專利名稱：金屬型調壓鑄造設備的制作方法
技術領域：
本發明應用于金屬型反重力鑄造領域，涉及金屬型調壓鑄造設備，該金屬型調壓鑄造設備配有金屬型開合型機械機構，能夠實現針對金屬型的調壓鑄造功能。
背景技術：
眾所周知，金屬型鑄造是指將金屬液用重力澆注法澆入金屬型，以獲得鑄件的一種鑄造方法。金屬型鑄造鑄件具有表面質量優良、尺寸精度較高、內部組織致密、機械性能佳、生產效率較高等優點，故而金屬型鑄造被廣泛應用于鋁合金等有色合金鑄件生產。盡管金屬型鑄造具備上述優點，然而，采用重力澆注法澆入金屬型獲得的鑄件，仍然存在一些難以解決的技術問題。例如，對于外形結構復雜而不利于補縮的鑄件，若采用金屬型鑄造，其澆注系統的設計就受到了鑄件結構條件的制約，難以最終獲得符合技術要求·的合格鑄件。此種情形下，基于金屬型，通過低壓鑄造或差壓鑄造等反重力鑄造方法進行澆注成形，可以有效解決一部分不利于補縮的鑄件的成形問題，此外，反重力鑄造方法可以更進一步改善鑄件的內部質量。但是，對于結構極其復雜且內部質量要求極高的鑄件，如一些航空發動機燃油系統的殼體類鑄件，即使采用低壓鑄造或差壓鑄造方法，最終也難以獲得符合技術要求的合格鑄件，這就需要應用更加先進的鑄造技術方法，以解決此類鑄件的成形及內部質量問題。調壓鑄造是一種較常規低壓鑄造及差壓鑄造更為先進的反重力鑄造技術，調壓鑄造技術是在常規差壓鑄造技術基礎上發展起來的一種反重力鑄造技術，其主要工藝優勢包括真空熔煉與保溫、負壓充型、正壓差凝固等。調壓鑄造技術是目前國內外生產以鋁合金為代表的有色合金鑄件，特別是針對航空航天行業高質量要求的復雜鑄件的最先進的鑄造成形技術。參閱圖I，現有的調壓鑄造設備通常為由上罐體I和下罐體3組成的兩段罐體式結構，兩段罐體之間通過鎖緊環分開和鎖緊；上罐體I內有位于中隔板4上的砂型或熔模鑄造模殼；下罐體3內有保溫坩堝9，升液管8 一端插入保溫坩堝9的液體中，另一端與上罐體I的砂型或熔模鑄造模殼內部連通。工作時，通過分別控制上罐體I和下罐體3腔內壓力，實現調壓鑄造。但是，上述設備無法設置金屬型鑄造所必需的開合型機械機構，僅能應用與不需要開合型機械機構的砂型、熔模鑄造模殼等，因而無法實現調壓鑄造技術與金屬型的結合應用。故而，現有應于金屬型應用調壓鑄造技術生產鑄件的設備尚屬于該技術領域的空白。

發明內容
本發明的目的是，為了解決現有技術無法實現調壓鑄造技術與金屬型的結合的不足，本發明提供一種金屬型調壓鑄造設備，該設備具有能夠對金屬型開合型的機械機構，能夠實現金屬型與調壓鑄造技術的結合應用，進而實現基于金屬型應用調壓鑄造技術，生產外形結構極其復雜且內部質量要求極高的鑄件。
本發明的技術方案是參閱圖2，一種金屬型調壓鑄造設備，依次包括上罐體I、中罐體2和下罐體3，上罐體I和中罐體2之間、中罐體2和下罐體3之間分別通過上鎖緊環14和下鎖緊環15實現鎖緊和分開；所述中罐體2底部有中隔板4，所述中隔板4將中罐體2和下罐體3分割為兩個空腔；金屬型模殼置于中隔板4上且其上端與中罐體2上端齊平；金屬型模具7與水平開合型機構5連接；所述水平開合型機構5貫穿中罐體2側壁；下罐體3內的保溫坩堝9內是金屬液；升液管8通過中隔板4上的貫通孔將金屬液和金屬型模殼的澆口連通；上罐進氣閥11和上罐排氣閥10實現上罐體I的氣壓控制；下罐進氣閥13和下罐排氣閥12實現下罐體3的氣壓控制。