專利名稱：一種新的鑄造方法及其鑄造模的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鑄造方法和鑄造模，具體是將一種帶加壓裝置的鑄造模浸入金屬熔液內(nèi) 部進(jìn)行澆注，利用吊升力與鑄造模重力做動力或其它動力驅(qū)動加壓裝置加壓完成鑄造的方法，
并提供--種實(shí)施該xz法的鑄造模。
背景技術(shù)：
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現(xiàn)行的鑄造方法大體有重力鑄造、振動鑄造、離心鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造、差壓鑄 造、真空吸鑄、液態(tài)擠壓、半凝固鑄造、金屬型鑄造、砂型鑄造、熔模鑄造、陶瓷型鑄造、 石膏型鑄造、消失模鑄造、連續(xù)鑄造、半連續(xù)鑄造、擠壓鑄造等幾種方法，其中重力鑄造和 振動鑄造充型和補(bǔ)縮欠佳，易產(chǎn)生縮松和縮孔，壓力鑄造裹入空氣嚴(yán)重，離心鑄造質(zhì)量不如低 壓鑄造且操作不很安全，其它鑄造方法使用范圍有很大的局限性，相比較而言，從適用范圍和 鑄造質(zhì)量以及發(fā)展前景方面來看，以低壓鑄造為首選。據(jù)《特種鑄造及有色合金》1998年第 4期有關(guān)文章"21世紀(jì)低壓鑄造技術(shù)的展望"(作者唐多光)介紹，低壓鑄造最早由英國人 E.F丄AKE于1910年提出并申請專利。它是在密封的坩堝中，輸入較低的、干燥的壓縮空氣， 金屬液在氣體壓力的作用下，沿升液管上升，通過鑄造模下面的澆口，平穩(wěn)地輸入到型腔， 并保持坩堝內(nèi)液面上氣體的壓力， 一直到鑄件完全凝固為止，然后解除液面上氣體的壓力， 使升液管中未凝固的金屬液流回坩堝，再由氣缸開型并頂出鑄件。
低壓鑄造的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在以下個(gè)幾方面
1. 液體金屬充型比較平穩(wěn)；
2. 鑄件成形性好，有利于形成輪廓清晰表面光潔的鑄件； .
3. 鑄件組織比較致密，機(jī)械性能較高；
4. 提高了金屬液的工藝收縮率。
因此，世界各國的鑄造界和許多科研機(jī)構(gòu)都在不斷地對其進(jìn)行研究和完善工作如國外 著名公司有美國Empire公司，日本Isuzu公司，英國Plume公司，丹麥Rimatic公司和德國 Gima和Kurtz公司，國內(nèi)研究機(jī)構(gòu)和鑄造機(jī)廠家(及其鑄造設(shè)備)有濟(jì)南鑄鍛研究所(J455)， 上海機(jī)械制造工藝研究所(FDZ-A、 FDZ-C)，江蘇灌南壓鑄機(jī)廠(J453A， J453B)，天水鑄造機(jī) 械廠(J452， J45:3)和沈陽鑄造研究所(803液面加壓系統(tǒng))等;各種大型的價(jià)格昂貴的低壓鑄造 機(jī)爭相產(chǎn)生，如德國奇瑪公司生產(chǎn)的Tec350型、Tec800型低壓鑄造機(jī)，德國庫爾茲公司生 產(chǎn)的Ak-93型、Ak-96型低壓鑄造機(jī)；國內(nèi)天水星火機(jī)床廠研制的J458低壓鑄造機(jī)，能滿足150 公斤以上大型鋁鑄件的生產(chǎn)，意味著我國低壓鑄造機(jī)向大型化發(fā)展的重大突破;低壓鑄造機(jī)上的 易損零件升液管也是熱門研究對象，浙江大學(xué)就花了十年時(shí)間來研究一根升液管，并宣布填 補(bǔ)國內(nèi)空白。
但經(jīng)過近百年時(shí)間，對鑄造技術(shù)的整體提高，實(shí)際收效并不很理想。因?yàn)槿藗兊乃枷攵?局限在低壓鑄造的范疇，都是在金屬熔液外部來考慮澆注問題，在鑄造模的外部考慮加壓問 題，無法實(shí)現(xiàn)多方向、多部位加壓和補(bǔ)縮。隨著21世紀(jì)各國對鑄件的要求越來越高，實(shí)現(xiàn)鑄 件少余量，無余量加工，汽車、摩托車鑄件精密化、薄壁化、輕量化、省力化、經(jīng)濟(jì)化的要 求，低壓鑄造存在的一些不足，已凸現(xiàn)出來，它們表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面
1. 只能在金屬熔液外部實(shí)現(xiàn)澆注，澆注溫度偏高，-填充需要經(jīng)過升液管，升液管要損耗， 其流量受到約束，還受到密封條件的制約，不利于大型鑄件的鑄造；
2. 加壓方式是通過外加壓力源在鑄造模外部加壓，低壓鑄造時(shí)柑堝內(nèi)的壓力僅O. 15 MPa， 升不到工藝所需要的壓力值(《特種鑄造及有色合金》1999年第3期文章"真空傾轉(zhuǎn)差壓鑄造法 的應(yīng)用探討"介紹差壓鑄造也只能達(dá)到0.75 Mpa);
