CN1382542A - 镁、铝合金反重力真空消失模铸造方法及其设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及反重力铸造方法及其设备,可以解决现有反重力铸造对铸型要求高、调压方法相对复杂、液态合金浇注时易氧化的问题。所述方法步骤为:(1)将消失模铸造模样放入底注式砂箱,加入型砂振动紧实,(2)镁、铝合金液送入浇注炉,并通入保护性气体,(3)浇注炉内通入可控压力的惰性气体,在其作用下合金液进入砂箱,将消失模铸造模样气化,实现浇注。所述设备由浇注炉、炉盖上的浇注台,其上放置的砂箱,连通浇注炉和砂箱的浇注管构成,浇注炉内包括带不锈钢炉衬的坩埚,浇注管外包覆保温加热线圈,浇注炉盖上具有保护气体和可控压力惰性气体通道,本发明综合了真空消失模铸造和反重力铸造的技术优势,适用于高精度复杂的镁、铝合金铸件大规模生产。

Description

镁、铝合金反重力真空消失模铸造方法及其设备
技术领域
本发明属于合金精密铸造领域，具体涉及反重力铸造方法及其设备。
背景技术
目前，镁合金零件的精密铸造方法较为单一，大多采用重力下的压力铸造方法成形(占～90％)，而少数用重力下的砂型铸造成形的镁合金铸件的精度和表面粗糙度都不好。铝合金零件的精密铸造方法相对较多，常用的有：重力下充型浇注凝固的金属型铸造、压力铸造和消失模铸造，及反重力下充型浇注凝固的低压铸造、差压铸造、熔模吸铸等。
重力下浇注容易使铸件产生欠铸、疏松、氧化夹杂等铸造缺陷，重力下的铝合金消失铸造还容易产生气孔及针孔等缺陷。在金属型铸造、压力铸造、低压铸造、差压铸造中，都是采用金属型模具。金属铸型的透气性差、易产生蹩气和浇不足等缺陷，且当充型压力较高时，如压力铸造，还易产生卷气等缺陷；金属型模具的结构使其生产的铸件的结构也存在着一定的局限性，很难生产带复杂内腔结构的铸件。
反重力铸造是利用压力差反重力地浇注液态金属的方法。为了克服常见的反重力铸造方法的局限性，即：要求铸型具有较好的透气性、要求铸型具有较高的强度，有些反重力铸造方法，如熔模吸铸、低压铸造，在金属凝固时的补缩压力不够，曾建民、周尧和提出了一种调压铸造方法(CN1034876A)。但调压铸造方法控制相对复杂，不适于大量工业生产，且只能用于铝合金铸件的生产。
另外，液态下的镁、铝合金与空气接触时极易氧化、吸气，易在铸件中形成大量的氧化杂物和气孔。镁、铝合金熔化浇注时通常需要附加气体保护。
发明内容
本发明提出的镁、铝合金反重力真空消失模铸造方法及其设备，可以解决镁、铝合金精密铸造中的上述问题。
本发明的一种镁、铝合金反重力真空消失模铸造方法，包括如下步骤：(1)将消失模铸造模样放入底注式砂箱内，加入型砂，振动紧实，(2)熔化精炼后的镁、铝合金金属液，送入浇注炉内保温待浇，浇注炉内通入保护性气体，(3)浇注炉内通入可控压力的惰性气体，在其压力作用下使镁、铝合金金属液由砂箱底部进入，将消失模铸造模样气化，冷却凝固后形成镁、铝合金铸件。
所述的镁、铝合金反重力消失模铸造方法，其特征在于实现反重力浇注充型的同时对砂箱抽真空，真空度-0.08～-0.01mpa。
所述的镁、铝合金反重力消失模铸造方法，其进一步的特征在于充型浇注的惰性气体压力在0.01～0.5mpa内调整变化，保护性气体压力在0.005～0.05mpa内变化。
所述的镁、铝合金反重力消失模铸造方法，所述保护气体可以为CO2、SO2、Ar、SF6或者SF6与前述气体的混合气体；所述可控压力的惰性气体可以为CO2或Ar。
本发明的一种镁、铝合金反重力真空消失模铸造设备，浇注炉内包含有坩锅、浇注炉盖上放置浇注台、浇注台面上放置底部开口的砂箱，浇注管固定于浇注炉盖穿越浇注台连通坩锅和砂箱，其特征在于：(1)所述坩锅具有不锈钢炉衬，不锈钢炉衬和浇注炉壁之间为保温隔热层，(2)位于浇注台内部分的浇注管外包复保温加热线圈，(3)浇注炉盖上分别具有通保护性气体和通可控压力惰性气体的通道。
所述的镁、铝合金反重力真空消失模铸造设备，其进一步特征在于：(1)所述砂箱壁上具有抽真空管道，(2)浇注管上端具有通保护气体的通道，(3)浇注炉盖上安装有液位传感器。
本发明的优势在于：将真空消失模铸造与可控气压的反重力低压铸造巧妙地结合起来，综合了真空消失模铸造、反重力铸造及调压铸造的技术优势，可铸造出精密、薄壁、复杂的镁铝金铸件；整个浇注和充型过程均在惰性气体的保护及消失模气化后的还原气氛下完成，非常适合镁、铝合金的铸造特点；容易实现生产过程的自动化，本发明适于镁、铝合金铸件的大规模生产。
本发明适用于汽车、航空、航天等行业复杂、薄壁、高精度的镁、铝合金铸件的大量工业化生产。
附图说明
图1为本发明所涉及铸造设备的示意图。
具体实施方式
实施例1：
熔化炉熔化精炼后的镁、铝合金金属液，通过虹吸管送入浇注炉内保温待浇，浇注炉内充入保护气体CO2，压力0.02mpa，振动紧实好的含泡沫塑料铸造模样(消失模)的砂箱通过轨道或者吊送设备送入浇注台上方，对位待浇，对砂箱抽真空，随即往浇注炉内通入可控压力的惰性气体CO2，压力为0.2mpa，抽真空时真空度-0.04mpa，实现反重力真空浇铸。实施例2：
熔化炉熔化精炼后的镁、铝合金金属液，通过电磁泵送入浇注炉内保温待浇，浇注炉内充入保护气体Ar，压力0.008mpa，对砂箱抽真空，真空度-0.06mpa，通入可控压力的惰性气体亦为Ar，压力0.05mpa，其它同实施例1。
实现反重力真空浇铸的设备如图1所示，其中1为消失模铸造模样，2为底注式砂箱，3为充填其中的型砂，4为砂箱的抽真空管道，5为移动砂箱的辊道，6为浇注台，置于浇注炉7的炉盖8上，9为坩锅，10为不锈钢炉衬，11为加热线圈，12为保温隔热层，13为浇注管，14为保温加热线圈，15为通保护气体的通道，16为通可控压力惰性气体的通道，17为液位传感器，对坩锅内的镁、铝合金熔液位置进行检测控制，18为熔化炉，19为虹吸管。