所述的金屬型調壓鑄造設備，在需要頂部抽芯的時候，還有與金屬型模具7頂部連接的垂直開合型機構6 ;所述垂直開合型機構6貫穿上罐體I頂部。上述金屬型調壓鑄造設備中的三段罐體，即上罐體I、中罐體2和下罐體3的制造安裝均按照壓力容器技術標準執行，結構尺寸可根據需要確定，以用于實現調壓鑄造的工 藝過程。本發明的有益效果是本發明提供的金屬型調壓鑄造設備，為實現金屬型的開合型，在中罐體上安裝了用于金屬型開合型的機械機構，該機械機構的特征在于，可以實現水平方向的開合型與垂直方向的開合型，開合型動作均由液壓系統的液壓油缸驅動，其中水平開合型機構鏈接在中罐體中部，垂直開合型機構鏈接在上罐體頂部。用于驅動開合型機構的液壓缸固定在罐體外，通過動密封連桿鏈接罐體內部的鑄型安裝連接板。該金屬型調壓鑄造設備解決現有技術無法實現調壓鑄造技術與金屬型的結合的不足，能夠實現金屬型與調壓鑄造技術的結合應用，進而實現基于金屬型應用調壓鑄造技術，生產外形結構極其復雜且內部質量要求極高的鑄件。


圖I是表示現有調壓鑄造設備上、下兩段式罐體主機系統結構的示意圖；圖2是表示本發明的金屬型調壓鑄造設備的各系統組成的示意圖。圖3是表示本發明的金屬型調壓鑄造設備的三段式罐體主機系統結構的示意圖；具體實施實例以下，參照

根據本發明的金屬型調壓鑄造設備的幾種具體實施方式
。實施例一參閱圖2，本實施例給出一種應用本發明提供的金屬型調壓鑄造設備進行金屬型調壓鑄造的應用實例。本實施例中的金屬型調壓鑄造設備，依次包括上罐體I、中罐體2和下罐體3，上罐體I和中罐體2之間、中罐體2和下罐體3之間分別通過上鎖緊環14和下鎖緊環15實現鎖緊和分開；所述中罐體2底部有中隔板4，所述中隔板4將中罐體2和下罐體3分割為兩個空腔；金屬型模殼置于中隔板4上且其上端與中罐體2上端齊平；金屬型模具7與水平開合型機構5連接；所述水平開合型機構5貫穿中罐體2側壁；由于本實施例需要頂部抽芯，因此同時有與金屬型模具7頂部連接的垂直開合型機構6 ;所述垂直開合型機構6貫穿上罐體I頂部；下罐體3內的保溫坩堝9內是作為本實施例中鑄造材料的鋁液；升液管8通過中隔板4上的貫通孔將鋁液和金屬型模殼的澆口連通；上罐進氣閥11和上罐排氣閥10實現上罐體I的氣壓控制；下罐進氣閥13和下罐排氣閥12實現下罐體3的氣壓控制。使用本實施例中的金屬型調壓鑄造設備進行金屬型調壓鑄造時，可按照下述工藝流程執行首先將熔煉好的鋁液倒入保溫坩堝9內，裝入升液管8后對鋁液進行保溫。此時，將中罐體2與下罐體3對準后通過下鎖緊環15鎖緊密封后，按照水平開合型機構5的開型方向打開該開合型機構，開始進行金屬型模具7安裝。金屬型模具7安裝時，將金屬型模具7的澆口與升液管8對正，隨后將金屬型模具7與水平開合型機構5連接起來，同時將金屬型模具7與垂直開合型機構6連接起來。待金屬型模具7與水平開合型機構5和垂直開合型機構6連接完畢后，合型到位。將上罐體I與中罐體2對準鎖緊，通過上鎖緊環14的機械卡環機構鎖緊，完成上罐體I、中罐體2和下罐體3三段罐體完好關閉密封，此時上罐體I·與中罐體2完全連通，中罐體2與下罐體3之間由中隔板4分隔。