CN110681846A - 铝合金异形结构件卧式造型立式差压浇注装置及浇注方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝合金异形结构件卧式造型立式差压浇注装置及浇注方法，解决了大平面铝合金异形结构件在采用卧式造型卧式浇注时铸件内部的偏析，疏松和裂纹的铸造缺陷难以控制的问题。在差压浇注炉上压力筒（1）中的上下筒密封板（3）上设置有横浇道砂箱（7）、直浇道砂箱（8），在直浇道砂箱上设置有立式放置的中砂箱，在立式放置的中砂箱上设置有沿上下方向布置的缝隙浇道模型放置孔（15），在中砂箱中设置有铸型空腔（10），在铸型空腔的表面设置有冷铁（11），金属液（5）依次通过金属液上升管（6）、横浇道砂箱中的横浇道、直浇道砂箱中的直浇道进入到中砂箱中的缝隙浇道（9）中。铸造出的产品无偏析和分散疏松铸的缺陷。

Description

铝合金异形结构件卧式造型立式差压浇注装置及浇注方法

技术领域

本发明涉及一种立式差压浇注装置，特别涉及一种铸造铝合金异形结构件时采用卧式造型立式差压浇注的装置及其浇注方法。

背景技术

卧式造型又称为水平造型，是把铸造模型和砂箱水平放置到造型底板上，并进行定位，造型过程是：缝隙浇道按一定距离横置排布到模型表面上，在缝隙浇道之间排放相应厚度的冷铁，然后，往砂箱中分别填入型砂，并舂实凝固（针对树脂砂型）后翻箱，把另外一半模型、砂箱、缝隙浇道和冷铁放置在模型上面，并用定位销定位，往砂箱中填砂，完成另一半铸型的制作，凝固后把两箱打开，振动模型，把模型从砂型中取出，先把整体内层砂芯固定到其中一半铸型内（依据工艺需求放置），把另一半铸型用定位销合到安装砂芯的一半铸型上，锁紧两铸型，完成整个铸型的制作；现有技术是将制作好的整个铸型卧式放置到差压浇注炉中完成铸造成型的，当铸造件的材料中有铜及其它合金元素时，合金的凝固结晶温度范围非常宽，呈糊状凝固特点，在凝固过程的较大温度区间内，呈现固液共存状态，导致固态枝晶搭建成强度较低的骨架结构，液态填充至骨架结构内部后，造成补缩通道不畅和部分溶质聚集，易在此位置产生裂纹，疏松及偏析缺陷，特别是白色条状偏析；各缺陷受铸造冷却与补缩条件，以及铸件结构特点影响的敏感性较大，铸造成型后内部组织质量不易达到有效控制，特别是对于大平面面积的铝铜类合金铸件，由于铸型表面积较大，铸型同时补缩金属液量的需求增大，影响铸型在凝固过程中的热平衡因素均凸显示出来，温度场会出现严重不均匀，铸件内部的偏析，疏松和裂纹等铸造缺陷难以控制，使得铸件不能满足设计技术指标要求而报废；现场对带有法兰的大平面铸件产品进行卧式造型卧式差压浇注后，在法兰上存在白色向心条状缩裂偏析，在顶部存在大面积缩孔与疏松缺陷，缺陷易出现在内凹面筋与顶部平面交叉处。

发明内容

本发明提供了一种铝合金异形结构件卧式造型立式差压浇注装置及浇注方法，解决了大平面铝合金异形结构件在采用卧式造型卧式浇注时铸件内部的偏析，疏松和裂纹的铸造缺陷难以控制的技术问题。

本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

一种铝合金异形结构件卧式造型立式差压浇注装置，包括差压浇注炉上压力筒和差压浇注炉下压力筒，在差压浇注炉上压力筒与差压浇注炉下压力筒之间设置有上下筒密封板，在差压浇注炉下压力筒中设置有熔铝用坩埚，在熔铝用坩埚中设置有金属液，在差压浇注炉上压力筒中的上下筒密封板上设置有横浇道砂箱，在横浇道砂箱与金属液之间连接有金属液上升管，在横浇道砂箱上设置有直浇道砂箱，在直浇道砂箱上设置有立式放置的中砂箱，在立式放置的中砂箱上设置有盖砂箱，中砂箱是由前中砂箱和后中砂箱组成的，在立式放置的中砂箱上设置有沿上下方向布置的缝隙浇道模型放置孔，在中砂箱中设置有铸型空腔，在铸型空腔的表面设置有冷铁，金属液是依次通过金属液上升管、横浇道砂箱中的横浇道、直浇道砂箱中的直浇道进入到中砂箱中的缝隙浇道中的。

在差压浇注炉中立式放置的中砂箱是卧式进行造型的，在卧式造型中，缝隙浇道模型放置孔呈水平状态，在水平状态的缝隙浇道模型放置孔中设置有大平面面积产品模型，在大平面面积产品模型上连接有缝隙浇道模型。

