CN112475278A - 铸造浇包装置及铸造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铸造浇包装置及铸造方法,包括一浇包,浇包的底部设有浇注管,所述浇包的顶部由密封板密封,密封板上连接有抽真空管和加压管,所述抽真空管上设有抽气阀,所述加压管上设有进气阀,还包括一运动机构,所述运动机构可与浇包相连接,并能带动浇包实现多向运动。本发明可以控制密封浇包内的气压,方便地切换负压铸造、重力铸造及低压铸造等不同铸造方式;可以采用浇注管跟随技术以及浇注速度控制技术,有效地解决铸件生产过程中的温度梯度问题,确保了铸件关键面的温度最低、最先凝固、性能最佳的状态,为铸件机械性能和内在质量的提升,提供了完美的解决方案。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属铸造设备及铸造方法,特别是涉及一种铸造浇包装置,以及采用这种浇包装置所实现的铸造方法。
背景技术
随着汽车工业的发展,对汽车的环保排放、油耗等指标也提出了更高的要求。由于发动机对汽车性能的影响巨大,因此对发动机缸盖的集成度及机械性能要求进一步提高,造成了铝合金缸盖的铸造要求越来越高,对模具的温度场设计要求也越来越高,模具也越来越复杂,甚至出现了模具设计无法满足产品性能需求的情况。同时,传统的铝合金缸盖铸造方式——重力铸造和低压铸造也对缸盖零件的新要求出现了力不从心的现象,在SDAS(二次枝晶臂间距)上表现得尤为突出,由于重力铸造和低压铸造的方式决定了在缸盖的燃烧室面上SDAS偏大,总是在合格的边缘徘徊。而SDAS的偏高,说明缸盖在该处的枝晶偏大,会造成产品的机械性能偏低的问题。用重力铸造和低压铸造方式生产缸盖具有各自的优点,但是也存在无法解决的先天不足,比如重力底注铸造和低压铸造的凝固温度场倒挂问题,这个问题的存在,对于铸件的补缩效果影响很大。
发明内容
针对现有技术的不足之处,本发明提供了一种铸造浇包装置,可以解决铸造凝固过程中温度梯度倒挂的问题,并能根据需要控制充型速度、实现不同的铸造方式。
为了达到上述目的,本发明采用如下技术方案:一种铸造浇包装置,包括一浇包,浇包的底部设有浇注管,所述浇包的顶部由密封板密封,密封板上连接有抽真空管和加压管,所述抽真空管上设有抽气阀,所述加压管上设有进气阀,还包括一运动机构,所述运动机构可与浇包相连接,并能带动浇包实现多向运动。
优选地,所述浇注管为单根,所述运动机构可带动浇包和浇注管一起绕所述浇注管的轴线旋转。
优选地,所述浇注管有多根,其轴线相互平行,且可以在运动机构带动下同步倾斜。
优选地,所述运动机构包括自动控制***,所述抽气阀、进气阀也与自动控制***相连接。
优选地,所述运动机构为铸造机器人。
优选地,所述密封板上固定有可与铸造机器人的手臂相连接的快换装置。
本发明还提供了一种采用上述铸造浇包装置的铸造方法,包括以下步骤:
A.将所述运动机构与浇包相连接,并将浇包移至金属熔液保温炉上方,使浇包下降,所述浇注管的下端***金属熔液中;
B.关闭进气阀,打开抽气阀,利用抽真空管对浇包抽真空,将金属熔液吸入浇包内;
C.保持浇包内的真空度,运动机构将浇包移至铸造模具上方,使浇包下降,直至浇注管下端到达模具型腔底部;
D.关闭抽气阀,打开进气阀,向浇包内充气,使金属熔液通过浇注管进入模具型腔;
E.随着模具型腔内液面的升高,运动机构带动浇包相应地升高,确保浇注管下端出口一直保持在模具型腔内液面的上方,直到最后充型铸件的冒口部分,完成浇注充型过程。
优选地,所述步骤B中,通过控制浇包内的真空度来控制吸入浇包内的金属熔液的重量。
优选地,所述步骤D中,控制进气阀的开度,可以使浇包内部的气压小于、等于或大于大气压,分别实现负压铸造、重力铸造或低压铸造。