罐體關閉密封后，同時開啟上罐排氣閥11和下罐排氣閥13，對中隔板4分隔的上部，即上罐體I與中罐體2，與下部，即下罐體3同步通過真空系統抽真空至工藝要求的負壓值，隨后關閉真空系統。延時:T5秒后，根據工藝要求打開上罐進氣閥10和下罐進氣閥13，通過氣路系統向下罐體通氣，以此產生中隔板4上、下兩部分之間的正壓差。此時，保溫坩堝9內鋁液在正壓差作用下沿升液管8充滿金屬型模具7，進入調壓鑄造結殼階段，同時繼續打開上罐進氣閥10和下罐進氣閥13，保持壓差穩定，從而使中隔板4上部，即上罐體I與中罐體2、下部，即下罐體3快速進氣，開始鑄件凝固過程。凝固結束后，開啟上罐排氣閥11和下罐排氣閥13完成罐體泄壓后，打開上罐體I與中罐體2之間的上鎖緊環14，吊起上罐體I后，打開連接金屬型模具7的水平開合型機構5和垂直開合型機構6，取出鑄件，即完成一個工作循環，清理金屬型模具7后按照上述過程即可進行下一個工作循環過程。實施例二參閱圖2，本實施例給出一種應用本發明提供的金屬型調壓鑄造設備進行金屬型差壓鑄造的應用實例。本實施例中的金屬型調壓鑄造設備，依次包括上罐體I、中罐體2和下罐體3，上罐體I和中罐體2之間、中罐體2和下罐體3之間分別通過上鎖緊環14和下鎖緊環15實現鎖緊和分開；所述中罐體2底部有中隔板4，所述中隔板4將中罐體2和下罐體3分割為兩個空腔；金屬型模殼置于中隔板4上且其上端與中罐體2上端齊平；金屬型模具7與水平開合型機構5連接；所述水平開合型機構5貫穿中罐體2側壁；由于本實施例需要頂部抽芯，因此同時有與金屬型模具7頂部連接的垂直開合型機構6 ;所述垂直開合型機構6貫穿上罐體I頂部；下罐體3內的保溫坩堝9內是作為本實施例中鑄造材料的鋁液；升液管8通過中隔板4上的貫通孔將鋁液和金屬型模殼的澆口連通；上罐進氣閥11和上罐排氣閥10實現上罐體I的氣壓控制；下罐進氣閥13和下罐排氣閥12實現下罐體3的氣壓控制。使用本實施例中的金屬型調壓鑄造設備進行金屬型差壓鑄造時，可按照下述工藝流程執行首先將熔煉好的鋁液倒入保溫坩堝9內，裝入升液管8后對鋁液進行保溫。此時，將中罐體2與下罐體3對準后通過下鎖緊環15鎖緊密封后，按照水平開合型機構5的開型方向打開該開合型機構，開始進行金屬型模具7安裝。金屬型模具7安裝時，將金屬型模具7的澆口與升液管8對正，隨后將金屬型模具7與水平開合型機構5連接起來，同時將金屬型模具7與垂直開合型機構6連接起來。待金屬型模具7與水平開合型機構5和垂直開合型機構6連接完畢后，合型到位。將上罐體I與中罐體2對準鎖緊，通過上鎖緊環14的機械卡環機構鎖緊，完成上罐體I、中罐體2和下罐體3三段罐體完好關閉密封，此時上罐體I與中罐體2完全連通，中罐體2與下罐體3之間由中隔板4分隔。罐體關閉密封后，同時開啟上罐排氣閥11和下罐排氣閥13，對中隔板4分隔的上部，即上罐體I與中罐體2與下部，即下罐體3同步通過真空系統抽真空至工藝要求的負壓值，隨后關閉真空系統。延時3飛秒后，根據工藝要求打開上罐進氣閥10和下罐進氣閥13，通過氣路系統向下罐體3通氣，以此產生中隔板4上、下兩部分之間的正壓差。