專利名稱：一種離心鑄造裝置及其離心鑄造方法
一種離心鑄造裝置及其離心鑄造方法技術領域
本發明屬于機械技術領域，涉及一種鑄造裝置，特別是一種采用離心方式使熔 液注滿成型腔的離心鑄造裝置以及采用該鑄造裝置的低壓離心鑄造方法。
背景技術：
現有廣泛應用的鑄造方法有高壓鑄造、低壓鑄造、離心鑄造、重力鑄造等。每 種鑄造方法均存在一定的局限和缺陷。
高壓鑄造的主要特點是金屬液在高壓、高速下充填型腔，并在高壓下成形、凝 固，壓鑄件的不足之處是因為金屬液在高壓、高速下充填型腔的過程中，不可避免地 把型腔中的空氣夾裹在鑄件內部，形成熔縫和厚壁鑄件的縮松，存在皮下氣孔，所以鋁 合金壓鑄件不宜熱處理。否則，鑄件內部氣孔在作加熱處理時，將遇熱膨脹而致使鑄件 變形或鼓泡。若作為導電部件，內部氣孔和縮松，增大電阻，導電率下降，影響能效的 提升。
低壓鑄造的不足之處是在金屬液進入升液管充滿型腔后還需要一定的時間來 保持有足夠的金屬液在型腔中結晶凝固。這樣升液管中會出現凝固了的金屬渣，以致升 液管堵住。在充鋁液時，很難控制鋁液在模腔內的流動方向。
重力鑄造的不足之處是細長、薄壁產品不易成型，對多通道細長結構的產 品，很難控制鋁液定向流動。例電機轉子鋁籠的籠條，容易造成斷條。
離心鑄造的特點是金屬液在離心力作用下充型和凝固，金屬補縮效果好，鑄件 外層組織致密，夾雜物少，機械性能好；可以獲得無縮松、氣孔、夾渣的鑄件，而且組 織細密、機械性能好。更重要的是其金屬熔液流向是定向的，由轉動中心向外流動。發明內容
本發明的第一個目的是針對現有技術存在的上述問題，提供產品成品率高，使 用簡便的離心鑄造裝置。
本發明的第一個目的可通過下列技術方案來實現一種離心鑄造裝置，包括一 個機架，機架上連接有能相互扣合的上模板和下模板，上模板與下模板扣合后在兩者之 間形成定位腔，定位腔靠近于上模板邊沿處，其特征在于，所述的機架上固連有能驅動 上模板轉動的驅動機構，機架下部具有用于裝熔液的保溫爐，機架上還設有能對保溫爐 內部進行加壓的加壓機構，所述下模板上具有當加壓機構對保溫爐內部加壓時能使保溫 爐內的熔液進入定位腔的導流機構。
上模板和下模板扣合在一起后，加壓機構將保溫爐內注入氣壓，在導流機構作 用下使得保溫爐內的熔液進入定位腔中。同時，驅動機構驅動上模板轉動，由于上模板 與下模板連接在一起，因此，驅動機構驅動扣合在一起的上模板、下模板一同轉動。
由于定位腔位于上模板的非中心位置，因此轉動過程中在離心力的作用下溶液 能順暢的進入定位腔內。待溶液冷卻后將上模板與下模板分離即可得到鑄造成型的成品。在上述的離心鑄造裝置中，所述的上模板與下模板之間設有定位銷，上模板與 下模板扣合后通過定位銷使兩者固連在一起。定位銷將上模板與下模板固連后，驅動機構就能同時帶動上模板和下模板一同轉動。在上述的離心鑄造裝置中，所述的驅動機構為固連在機架上的驅動電機，驅動 電機的轉軸與上模板固連。驅動電機運作過程中通過其上的轉軸就能順暢的驅動上模板轉動。在上述的離心鑄造裝置中，所述的加壓機構為氣泵和連接管，氣泵與連接管的 一端相連，連接管的另一端連接在保溫爐上且與保溫爐內部相通。氣泵運作過程中通過連接管將高壓氣體輸送至保溫爐內。在上述的離心鑄造裝置中，所述的導流機構為下模板上的澆口和一根導管，導 管的內端位于保溫爐內，導管外端伸出保溫爐與澆口的進口端相連通，澆口出口端與上 述的定位腔相連通。導管的內端浸與溶液中，保溫爐內加壓后將溶液下壓，使得溶液由導管進入澆 口。由于澆口與定位腔相通，因此溶液最終進入到定位腔中。