柱侧面锁槽，防止支柱下滑导致活动板异常下落；

退料机构在开模后实现上模脱模，包括退料油缸、退料导柱、退料板、退料杆、限位开关，退料板位于活动板上方，退料油缸的活塞杆连接退料板，退料导柱穿过退料板并与活动板连接，退料板下方设有退料杆；退料油缸通过活塞杆带动退料板上下移动，退料板由退料导柱导向，并且带动四根退料杆移动，退料杆穿过活动板作用在模具上，限位开关可调整退料行程；

中隔板锁紧装置用于锁住中隔板的上下位置，实现保温炉的封盖以及抵抗上下模开模力，包括中隔板拉杆、锁紧滑板和锁紧插板，立柱穿过锁紧插板，锁紧插板一侧与立柱的轮廓吻合，并可左右移动；锁紧滑板位于锁紧插板上的另一侧，并有与中隔板拉杆外轮廓吻合的孔，锁紧状态时，锁紧插板锁紧立柱，锁紧装置通过立柱固定中隔板位置，此时中隔板拉杆***；在打开状态中，锁紧插板脱离立柱，锁紧装置可沿立柱滑动，此时锁紧滑板卡进中隔板拉杆，通过中隔板拉杆实现中隔板与活动板的同步运动；

保温炉位于中隔板和底板之间，一侧设有液压***和气控机构；保温炉上方，即中隔板和活动板之间设有模具和压力釜，其一侧设有冷却柜和控制柜，

所述压力釜结构包括压力釜和模具，所述模具为分体模具，包括上模、下模和多个边模，所述压力釜同样为分体结构，包括上压力釜和多个下压力釜侧分块，所述上压力釜与上模连接，所述下压力釜侧分块分别于边模连接，所述上压力釜和上模之间设有可调节上模与上压力釜之间距离的上模调节装置，所述边模与对应的下压力釜侧分块之间也分别设有可调节边模与下压力釜侧分块之间距离的边模调节装置，上压力釜外连接有驱动机构，驱动其上升和下降，下压力釜侧分块外连接有驱动机构，驱动其前进或后退；

所述上模调节装置可在铸造过程中实时调整上模和上压力釜之间的距离，所述边模调节装置可在铸造过程中实时调整边模和下压力釜侧分块之间的距离，保证模具合模和压力釜关闭同步实现的精度；

所述模具的合模面、以及压力釜机械互锁面上均设有压力传感器，并在合模和压力釜关闭时将各自接触面上的压力发送到***的控制***，以确保模具合模和压力釜关闭的同步实现。

2.根据权利要求1所述的一种带有分体压力釜结构的差压铸造机，其特征在于，驱动机构驱动上压力釜带动上模运动、下压力釜侧分块带动边模运动，同步实现模具的合模和压力釜的关闭。

3.根据权利要求1或2所述的一种带有分体压力釜结构的差压铸造机，其特征在于，驱动机构驱动上压力釜带动上模运动、下压力釜侧分块带动边模运动，同步实现模具的开模和压力釜的打开。

4.根据权利要求3所述的一种带有分体压力釜结构的差压铸造机，其特征在于，所述上压力釜和下压力釜侧分块合并关闭时，相互之间形成机械互锁结构，互锁界面之间设有密封材料。

5.根据权利要求1所述的一种带有分体压力釜结构的差压铸造机，其特征在于，所述边模和下压力釜侧分块的数目均为4个。

6.根据权利要求1所述的一种带有分体压力釜结构的差压铸造机，其特征在于，还包括中隔板、保温炉，中隔板位于压力釜和保温炉之间，升液管位于保温炉的封闭炉体中，压力釜和保温炉分别连接独立的气控***。

7.根据权利要求1所述的一种带有分体压力釜结构的差压铸造机，其特征在于，所述上模和边模调节装置为气缸、油缸、可调节长度的连杆中的一种。

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