此時，保溫坩堝9內的鋁液在正壓差作用下沿升液管8充滿金屬型模具7完成充型，此時保持充型正壓差不變對金屬型模具7型腔內鋁液保壓凝固，待凝固結束后，開啟上罐排氣閥11和下罐排氣閥13完成Sil體泄壓后，打開上te體I與中體2之間的上鎖緊環14,吊起上體9后，·打開連接金屬型模具7的水平開合型機構5和垂直開合型機構6，取出鑄件，即完成一個工作循環，清理金屬型模具7后按照上述過程即可進行下一個工作循環過程。與實施例I中的金屬型調壓鑄造過程不同的是，金屬型差壓鑄造過程在正壓差條件下充型結束后，不需再同時繼續打開上罐進氣閥10和下罐進氣閥13保持壓差穩定地對金屬型模具7型腔內鋁液進行調壓凝固，而僅繼續保持原有壓差對型腔內鋁液進行保壓凝固即可。實施例三參閱圖3，本實施例給出一種應用本發明提供的金屬型調壓鑄造設備進行金屬型低壓鑄造的應用實例。本實施例中的金屬型調壓鑄造設備，依次包括中罐體2和下罐體3，中罐體2和下罐體3之間通過下鎖緊環15實現鎖緊和分開；所述中罐體2底部有中隔板4，所述中隔板4將中罐體2和下罐體3分割為兩個空腔；金屬型模殼置于中隔板4上且其上端與中罐體2上端齊平；金屬型模具7與水平開合型機構5連接；所述水平開合型機構5貫穿中罐體2側壁；由于本實施例不需要頂部抽芯，因此不需要垂直開合型機構6 ;下罐體3內的保溫坩堝9內是作為本實施例中鑄造材料的鋁液；升液管8通過中隔板4上的貫通孔將鋁液和金屬型模殼的澆口連通；下罐進氣閥13和下罐排氣閥12實現下罐體3的氣壓控制。使用本實施例中的金屬型調壓鑄造設備進行金屬型低壓鑄造時，可按照下述工藝流程執行首先將熔煉好的鋁液倒入保溫坩堝9內，裝入升液管8后對鋁液進行保溫。此時，將中罐體2與下罐體3對準后通過下鎖緊環15鎖緊密封后，按照水平開合型機構5的開型方向打開該開合型機構，開始進行金屬型模具7安裝。金屬型模具7安裝時，將金屬型模具7的澆口與升液管8對正，隨后將金屬型模具7與水平開合型機構5連接起來。待金屬型模具7與水平開合型機構5連接完畢后，合型到位準備進行澆注、凝固。低壓澆注時，罐體關閉密封后，開啟下罐進氣閥13將鋁液在低壓作用下充入金屬型模具7中實現充型過程，充型完畢后調節下罐進氣閥13進行結殼凝固，結殼完畢后繼續調節下罐進氣閥13進行增壓凝固，直至凝固完成。凝固結束后，關閉下罐進氣閥(13)，打開連接金屬型模具7的水平開合型機構5，取出鑄件，即完成一個工作循環，清理金屬型模具7后按照上述過程即可進行下一個工作循環過程。與實施例一中金屬型調壓鑄造、實施例二中金屬型差壓鑄造過程不同的是，本實施例中的金屬型低壓鑄造過程僅在下罐體3進氣條件下完成鑄件充型、凝固，不需建立罐體上、下兩部分的壓差。實施例四參閱圖2，本實施例給出一種應用本發明提供的金屬型調壓鑄造設備進行砂型、熔模鑄造模殼調壓、差壓和低壓鑄造的應用實例。本實施例中的金屬型調壓鑄造設備，依次包括上罐體I、中罐體2和下罐體3，上罐體I和中罐體2之間、中罐體2和下罐體3之間分別通過上鎖緊環14和下鎖緊環15實現·鎖緊和分開；所述中罐體2底部有中隔板4，所述中隔板4將中罐體2和下罐體3分割為兩個空腔；金屬型模殼置于中隔板4上且其上端與中罐體2上端齊平；砂型、熔模鑄造模殼與水平開合型機構5連接；所述水平開合型機構5貫穿中罐體2側壁；由于本實施例需要頂部抽芯，因此同時有與砂型、熔模鑄造模殼頂部連接的垂直開合型機構6 ;所述垂直開合型機構6貫穿上罐體I頂部；下罐體3內的保溫坩堝9內是作為本實施例中鑄造材料的鋁液；升液管8通過中隔板4上的貫通孔將鋁液和金屬型模殼的澆口連通；上罐進氣閥11和上罐排氣閥10實現上罐體I的氣壓控制；下罐進氣閥13和下罐排氣閥12實現下罐體3的氣壓控制。