也就是說，通過一定的氣 壓就能將保溫爐內的溶液壓入位于保溫爐上部的定位腔中。在上述的離心鑄造裝置中，所述的澆口的進口端位于下模板的中心。進口端位于下模板中心使得下模板轉動過程中，澆口的進口端始終保持位置固 定不變。在上述的離心鑄造裝置中，所述的上模板與下模板之間沿其周向均布有2-10個 定位腔，上述澆口進口端的數量為一個且進口端位于下模板中心，澆口的出口端與定位 腔數量相同且位置對應一一對應。由于澆口具有一個進口端和若干與進口端連通的出口端，因此，由進口端進入 的溶液就能通入各個出口端。也就是說，最終進入每個定位腔中。在上述的離心鑄造裝置中，所述的上模板上具有與定位腔相通的氣孔。通過氣孔使得定位腔于保溫爐之間形成壓差，溶液能充分進入各個定位腔中。在上述的離心鑄造裝置中，所述的上模板下部中心固連有呈圓錐狀的分流件， 且當上模板與下模板扣合后分流件位于澆口進口端處。溶液由澆口進口端進入出口端過程中，在分流件作用下使得溶液具有較少阻力 的情況下進入定位腔中。在上述的離心鑄造裝置中，所述的上模板由呈環形的外模板和軸向固連在外模 板中的內模板組成，上述的驅動機構與內模板固連，上述的下模板與內模板相扣合，在 機架上還具有一個能驅動外模板上下移動的汽缸，所述的下模板與機架之間設有軸承。驅動機構運作過程中驅動內模板轉動，一旦內模板與下模板扣合后，上述的驅 動機構驅動內模板與下模板同時轉動。定位腔位于內模板與下模板之間，由于在下模板 與機架之間具有軸承，因此扣合在一起的內模板和下模板能相對于機架轉動。汽缸的活塞桿伸縮過程中帶動外模板相對于下模板上下移動，由于外模板與內 模板是軸向固定的，因此，汽缸能驅動外模板和內模板同時相對于下模板上下移動。
為了使內模板相對于外模板轉動，在兩者之間也設有軸承。
本發明的第二個目的提供了上述離心鑄造裝置所采用的低壓離心鑄造方法，該 鑄造方法包括以下步驟
A、合模將上模板與下模板扣合，上模板與下模板之間形成用于成型的定位 腔；
B、金屬溶液保溫將熔融的鋁液或銅液注入保溫爐內，通過保溫爐使其內的 鋁液或銅液保持在680-1200°C溫度。
C、壓力、離心導流對保溫爐內注入氣壓，受氣壓作用熔融的鋁液或銅液由 導管的下端進入導管上端，與此同時，扣合的上模板和下模板一同轉動，由于定位腔靠 近于上模板邊沿處，轉動過程中的在離心力作用使得導管上端排出的熔融鋁液或銅液進 入上述的定位腔處；
D、卸模待鋁液或銅液冷卻后，將上模板與下模板分離得到產品毛坯；
E、表面處理將產品表面的毛邊、澆注頭去除。
本離心鑄造方法首先將上模板與下模板扣合在一起，兩者之間形成定位腔。然 后，保溫爐具有始終保持在一定的溫度的熔融鋁液或銅液。通過對保溫爐內加壓使其內 的鋁液或銅液進入導管的上端，然后進入扣合后的上、下模板轉動過程中產生離心力， 在離心力作用下由導管上端排出的鋁液或銅液順暢進入定位腔內。
待鋁液或銅液冷卻成型后，將上模板與下模板分離，得到產品毛坯，去除毛坯 的毛邊和澆注頭最終得到產品。
由于保溫爐內具有大量的鋁液或銅液，并且它的溫度始終保持在一定程度固定 不變，這樣就使得它能連續的成型產品。也就是說，保溫爐內注入熔融的鋁液或銅液 后，通過本裝置能分批次的多次成型產品。
在上述的離心鑄造方法中，所述的步驟A中上將電機轉子鼠籠的鐵芯定位在定 位腔中。熔融的鋁液進入在鐵芯外側，產品成型后得到電機轉子鼠籠。
在上述的離心鑄造方法中，所述的步驟A中上模板與氣缸的活塞桿相連，上述 的上模板通過油/氣缸驅動相對于下模板移動。通過油/氣缸能平穩的驅動上模板移動。