一种铝合金异形结构件卧式造型立式差压浇注装置的浇注方法，其特征在于以下步骤：

第一步、制作水平造型的立式浇注中砂箱，整个铸型是放置在中砂箱内部的，其中砂箱的两个侧面预留出放置缝隙浇道的开放空间，中砂箱分为前中砂箱和后中砂箱两部分；

第二步、对中砂箱中的整个铸型进行水平造型，首先把使用模型的凸面向上放置，把缝隙浇道放在凸面上，并在缝隙浇道之间放置冷铁，填砂压实，待砂凝固后，把前中砂箱翻过来，在内凹一侧平面放置冷铁及排布缝隙浇道，然后，把另一半砂箱，即后中砂箱，放置到前中砂箱上面，用定位销定位，填砂压实，待砂凝固后，打开砂箱，把模型和缝隙浇道取出，整修铸型内腔，把两件砂箱用定位销定位，锁紧后，把中砂箱竖立起来，放置到直浇道砂箱上，把缝隙浇道的圆柱与直浇道对正，把直浇道砂箱放置在横浇道砂箱上，合上盖砂箱，并把整个铸型进行锁紧，完成整个铸型制作；

第三步、将第二步完成的整个铸型，放入到差压浇注炉中进行浇注成型。

本发明采用水平造型立式浇注的工艺方法，符合了差压铸造的顺序凝固原理和缝隙浇道补缩原理，铸造出的产品无偏析、大面积缩孔、缩松和分散疏松铸的缺陷；关键工艺参数可选择的范围较大，整个温度场易达到平衡、可控，易达到顺序凝固趋势，整个铸型处于开放状态，可以不考虑凝固过程因铸型受阻，而影响到出现偏析，裂纹等铸造缺陷机理，降低了操作难度。

附图说明

图1是本发明的浇注装置的结构示意图；

图2是本发明立式放置的中砂箱的结构示意图；

图3是本发明的卧式造型的中砂箱的结构示意图；

图4是本发明的浇注件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

一种铝合金异形结构件卧式造型立式差压浇注装置，包括差压浇注炉上压力筒1和差压浇注炉下压力筒2，在差压浇注炉上压力筒1与差压浇注炉下压力筒2之间设置有上下筒密封板3，在差压浇注炉下压力筒2中设置有熔铝用坩埚4，在熔铝用坩埚4中设置有金属液5，在差压浇注炉上压力筒1中的上下筒密封板3上设置有横浇道砂箱7，在横浇道砂箱7与金属液5之间连接有金属液上升管6，在横浇道砂箱7上设置有直浇道砂箱8，在直浇道砂箱8上设置有立式放置的中砂箱，在立式放置的中砂箱上设置有盖砂箱12，中砂箱是由前中砂箱13和后中砂箱14组成的，在立式放置的中砂箱上设置有沿上下方向布置的缝隙浇道模型放置孔15，在中砂箱中设置有铸型空腔10，在铸型空腔10的表面设置有冷铁11，金属液5是依次通过金属液上升管6、横浇道砂箱7中的横浇道、直浇道砂箱8中的直浇道进入到中砂箱中的缝隙浇道9中的。

在差压浇注炉中立式放置的中砂箱是卧式进行造型的，在卧式造型中，缝隙浇道模型放置孔15呈水平状态，在水平状态的缝隙浇道模型放置孔15中设置有大平面面积产品模型17，在大平面面积产品模型17上连接有缝隙浇道模型16。

一种铝合金异形结构件卧式造型立式差压浇注装置的浇注方法，其特征在于以下步骤：

第一步、制作水平造型的立式浇注中砂箱，整个铸型是放置在中砂箱内部的，其中砂箱的两个侧面预留出放置缝隙浇道的开放空间，中砂箱分为前中砂箱13和后中砂箱14两部分；

第二步、对中砂箱中的整个铸型进行水平造型，首先把使用模型的凸面向上放置，把缝隙浇道放在凸面上，并在缝隙浇道之间放置冷铁，填砂压实，待砂凝固后，把前中砂箱13翻过来，在内凹一侧平面放置冷铁及排布缝隙浇道，然后，把另一半砂箱，即后中砂箱14，放置到前中砂箱13上面，用定位销定位，填砂压实，待砂凝固后，打开砂箱，把模型和缝隙浇道取出，整修铸型内腔，把两件砂箱用定位销定位，锁紧后，把中砂箱竖立起来，放置到直浇道砂箱8上，把缝隙浇道的圆柱与直浇道对正，把直浇道砂箱8放置在横浇道砂箱7上，合上盖砂箱12，并把整个铸型进行锁紧，完成整个铸型制作；