Claims (7)

1.一种镁、铝合金反重力真空消失模铸造方法，包括如下步骤：
(1)将消失模铸造模样放入底注式砂箱内，加入型砂，振动紧实，
(2)熔化精炼后的镁、铝合金金属液，送入浇注炉内保温待浇，浇注炉内通入保护性气体，
(3)浇注炉内通入可控压力的惰性气体，在可控压力作用下使镁、铝合金金属液由砂箱底部进入，将消失模铸造模样气化，冷却凝固后形成镁、铝合金铸件。
2.权利要求1所述的镁、铝合金反重力消失模铸造方法，其特征在于实现反重力浇注充型的同时对砂箱抽真空，真空度-0.08～-0.01mpa。
3.权利要求1或2所述的镁、铝合金反重力消失模铸造方法，其特征在于充型浇注的惰性气体压力在0.01～0.5mpa内调整变化，保护性气体压力在0.005～0.05mpa内变化。
4.权利要求1或2所述的镁、铝合金反重力消失模铸造方法，其特征在于所述保护气体可以为CO2、SO2、Ar、SF6或者SF6与前述气体的混合气体；所述可控压力的惰性气体为CO2或Ar。
5.权利要求3所述的镁、铝合金反重力消失模铸造方法，其特征在于所述保护气体可以为CO2、SO2、Ar、SF6或者SF6与前述气体的混合气体；所述可控压力的惰性气体为CO2或Ar。
6.一种镁、铝合金反重力真空消失模铸造设备，浇注炉内包含有坩锅、浇注炉盖上放置浇注台、浇注台面上放置底部开口的砂箱，浇注管固定于浇注炉盖穿越浇注台连通坩锅和砂箱，其特征在于：
(1)所述坩锅具有不锈钢炉衬，不锈钢炉衬和浇注炉壁之间为保温隔热层，
(2)位于浇注台内部分的浇注管外包复保温加热线圈，
(3)浇注炉盖上分别具有通保护性气体和通可控压力惰性气体的通道。
7.如权利要求6所述的镁、铝合金反重力真空消失模铸造设备，其特征在于：
(1)所述砂箱壁上具有抽真空管道，
(2)浇注管上端具有通保护气体的通道，
(3)浇注炉盖上安装有液位传感器。
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C14 Grant of patent or utility model
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Assignee: Ma'anshan Tianma Special Steel Casting Co. Ltd.

Assignor: Huazhong University of Science and Technology

Contract fulfillment period: 2009.6.26 to 2015.6.25 contract change

Contract record no.: 2009340000222

Denomination of invention: Antigravitational vacuum method and apparatus for asting Mg allor or Al alloy with lost mould

Granted publication date: 20050223

License type: General permission

Record date: 2009.8.26

LIC Patent licence contract for exploitation submitted for record

Free format text: COMMON LICENSE; TIME LIMIT OF IMPLEMENTING CONTACT: 2009.6.26 TO 2015.6.25; CHANGE OF CONTRACT

Name of requester: MAANSHAN CITY TIANMA CITY STEEL CASTING CO., LTD.

Effective date: 20090826

C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20050223

Termination date: 20120326