优选地,在浇注过程中,根据铸件高度方向截面积的大小,实时调节进气阀的开度,从而实时调节金属熔液充型的速度。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
1、本发明铸造浇包装置采用了密封浇包,并且设置了抽真空管和加压管,可以控制密封浇包内的气压,方便地切换负压铸造、重力铸造及低压铸造等不同铸造方式。
2、在浇注过程中,可以根据铸件高度方向截面积的大小,实时调节进气阀的开度,从而实时调节金属熔液充型的速度。
3、可以采用真空取料的方式,精确地控制吸入浇包内的金属熔液的重量。
4、浇包与运动机构相连接,在浇注的过程中,随着模具型腔内液面的升高,运动机构带动浇包相应地升高,确保浇注管下端出口一直保持在模具型腔内液面的上方,这种浇注管跟随技术以及浇注速度控制技术,可以有效地解决铸件生产过程中的温度梯度问题,确保了铸件关键面的温度最低、最先凝固、性能最佳的状态,为铸件机械性能和内在质量的提升,提供了完美的解决方案。
附图说明
图1是本发明一种铸造浇包装置的示意图。
图2是本发明另一种铸造浇包装置的示意图。
图3是本发明图2所示铸造浇包装置的剖视图。
图4是本发明一种铸造浇包装置吸入金属熔液时的示意图。
图5是本发明一种铸造浇包装置在浇注时的示意图。
图中:
1、浇包 2、浇注管 3、加压管
4、快换装置 5、密封板 6、抽真空管
7、金属熔液 8、模具 9、液面探针
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明,而并非对本发明的限制。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外,在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
如图1、图2所示,本发明一种铸造浇包装置包括浇包1,浇包1的底部设有浇注管2,如图1所示,浇注管2可以是单根;优选地,如图2、图3所示,浇注管2有多根,且其轴线相互平行。浇包1的顶部由密封板5密封,密封板5上连接有抽真空管6和加压管3,在抽真空管6上设有抽气阀(图中未示出),用于控制抽真空管6的通断;在加压管3上设有进气阀(图中未示出),用于控制加压管3的通断及进气流量。
本发明中还包括一运动机构(图中未示出),该运动机构可与浇包1相连接,并能带动浇包1实现多向运动,比如沿水平方向平移和沿竖直方向升降,另外,由于浇注管2下端的出料口可能开在侧面,当浇注管2为单根时,在浇注过程中,运动机构还可以带动浇包1和浇注管2一起绕浇注管2的轴线360°旋转,使各个方向的出料更加均匀;当浇注管2有多根时,在浇注过程中,运动机构还可以带动浇包1和浇注管2一起绕水平轴摆动或倾斜,以使各个方向的出料更加均匀。有很多公知的运动机构可以实现带动浇包1多向运动的功能,但优选地是采用机械手臂与浇包1相连接,比如采用公知的铸造机器人,密封板5上设置可与铸造机器人相连接的快换装置4,快换装置4也是公知结构,可以与铸造机器人的手臂快速地连接或脱卸。
优选地,所述运动机构包括了自动控制***,可以控制运动机构的运动轨迹,并且抽气阀、进气阀也与自动控制***相连接,由自动控制***控制抽气阀、进气阀的打开、关闭或开度的大小。
以下对采用上述铸造浇包装置实现的铸造方法进行说明,本发明的铸造方法包括以下步骤:
A.将运动机构(比如铸造机器人)与浇包相连接,并将浇包移至金属熔液保温炉上方,使浇包下降,浇注管的下端***金属熔液中;
B.如图4所示,关闭进气阀,使加压管3关闭,打开抽气阀,利用抽真空管6对浇包1抽真空,将金属熔液7从浇注管2吸入浇包1内;通过控制浇包1内的真空度可以精确地控制吸入浇包1内的金属熔液7的重量。当然,也可以同时采用液面探针9或重量传感器来校验吸入金属熔液7的重量。
C.待浇包1中的金属熔液达到需要的定量后,如图5所示,保持浇包内的真空度,确保金属熔液不会从浇注管2漏出。运动机构将浇包1移至铸造模具8上方,然后使浇包1下降,直至浇注管2的下端到达模具8型腔底部;