第三步、将第二步完成的整个铸型，放入到差压浇注炉中进行浇注成型。

立式差压浇注主要是应用差压浇注顺序凝固与缝隙浇道补缩相结合工作原理，浇注过程金属液会通过缝隙浇道对铸型进行不间断地补充,直到铸型全部凝固，并且金属液是在差压力与金属液自重力的作用下进行凝固的，因此成型后的结构件内部组织较为致密，力学性能高；而顺序凝固是差压浇注成型必须具备的 要求之一，立式浇注时，铸型内的金属液会至上而下顺序凝固，保证了整个铸型内无过热区域产生，避免铸件内部出现缩松、缩孔、气孔、偏析、氧化夹渣铸造缺陷。特殊型结构件采用这种工艺方法，不会因结构自身结构因素在浇注成型过程产生的收缩受阻力，影响到结构件成型后而产生裂纹、偏析、分散疏松和晶粒粗大等铸造缺陷，对于镁稀土、铝铜、铝基复合等铸造合金材料，因其铸造流动性较差，凝固温度区间较大等原因，对铸型的要求比较敏感，往往会因为一块冷铁面积较大，排布方向，以及铸型退让性，缝隙浇道排布间距及方向，铸型发气量等等因素，均会造成铸件浇注过程产生收缩受阻，出现裂纹、分散疏松和偏析铸造缺陷。

铝合金差压浇注凝固过程是一种向心收缩过程，当铸型水平放置，金属液凝固时，除受整体铸型，缝隙浇道之间的阻力外，还会受到水平面的摩擦阻力影响；当铸型垂直放置时，作用在平面上的摩擦阻力会因金属液本身的自重力去抵消，各缝隙浇道之间的摩擦力也变成开放性，极大的减少了铝合金液凝固过程，因铸型表面排布的冷铁以及铸型表面对其的摩擦阻力而影响结构件成型过程出现铸造缺陷的机理。

Claims (3)

1.一种铝合金异形结构件卧式造型立式差压浇注装置，包括差压浇注炉上压力筒（1）和差压浇注炉下压力筒（2），在差压浇注炉上压力筒（1）与差压浇注炉下压力筒（2）之间设置有上下筒密封板（3），在差压浇注炉下压力筒（2）中设置有熔铝用坩埚（4），在熔铝用坩埚（4）中设置有金属液（5），其特征在于，在差压浇注炉上压力筒（1）中的上下筒密封板（3）上设置有横浇道砂箱（7），在横浇道砂箱（7）与金属液（5）之间连接有金属液上升管（6），在横浇道砂箱（7）上设置有直浇道砂箱（8），在直浇道砂箱（8）上设置有立式放置的中砂箱，在立式放置的中砂箱上设置有盖砂箱（12），中砂箱是由前中砂箱（13）和后中砂箱（14）组成的，在立式放置的中砂箱上设置有沿上下方向布置的缝隙浇道模型放置孔（15），在中砂箱中设置有铸型空腔（10），在铸型空腔（10）的表面设置有冷铁（11），金属液（5）是依次通过金属液上升管（6）、横浇道砂箱（7）中的横浇道、直浇道砂箱（8）中的直浇道进入到中砂箱中的缝隙浇道（9）中的。

2.根据权利要求1所述的一种铝合金异形结构件卧式造型立式差压浇注装置，其特征在于，在差压浇注炉中立式放置的中砂箱是卧式进行造型的，在卧式造型中，缝隙浇道模型放置孔（15）呈水平状态，在水平状态的缝隙浇道模型放置孔（15）中设置有大平面面积产品模型（17），在大平面面积产品模型（17）上连接有缝隙浇道模型（16）。

3.如权利要求1所述的一种铝合金异形结构件卧式造型立式差压浇注装置的浇注方法，其特征在于以下步骤：

第一步、制作水平造型的立式浇注中砂箱，整个铸型是放置在中砂箱内部的，其中砂箱的两个侧面预留出放置缝隙浇道的开放空间，中砂箱分为前中砂箱（13）和后中砂箱（14）两部分；

第二步、对中砂箱中的整个铸型进行水平造型，首先把使用模型的凸面向上放置，把缝隙浇道放在凸面上，并在缝隙浇道之间放置冷铁，填砂压实，待砂凝固后，把前中砂箱（13）翻过来，在内凹一侧平面放置冷铁及排布缝隙浇道，然后，把另一半砂箱，即后中砂箱（14），放置到前中砂箱（13）上面，用定位销定位，填砂压实，待砂凝固后，打开砂箱，把模型和缝隙浇道取出，整修铸型内腔，把两件砂箱用定位销定位，锁紧后，把中砂箱竖立起来，放置到直浇道砂箱（8）上，把缝隙浇道的圆柱与直浇道对正，把直浇道砂箱（8）放置在横浇道砂箱（7）上，合上盖砂箱（12），并把整个铸型进行锁紧，完成整个铸型制作；

第三步、将第二步完成的整个铸型，放入到差压浇注炉中进行浇注成型。

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