在上述的離心鑄造方法中，所述的步驟C中對保溫爐內注入0.1-0.6MRI的氣 壓。在該氣壓作用下能使鋁液或銅液順暢的由導管進入定位腔處。
在上述的離心鑄造方法中，所述的步驟C中導管的下端浸于保溫爐內熔融的鋁 液或銅液處。氣壓作用與液面上方，在氣壓的推擠作用下使得鋁液或銅液能由導管上端 排出。
與現有技術相比，本離心鑄造裝置在加壓機構和導流機構的作用下使保溫爐內 的溶液進入定位腔中，在注入溶液過程中只需要啟動加壓機構即可，顯然，本裝置使用 簡便。同時，操作油/氣缸方便地使上模板與下模板扣合或分離，具有比較高的實用價值。
另外，本離心鑄造方法由于保溫爐內具有大量的鋁液或銅液，成型產品時在氣 壓作用下將部分鋁液或銅液導入成型腔即可，顯然，不需要在每次成型產品時另外加注 鋁液或銅液，它的生產效率比較高。直接通入氣壓后轉動扣合的上、下模板就能在成型 腔內加入鋁液或銅液，因此，本鑄造方法簡單易行。同時鋁液是從保溫爐熔液的中下取出，熔液沒有表面的氧化層和雜質，進一步保證了產品的質量。


圖1是本離心鑄造裝置的剖視結構示意圖。圖2是本離心鑄造裝置中上模板與下模板處的剖視結構示意圖。圖中，1、機架；2、上模板；2a、外模板；2b、內模板；2c、分流件；2d、 氣孔；3、下模板；3a、澆口； 3a 1、進口端；3a2、出口端；4、定位腔；5、定位銷； 6、保溫爐；7、導管；8、汽缸；9、驅動機構；10、軸承。
具體實施方式
實施例一如圖1所示，本離心鑄造裝置包括一個機架1，在機架1上設有上模板2和下模 板3，上模板2與下模板3能扣合在一起，且當上模板2與下模板3扣合在一起后在兩者 之間形成定位腔4，定位腔4靠近于上模板2的邊沿處，也就是說定位腔4位于上模板2 的非中心位置。本實施例中，上模板2與下模板3之間設有定位銷5，上模板2與下模板 3扣合后通過定位銷5使兩者固連在一起。機架1下部具有保溫爐6，保溫爐6用于裝熔融的金屬溶液。機架1上還設有加 壓機構，加壓機構為氣泵和連接管，氣泵與連接管的一端相連，連接管的另一端連接在 保溫爐上且與保溫爐6內部相通。如圖1和圖2所示，下模板3上具有當加壓機構對保溫爐5內部加壓時能使保溫 爐5內的熔液進入定位腔4的導流機構，導流機構為下模板3上的澆口 3a和一根導管7， 導管7的內端位于保溫爐6內，導管7外端伸出保溫爐6與澆口 3a的進口端3al相連通， 澆口 3a出口端3a2與上述的定位腔4相連通。本實施例中，上模板2與下模板3之間沿 其周向均布有2-9個定位腔4，澆口 3a進口端3al的數量為一個且澆口 3a的進口端3al 位于下模板3的中心，澆口 3a的出口端3a2與定位腔4數量相同且位置對應一一對應。 上模板2上具有與定位腔4相通的氣孔2d。本實施例中，上模板2下部中心固連有呈圓 錐狀的分流件2c，且當上模板2與下模板3扣合后分流件2c位于澆口 3a進口端3al處。上模板2由呈環形的外模板2a和軸向固連在外模板2a中的內模板2b組成。機 架1上部設有汽缸8，汽缸8的活塞桿與外模板2a固連。機架1上還設有驅動機構9， 驅動機構9與內模板2b固連。下模板3與機架1之間設有軸承10。本實施例中，驅動 機構9為固連在外模板2a上的驅動電機，驅動電機的轉軸與內模板2b固連。汽缸8驅動外模板2a移動過程中內模板2b隨著一同移動，使內模板2b與下模 板3扣合在一起且在兩者之間形成定位腔4。此時，加壓機構將保溫爐6內注入氣壓，氣 壓壓迫溶液使得保溫爐6內的溶液沿著導管7上移，也就是說保溫爐6內的溶液依次由導 管7、澆口 3a進入定位腔4中。驅動機構驅動內模板2b轉動，此時外模板2a不受內模板2b影響而固定不動， 由于內模板2b與下模板3連接在一起，因此，驅動機構9驅動扣合在一起的內模板2b、 下模板3—同轉動。由于定位腔4位于內模板2b的非中心位置，因此轉動過程中在離心 力的作用下使澆口 3a處的溶液順暢的進入定位腔4內。溶液在澆口 3a中流動過程中在分流件北的作用下減少溶液流動過程中的阻力，當然，溶液在離心力作用下進入到每個 獨立的定位腔4中。
