一種真空高壓鑄造方法及裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種真空高壓鑄造方法及裝置，其構(gòu)成如圖所示。其工作原理是：工作前，真空系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)、熔體被泵至澆管的澆注液位；開始鑄造時，清理噴涂后模具合模，開啟外真空閥，通過小截面抽真空通道抽吸型腔氣體；當(dāng)型腔真空度達(dá)到設(shè)定值時，沖頭回抽、澆管內(nèi)熔體被吸入壓室；當(dāng)壓室內(nèi)熔體量達(dá)到設(shè)定值時，沖頭前移隔離澆管與壓室；隨后開啟大截面抽真空通道、迅速提升型腔真空度至設(shè)定值后，沖頭前行驅(qū)動熔體充型，大截面抽真空通道隨后關(guān)閉；完成充型時，小截面抽真空通道被侵入熔體的激冷凝固封閉，外真空閥隨后關(guān)閉，結(jié)束型腔抽真空；等型腔內(nèi)熔體保壓凝固后，開模取件、沖頭退回到隔離澆管與壓室的工位，完成一個鑄造工藝循環(huán)。
【專利說明】
一種真空高壓鑄造方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本專利涉及一種真空高壓鑄造方法及裝置，主要用于實現(xiàn)輕合金全封閉澆注，避免熔體澆注過程中的二次污染；通過雙重的抽真空通道快速提升模具型腔真空度，并使其在整個充型過程中保持較高的真空度，為鑄件獲得可固溶時效熱處理的工藝品質(zhì)提供工藝方法和裝置，屬于輕合金鑄造成型領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在工業(yè)上比較常見的澆注方法是機(jī)械手澆注和定量泵澆注，熔體從熔池中被定量取出后，都是在開放式環(huán)境中轉(zhuǎn)移到鑄機(jī)的壓室內(nèi)。因此，在澆注過程中熔體就不可避免地與外界空氣或者保護(hù)氣體接觸而產(chǎn)生氧化膜或者保護(hù)膜，導(dǎo)致澆注熔體的熔損和二次污染，影響鑄件的工藝品質(zhì)。因此，實現(xiàn)澆注熔體的密封定量澆注，是輕合金高壓鑄造界的迫切需要。
[0003]輕合金高壓鑄造的充型過程中，因型腔氣體卷入充型熔體，不僅導(dǎo)致各種型腔氣體致工藝缺陷的產(chǎn)生，還使得鑄件成形后不能通過熱處理改善組織和性能，限制了輕合金材料性能的充分利用、鑄件性能低下。為了消除型腔氣體的不利影響，高壓鑄造界上世紀(jì)就開始研發(fā)和應(yīng)用模具型腔抽真空后再壓鑄充型的方法，即真空高壓鑄造。為適應(yīng)高壓鑄造的高速、高壓工藝特征，目前常見的真空高壓鑄造模具型腔抽真空方法有如下兩類:
(I)全程抽真空方法:為實現(xiàn)充型全過程抽真空，采用開設(shè)于模具型腔最后充型部位的小截面抽真空通道(如:曲折、齒形抽真空通道)對型腔抽真空，然后依靠通道金屬表面激冷凝固侵入熔體(如:齒排抽真空通道)，或者利用高速熔體的慣性力關(guān)斷抽真空通道(如:慣性抽真空閥)。為了確保抽真空通道可靠關(guān)斷，全程抽真空方法的抽真空通道都具有通道截面狹小的共同幾何特征。在有限的抽真空時間內(nèi)，因狹小的抽真空通道給型腔氣體的外排帶來巨大的沿程阻力，型腔真空度提升速率較低，充型時型腔真空度難以達(dá)到可以確保鑄件可熱處理的理想真空度。
