CN112475278A - 铸造浇包装置及铸造方法 - Google Patents

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

铸造浇包装置及铸造方法

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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