待溶液冷卻后將操作汽缸8動作，汽缸8帶動外模板&上移，使內模板沈與下 模板3分離，此時即可方便的取出成品。
本發明還提高了上述離心鑄造裝置所采用的的離心鑄造方法，該鑄造方法包括 以下步驟
A、合模將上模板與下模板扣合，上模板與下模板之間形成用于成型的定位 腔。本實施例中，電機轉子鼠籠的鐵芯組件定位在定位腔中。
B、金屬溶液保溫將熔融的鋁液或銅液注入保溫爐內，通過保溫爐使其內的 鋁液保持在760°C溫度。
C、壓力、離心導流對保溫爐內注入氣壓，使保溫爐內氣壓大小為0.3MPa， 受氣壓作用熔融的鋁液由導管的下端進入導管上端，與此同時，扣合的上模板和下模板 一同轉動，由于定位腔靠近于上模板邊沿處，轉動過程中的在離心力作用使得導管上端 排出的熔融鋁液定向進入上述的定位腔處。同時，導管的下端位于鋁液的液面以下。
D、卸模待鋁液或銅液冷卻后，將上模板與下模板分離得到產品毛坯；
E、表面處理將產品表面的毛邊、澆注頭去除。
本離心鑄造方法首先將上模板與下模板扣合在一起，兩者之間形成定位腔。然 后，保溫爐具有始終保持在760°C溫度的熔融鋁液。通過對保溫爐內加壓使其內的鋁液或 銅液進入導管的上端，然后扣合后的上、下模板轉動過程中產生離心力，在離心力作用 下由導管上端排出的鋁液或銅液順暢進入定位腔內。
待鋁液冷卻成型后，將上模板與下模板分離，得到產品毛坯，去除毛坯的毛邊 和澆注頭最終得到產品。
由于保溫爐內具有大量的鋁液或銅液，并且它的溫度始終保持在一定程度固定 不變，這樣就使得它能連續的成型產品。也就是說，保溫爐內注入熔融的鋁液或銅液 后，通過本裝置能分批次的多次成型產品。
實施例二
本實施例同實施例一基本相同，不一樣的地方在于保溫爐內鋁液或銅液的溫度 為900°C，保溫爐內氣壓大小為0.4MRi。
權利要求
1.一種離心鑄造裝置，包括一個機架(1)，機架(1)上連接有能相互扣合的上模板(2)和下模板(3)，上模板(2)與下模板(3)扣合后在兩者之間形成定位腔(4)，定位腔 (4)靠近于上模板(2)邊沿處，其特征在于，所述的機架(1)上固連有能驅動上模板(2) 轉動的驅動機構(9)，機架(1)下部具有用于裝熔液的保溫爐(6)，機架(1)上還設有能 對保溫爐(6)內部進行加壓的加壓機構，所述下模板(3)上具有當加壓機構對保溫爐(6) 內部加壓時能使保溫爐(6)內的熔液進入定位腔(4)的導流機構。
2.根據權利要求1所述的離心鑄造裝置，其特征在于，所述的上模板(2)與下模板(3)之間設有定位銷(5)，上模板(2)與下模板(3)扣合后通過定位銷(5)使兩者固連在一 起，所述的驅動機構(9)為固連在機架(1)上的驅動電機，驅動電機的轉軸與上模板(2) 固連。
3.根據權利要求2所述的離心鑄造裝置，其特征在于，所述的加壓機構為氣泵和連接 管，氣泵與連接管的一端相連，連接管的另一端連接在保溫爐(6)上且與保溫爐(6)內部 相通。