(一)使用本實施例中的金屬型調壓鑄造設備進行砂型、熔模鑄造模殼調壓鑄造時，可按照下述工藝流程執行首先將熔煉好的鋁液倒入保溫坩堝9內，裝入升液管8后對鋁液進行保溫。此時，將中罐體2與下罐體3對準后通過下鎖緊環15鎖緊密封后，按照水平開合型機構5的開型方向打開該開合型機構至最大開型位置，將砂型、熔模鑄造模殼澆口直接對準升液管8管口并固定后，將上罐體I與中罐體2對準鎖緊，通過上鎖緊環14的機械卡環機構鎖緊，完成上罐體I、中罐體2和下罐體3三段罐體完好關閉密封,此時上罐體I與中罐體2完全連通，中罐體2與下罐體3之間由中隔板4分隔。罐體關閉密封后，同時開啟上罐排氣閥11和下罐排氣閥13)對中隔板4分隔的上部，即上罐體I與中罐體2，與下部，即下罐體3同步通過真空系統抽真空至工藝要求的負壓值，隨后關閉真空系統。延時:Γ5秒后，根據工藝要求打開上罐進氣閥10和下罐進氣閥13，通過氣路系統向下罐體通氣，以此產生中隔板4上、下兩部分之間的正壓差。此時，保溫爐內合金液在正壓差作用下沿升液管8充滿砂型、熔模鑄造模殼，進入調壓鑄造結殼階段，同時繼續打開上罐進氣閥10和下罐進氣閥13，保持壓差穩定，從而使中隔板上部，即上罐體I與中罐體2、下部，即下罐體3快速進氣，開始鑄件凝固過程。凝固結束后，開啟上罐排氣閥11和下罐排氣閥13完成罐體泄壓后，打開上罐體I與中罐體2之間的上鎖緊環14，吊起上te體I后，直接取出砂型、溶1吳鑄造1吳殼后，即完成Iv工作循環。(二)使用本實施例中的金屬型調壓鑄造設備進行砂型、熔模鑄造模殼差壓鑄造時，可按照下述工藝流程執行首先將熔煉好的鋁液倒入保溫坩堝9內，裝入升液管8后對鋁液進行保溫。此時，將中罐體2與下罐體3對準后通過下鎖緊環15鎖緊密封后，按照水平開合型機構5的開型方向打開該開合型機構至最大開型位置，將砂型、熔模鑄造模殼澆口直接對準升液管8管口并固定后，將上罐體I與中罐體2對準鎖緊，通過上鎖緊環14的機械卡環機構鎖緊，完成上罐體I、中罐體2和下罐體3三段罐體完好關閉密封，此時上罐體I與中罐體2完全連通，中罐體2與下罐體3之間由中隔板4分隔。罐體關閉密封后，同時開啟上罐排氣閥11和下罐排氣閥13，對中隔板4分隔的上部，即上罐體I與中罐體2，與下部，即下罐體3同步通過真空系統抽真空至工藝要求的負壓值，隨后關閉真空系統。延時:Γ5秒后，根據工藝要求打開上罐進氣閥10和下罐進氣閥13，通過氣路系統向下罐體通氣，以此產生中隔板4上、下兩部分之間的正壓差。此時，保溫爐內合金液在正壓差作用下沿升液管充滿砂型、熔模鑄造模殼完成充型，此時保持充型正壓差不變對砂型、熔模鑄造模殼型腔內鋁液保壓凝固，待凝固結束后，開啟上罐排氣閥11和下罐排氣閥13完成罐體泄壓后,打開上罐體I與中罐體2之間的上鎖緊環14，吊起上罐體I后，取出鑄型，即完成一個工作循環，清理砂型、熔模鑄造模殼后按照上述過程即可進行下一個工作循環過程。