[0004](2)半程抽真空方法:該方法以熔體充型時在模具型腔獲得高真空為訴求，在模具型腔最后充型部位開設(shè)大截面抽真空通道(如申請者提出的高動態(tài)抽真空方法)，與鑄機(jī)集成控制通道的開啟和關(guān)斷速度和時間，從而穩(wěn)定、迅速地在型腔中獲得理想的抽真空效果。但是，該方法也面臨“型腔真空度提升過快，影響密封澆注的定量精度”和“充型末期殘余和泄漏氣體會在鑄件充型末端富集，導(dǎo)致鑄件工藝品質(zhì)下降”兩個難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對現(xiàn)在“熔體從坩堝內(nèi)轉(zhuǎn)移到壓室的澆注過程中，表面氧化導(dǎo)致的熔體的熔損及二次污染；現(xiàn)有抽真空系統(tǒng)對型腔真空度提升有限，生產(chǎn)的鑄件難以滿足可固溶時效熱處理的工藝品質(zhì)要求；預(yù)抽真空時真空度過高，進(jìn)入壓室內(nèi)熔體量難以精確控制；整個充型過程中高真空度難以保持”等問題，旨在提供一種消除澆注過程中熔體熔損及二次污染，排氣能力強，預(yù)抽真空度低，在整個充型過程中型腔的高真空度都能得到有效保持的真空聞壓鑄造系統(tǒng)。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:(見圖1及圖2)
工作時確保真空系統(tǒng)(I)進(jìn)入工作狀態(tài)，澆管(8)和壓室(6)密封連接，澆管內(nèi)熔體液位始終穩(wěn)定保持在略低于澆管上出口的位置，合模前沖頭(7)處于封閉澆口的工位；合模后，開啟外真空閥(2)，通過小截面的抽真空通道(3)對型腔預(yù)抽真空；當(dāng)模具型腔內(nèi)真空度達(dá)到設(shè)定要求后，沖頭回抽，開啟澆口，澆管內(nèi)熔體在模具型腔真空作用下被吸入壓室；當(dāng)進(jìn)入壓室熔體量達(dá)到設(shè)定要求后，沖頭前移封閉澆口，終止?jié)沧?；隨后，開啟大截面抽真空通道(4)、快速提升模具型腔的真空度；在模具型腔真空達(dá)到設(shè)定值時，沖頭按設(shè)定速度前行驅(qū)動澆注熔體充填型腔，在充型熔體抵達(dá)大截面抽真空通道前，液壓驅(qū)動高速關(guān)閉大截面抽真空通道，充型熔體在充型末期侵入小截面抽真空通道，在真空通道金屬壁的激冷作用下迅速凝固，同時關(guān)閉外真空閥，終止模具型腔的抽真空；當(dāng)充型壓力達(dá)到設(shè)定值后保壓、直至模具型腔內(nèi)的熔體完全凝固；待型腔內(nèi)已凝固鑄件具有一定強度后，開啟模具、取出鑄件，沖頭退回到隔離澆管與壓室的工位，開啟下一個真空高壓鑄造工藝循環(huán)。
[0007]本發(fā)明與現(xiàn)行的澆注方法及抽真空方法有以下效果:
(1)與現(xiàn)行的其他澆注方法相比，熔體在澆管內(nèi)始終穩(wěn)定保持一定液位高度避免來回流動，采用全封閉澆注依靠型腔內(nèi)真空把熔體吸入型腔，有效避免了熔體在常規(guī)澆注過程中出現(xiàn)的熔損及二次污染；
(2)相比現(xiàn)行其他抽真空方法，釆用雙重的抽真空通道，合模后小截面抽真空通道對型腔預(yù)抽真空達(dá)到設(shè)定的低真空度，熔體在真空作用下被吸入型腔，有效避免傳統(tǒng)的大截面抽真空通道型腔真空度過高導(dǎo)致壓室熔體吸入量難以精確控制的問題；澆注結(jié)束后開啟大截面抽真空通道快速提升型腔內(nèi)的真空度并及時關(guān)閉，熔體在充型末期侵入小截面抽真空通道，同時外真空閥關(guān)閉終止抽真空，使型腔在整個充型過程中始終都保持著較高的真空度，有效的解決了 “現(xiàn)有抽真空系統(tǒng)對型腔真空度提升有限，生產(chǎn)的鑄件難以滿足可固溶時效熱處理的工藝品質(zhì)要求，整個充型過程中高真空度難以保持”等問題。
【附圖說明】
圖1是水平工位工作原理示意圖，圖2是垂直工位工作原理示意圖。
【主權(quán)項】