4.根據權利要求2所述的離心鑄造裝置，其特征在于，所述的導流機構為下模板(3) 上的澆口(3a)和一根導管(7)，導管(7)的內端位于保溫爐(6)內，導管(7)外端伸出 保溫爐(6)與澆口(3a)的進口端(3a 1)相連通，澆口(3a)出口端(3a2)與上述的定位腔 ⑷相連通，所述的澆口(3a)的進口端(3al)位于下模板(3)的中心。
5.根據權利要求4所述的離心鑄造裝置，其特征在于，所述的上模板(2)與下模板 (3)之間沿其周向均布有2-9個定位腔(4)，上述澆(3a)進口端(3al)的數量為一個且進 口端(3al)位于下模板(3)中心，澆口(3a)的出口端(3a2)與定位腔(4)數量相同且位 置對應--對應。
6.根據權利要求5所述的離心鑄造裝置，其特征在于，所述的上模板(2)上具有與定 位腔(4)相通的氣孔(2d)，所述的上模板(2)下部中心固連有呈圓錐狀的分流件(2c)， 且當上模板(2)與下模板(3)扣合后分流件(2c)位于澆口(3a)進口端(3al)處。
7.根據權利要求1或2或3或4或5或6所述的離心鑄造裝置，其特征在于，所述的 上模板(2)由呈環形的外模板(2a)和軸向固連在外模板(2a)中的內模板(2b)組成，上 述的驅動機構(9)與內模板(2b)固連，上述的下模板(3)與內模板(2b)相扣合，在機架 (1)上還具有一個能驅動外模板(2a)上下移動的汽缸(8)，所述的下模板(3)與機架(1) 之間設有軸承(10)。
8.—種離心鑄造方法，該鑄造方法包括以下步驟A、合模將上模板(2)與下模板(3)扣合，上模板(2)與下模板(3)之間形成用于 成型的定位腔⑷；B、金屬溶液保溫將熔融的鋁液或銅液注入保溫爐(6)內，通過保溫爐(6)使其內 的鋁液或銅液保持在680-1200°C溫度。C、壓力、離心導流對保溫爐(6)內注入氣壓，受氣壓作用熔融的鋁液或銅液由導 管(7)的下端進入導管(7)上端，與此同時，扣合的上模板(2)和下模板(3) —同轉動， 由于定位腔(4)靠近于上模板(2)邊沿處，轉動過程中的在離心力作用使得導管(7)上端 排出的熔融鋁液或銅液進入上述的定位腔(4)處；D、卸模待鋁液或銅液冷卻后，將上模板(2)與下模板(3)分離得到產品毛坯；E、表面處理將產品表面的毛邊、澆注頭去除。
9.根據權利要求8的離心鑄造方法，其特征在于，所述的步驟A中上模板(2)與氣 缸的活塞桿相連，上述的上模板(2)通過氣缸驅動相對于下模板(3)移動，所述的步驟C 中對保溫爐(6)內注入0.1-0.6MPa的氣壓。
10.根據權利要求8的離心鑄造方法，其特征在于，所述的步驟C中導管(7)的下端 浸于保溫爐(6)內熔融的鋁液或銅液處。
全文摘要
本發明提供了一種離心鑄造裝置及其離心鑄造方法，屬于機械技術領域。它解決了現有的鑄造方法均存在一定的局限和缺陷的問題。本離心鑄造裝置，包括一個機架，機架上連接有能相互扣合的上模板和下模板，上模板與下模板扣合后在兩者之間形成定位腔，定位腔靠近于上模板邊沿處，機架上固連有能驅動上模板轉動的驅動機構，機架下部具有用于裝熔液的保溫爐，機架上還設有能對保溫爐內部進行加壓的加壓機構，下模板上具有當加壓機構對保溫爐內部加壓時能使保溫爐內的熔液進入定位腔的導流機構；本離心鑄造方法，包括如下步驟A、合模；B、金屬溶液保溫；C、壓力、離心導流；D、卸模；E、表面處理。本發明具有使用簡便、產品成品率高等優點。
文檔編號B22D13/00GK102019394SQ201110007978
公開日2011年4月20日 申請日期2011年1月14日 優先權日2011年1月14日
發明者黃光榮 申請人:浙江華辰電器股份有限公司