D.然后关闭抽气阀,打开进气阀,通过加压管3向浇包1内充气,由于浇包1内气压的升高,金属熔液通过浇注管2注入模具8的型腔;控制进气阀的开度,可以使浇包1内部的气压小于大气压,实现负压铸造,此时充型速度较慢,充型过程平稳;也可以使浇包1内部的气压等于大气压,实现重力铸造,此时充型速度较快,易于充满模具型腔较为复杂的形状;或者可以使浇包1内部的气压大于大气压,此时充型速度最快,对于难以充型的形状具有很好的成型能力,相当于实现了低压铸造。并且,负压铸造、重力铸造和低压铸造,这三种铸造方式在一个铸造过程中可以随时切换,形成一种混合铸造方式。
E.随着模具8型腔内液面的升高,运动机构带动浇包1相应地升高,确保浇注管2下端出口一直保持在模具型腔内液面的上方,保证了型腔内金属熔液的温度梯度为所需的下低上高状态,直到最后充型铸件的冒口部分,完成浇注充型过程。在浇注过程中,可以根据铸件高度方向截面积的大小,由自动控制***实时调节进气阀的开度,从而实时调节金属熔液充型的速度。
本发明可以控制抽真空管6和加压管3的开闭,随时切换,浇包1内的压力可以根据预设的压力曲线通过自动控制***进行实时控制,因此可以达到三种浇注方式的随时切换。这种切换根据铸件的高度方向的截面积进行预先设置,确保充型过程受控,并且充型速度易于调节。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和替换,这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种铸造浇包装置,包括一浇包,浇包的底部设有浇注管,其特征在于,所述浇包的顶部由密封板密封,密封板上连接有抽真空管和加压管,所述抽真空管上设有抽气阀,所述加压管上设有进气阀,还包括一运动机构,所述运动机构可与浇包相连接,并能带动浇包实现多向运动。
2.根据权利要求1所述的铸造浇包装置,其特征在于,所述浇注管为单根,所述运动机构可带动浇包和浇注管一起绕所述浇注管的轴线旋转。
3.根据权利要求1所述的铸造浇包装置,其特征在于,所述浇注管有多根,其轴线相互平行,且可以在运动机构带动下同步倾斜。
4.根据权利要求1所述的铸造浇包装置,其特征在于,所述运动机构包括自动控制***,所述抽气阀、进气阀也与自动控制***相连接。
5.根据权利要求1所述的铸造浇包装置,其特征在于,所述运动机构为铸造机器人。
6.根据权利要求5所述的铸造浇包装置,其特征在于,所述密封板上固定有可与铸造机器人的手臂相连接的快换装置。
7.一种铸造方法,采用权利要求1所述的铸造浇包装置,其特征在于,包括以下步骤:
A.将所述运动机构与浇包相连接,并将浇包移至金属熔液保温炉上方,使浇包下降,所述浇注管的下端***金属熔液中;
B.关闭进气阀,打开抽气阀,利用抽真空管对浇包抽真空,将金属熔液吸入浇包内;
C.保持浇包内的真空度,运动机构将浇包移至铸造模具上方,使浇包下降,直至浇注管下端到达模具型腔底部;
D.关闭抽气阀,打开进气阀,向浇包内充气,使金属熔液通过浇注管进入模具型腔;
E.随着模具型腔内液面的升高,运动机构带动浇包相应地升高,确保浇注管下端出口一直保持在模具型腔内液面的上方,直到最后充型铸件的冒口部分,完成浇注充型过程。
8.根据权利要求7所述的铸造方法,其特征在于,所述步骤B中,通过控制浇包内的真空度来控制吸入浇包内的金属熔液的重量。
9.根据权利要求7所述的铸造方法,其特征在于,所述步骤D中,控制进气阀的开度,可以使浇包内部的气压小于、等于或大于大气压,分别实现负压铸造、重力铸造或低压铸造。
10.根据权利要求7所述的铸造方法,其特征在于,在浇注过程中,根据铸件高度方向截面积的大小,实时调节进气阀的开度,从而实时调节金属熔液充型的速度。
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