(二)使用本實施例中的金屬型調壓鑄造設備進行砂型、熔模鑄造模殼低壓鑄造時，可按照下述工藝流程執行首先將熔煉好的鋁液倒入保溫坩堝9內，裝入升液管8后對鋁液進行保溫。此時，將中罐體2與下罐體3對準后通過下鎖緊環15鎖緊密封后，按照水平開合型機構5的開型方向打開該開合型機構至最大開型位置，將砂型、熔模鑄造模殼澆口直接對準升液管8管口并固定后，準備進行低壓澆注、凝固過程。低壓澆注時，罐體關閉密封后，開啟下罐進氣閥13將鋁液在低壓作用下充入砂型、熔模鑄造模殼中實現充型過程，充型完畢后調節下罐進氣閥13進行結殼凝固，結殼完畢后繼續調節下罐進氣閥13進行增壓凝固，直至凝固完成。凝固結束后，關閉下罐進氣閥13，取出鑄型，即完成一個工作循環，清理砂型、熔模鑄造模殼后按照上述過程即可進行下一個工作循環過程。由以上四個實施例可知，本發明提出的金屬型調壓鑄造設備能夠實現基于金屬型對鑄件通過調壓鑄造技術鑄造成形，并能夠應用于砂型、熔模鑄造模殼及石膏型等進行鑄件的調壓鑄造成形，同時也能夠用于金屬型、砂型、熔模鑄造模殼及石膏型等進行鑄件的差壓鑄造與低壓鑄造成形。因此，應用非常廣泛，實現了調壓鑄造和金屬型之間的良好結合。
權利要求
1.一種金屬型調壓鑄造設備，其特征在于依次包括上SiS體(I )、中SiS體(2)和下Sig體(3)，上罐體(I)和中罐體(2)之間、中罐體(2)和下罐體(3)之間分別通過上鎖緊環(14)和下鎖緊環(15)實現鎖緊和分開；所述中罐體(2)底部有中隔板(4)，所述中隔板(4)將中罐體(2)和下罐體(3)分割為兩個空腔；金屬型模殼置于中隔板(4)上且其上端與中罐體(2)上端齊平；金屬型模具(7 )與水平開合型機構(5 )連接；所述水平開合型機構(5 )貫穿中罐體(2)側壁；下罐體(3)內的保溫坩堝(9)內是金屬液；升液管(8)通過中隔板(4)上的貫通孔將金屬液和金屬型模殼的澆口連通；上罐進氣閥(11)和上罐排氣閥(10)實現上罐體(I)的氣壓控制；下罐進氣閥(13)和下罐排氣閥(12)實現下罐體(3)的氣壓控制。
2.一種如權利要求I所述的金屬型調壓鑄造設備，其特征在于還有與金屬型模具(7)頂部連接的垂直開合型機構(6 );所述垂直開合型機構(6 )貫穿上罐體(I)頂部。
全文摘要
本發明公開了一種金屬型調壓鑄造設備，屬于金屬型反重力鑄造領域。該金屬型調壓鑄造設備較傳統調壓鑄造設備的兩段式罐體，即上罐體與下罐體的主機系統結構，增加了一個中罐體，用于安裝金屬型開合型所必需的機械機構。本設備的上、中、下各罐體之間通過機械卡環機構鎖緊以確保密封效果。該設備能夠實現基于金屬型對鑄件通過調壓鑄造技術鑄造成形，并能夠應用于砂型、熔模鑄造模殼及石膏型等進行鑄件的調壓鑄造成形，同時也能夠用于金屬型、砂型、熔模鑄造模殼及石膏型等進行鑄件的差壓鑄造與低壓鑄造成形。因此，應用非常廣泛，實現了調壓鑄造和金屬型之間的良好結合。
文檔編號B22D18/04GK102784902SQ20121020795
公開日2012年11月21日 申請日期2012年6月21日 優先權日2012年6月21日
發明者唐楨, 李春榮, 楊保華, 焦建民, 熊華, 王崇慶, 王曉, 茄菊紅, 賀建設 申請人:西安航空動力控制科技有限公司