1.一種真空高壓鑄造方法，它包括以下步驟: 準(zhǔn)備步驟，啟動真空系統(tǒng)使其進(jìn)入工作狀態(tài)、沖頭前移封閉澆口、啟動熔體泵將熔體泵入澆管并將液位穩(wěn)定在略低于澆管上出口的設(shè)定位置； 步驟I，完成模具型腔清理、噴涂料，然后合模； 步驟2，開啟外真空閥，通過小截面積抽真空通道抽吸模具內(nèi)的型腔氣體； 步驟3，當(dāng)模具型腔內(nèi)真空度達(dá)到設(shè)定值時，沖頭回抽，開啟澆口，澆管內(nèi)熔體在模具型腔真空作用下被吸入壓室；當(dāng)進(jìn)入壓室的熔體量達(dá)到要求時，沖頭前移封閉澆口，終止?jié)沧ⅲ? 步驟4，大截面抽真空通道在液壓力驅(qū)動下高速開啟、迅速提升模具型腔真空度，直至其達(dá)到設(shè)定值 步驟5，沖頭以設(shè)定速度前行，推動壓室內(nèi)的熔體充填型腔，隨即大截面抽真空通道在液壓驅(qū)動下高速關(guān)閉； 步驟6，充型熔體侵入小截面抽真空通道，并在真空通道金屬壁的激冷作用下凝固封閉小截面抽真空通道，型腔抽真空過程終止，隨后關(guān)閉外真空閥； 步驟7，沖頭壓力隨充型完成迅速提升至最高值，直至充型熔體完全凝固； 步驟8，待鑄件留在模具內(nèi)繼續(xù)冷卻至具備足夠強度后，開啟模具、取出鑄件，沖頭退回到隔離澆管與壓室的工位，完成一個真空高壓鑄造工藝循環(huán)； 結(jié)束步驟，當(dāng)需要較長時間終止真空高壓鑄造時，關(guān)閉真空系統(tǒng)，關(guān)閉熔體泵，澆管內(nèi)熔體自動回流到坩堝熔池內(nèi)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空高壓鑄造裝置，包括有:真空系統(tǒng)(1)，外真空閥(2)，真空高壓鑄造模具(5)，大截面積抽真空通道(4)，小截面抽真空通道(3)，壓室(6)，沖頭(7)、澆管(8)，熔體泵(9)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的真空高壓鑄造裝置，其特征在于，真空高壓鑄造模具(5)內(nèi)置了液壓驅(qū)動的大截面抽真空通道(4)和熔體激冷凝固封閉的小截面抽真空通道(3)，兩個抽真空通道通過真空管道、和外真空閥(2)與真空系統(tǒng)(I)密封連接。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的真空高壓鑄造裝置，其特征在于，澆管(8)與壓室(6 )和熔體泵(9)密封連接，熔體泵在整個高壓鑄造連續(xù)生產(chǎn)過程中始終保持澆管內(nèi)熔體液位穩(wěn)定處于略低于澆管上出口的設(shè)定位置。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的真空高壓鑄造裝置，其特征在于，通過小截面抽真空通道(3)抽真空實現(xiàn)真空澆注前，壓室(6)與澆管(8)被沖頭(7)隔離，直至模具型腔的真空度滿足要求。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的真空高壓鑄造裝置，其特征在于，充型前，通過液壓驅(qū)動大截面抽真空通道(4 )快速提升模具型腔真空度；充型過程中，通過小截面抽真空通道(3 )維持模具型腔的真空度。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的真空高壓鑄造裝置，根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)其可在臥式或立式壓機(jī)上實施，即模具處于水平或垂直工位；同時，根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)采用側(cè)邊或中心進(jìn)澆的澆注工藝。
【文檔編號】B22D17/14GK105880508SQ201410192341
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年5月8日
【發(fā)明人】龍思遠(yuǎn), 周玉樂
【申請人】重慶碩龍科技有限公司