3. 單方向加壓補(bǔ)縮效果較差，無法實(shí)現(xiàn)多方向多部位加壓補(bǔ)縮和局部加壓補(bǔ)縮，對壁厚厚 薄懸殊結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大型鑄件的鑄造，深感為難；4. 冷卻方式受到制約，冷卻速度慢，鑄件機(jī)械性能和力學(xué)性能還有待提高；
5. 對汽車、摩托車鑄件如輪轂等成品率低(如許多輪轂的鑄造又回到了重力鑄造)；
6. 批量生產(chǎn)吋澆注條件相對不穩(wěn)定，影響產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和成品率，生產(chǎn)率不高；
7. 需升液管、壓力源及液面控制系統(tǒng)、低壓鑄造機(jī)等整套設(shè)備和較寬的場地，鑄件成本高;
8. 要求嚴(yán)格的掌握加壓規(guī)范，控制好順序凝固的溫度場，對操作工人的素質(zhì)要求高，工藝 難點(diǎn)多，廢品率較高，操作麻煩。
如何克服上述缺陷，是鑄造界急需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要改善或解決現(xiàn)行鑄造技術(shù)存在的上述問題，將鑄造技術(shù)提高一個(gè)檔次。 為了達(dá)到改整或解決上述問題的目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是發(fā)明一種新的鑄造方法并提 供一種實(shí)施該方法的鑄造模u
一種新的鑄造方法，是利用設(shè)有上、下加壓裝置的鑄造模，浸入金屬液內(nèi)部進(jìn)行澆注， 金屬液在大氣壓下或者說在無壓力下填充型腔，也可以說是鑄造模型腔自己浸入到金屬液中 去填充，這樣就不存在裹入空氣的問題，(多澆口澆注)也不會產(chǎn)生夾碴和冷隔現(xiàn)象，填畢， 啟動上、下加壓裝置將鑄造模密封，將鑄造模吊離熔池(坩堝)，壓力伴隨起吊過程產(chǎn)生、由 吊升力與鑄造模重力和重錘重力提供，也可以由重力以外的其它動力提供，型腔內(nèi)的金屬液 就于起吊中在所需壓力下充型、補(bǔ)縮、凝固。再將鑄造模整體浸入水中激冷，或?qū)﹁T造模實(shí) 行噴淋冷水激冷，進(jìn)一歩細(xì)化鑄件晶粒，提高其機(jī)械性能和力學(xué)性能'，打開鑄造模即可得到 高質(zhì)量的鑄件。這方法又可分為幾種具體情況
一. 對于一般的鑄件，可采用只設(shè)置一套上、下加壓裝置的鑄造模，讓型腔內(nèi)金屬液 在上、下雙向壓力下充型、補(bǔ)縮、凝固，其示意圖如

圖1 6所示
二. 對于大型鑄件，可采用設(shè)置多套上、下加壓裝置的鑄造模，以增加燒注速度,其示意 圖如圖7、圖8所示；如果是大型的離心泵葉輪之類的壁厚厚薄懸殊的鑄件，還可在鑄件厚薄 突變部位增設(shè)傾斜布置(或水平布置)的加壓裝置，相應(yīng)可將與柱塞孔相連的補(bǔ)縮腔設(shè)計(jì)成傾 斜布置，也可以設(shè)計(jì)成互為一定角度的層疊結(jié)構(gòu)，讓型腔內(nèi)金屬液在多向壓力下充型、補(bǔ)縮、 凝同，其示意圖如圖IO、 ll所示； '
三.如果對鑄件質(zhì)量要求不高，為省事，可采用只設(shè)置下加壓裝置，不設(shè)置上加壓裝置的 鑄造模；a.可在上模上設(shè)置封閉補(bǔ)縮腔(有排氣裝置)，仿照低壓鑄造法，讓型腔內(nèi)的金屬 液在.所需單向)土力下充型、補(bǔ)縮、凝固，其示意圖如圖12所示;b.或在上模上設(shè)置敞開補(bǔ)縮 腔的鑄造模，仿照重力鑄造法，讓型腔內(nèi)的金屬液在無壓力下充型、補(bǔ)縮、凝固，其示意圖 如圖13所示。
一種實(shí)施上述方法的鑄造模，與熔池配套(也可以與坩堝配套，但坩堝容積較小，不適 用大型鑄造模，熔池則不受容積限制)使用，它主要包括上模和下模(由于鑄件的具體形狀 不一，鑄造模還會有側(cè)模、底模、中模、頂模、鑲嵌件以及各種各樣的型心等其它零件，統(tǒng) 規(guī)為上模和下模范圍)，上模與下模之間有固定機(jī)構(gòu)，型腔位于上、下模之間，其特征在于 在上模上設(shè)有柱塞孔(又叫敞口)，柱塞孔對應(yīng)柱塞(又叫上加壓塞)，上加壓塞可在柱塞孔
內(nèi)往復(fù)運(yùn)動，組成上加壓裝置；上模上還設(shè)有限位機(jī)構(gòu)，用以限制上加壓塞的最高極限位置，
以防l卜.上加爪塞被受壓后的金屬液擠出柱塞孔而失壓，上加壓塞上可以設(shè)置重錘以增大加壓
動力，需要增加壓力時(shí)，上加壓塞還可與輔助加壓裝置聯(lián)接；在下模上設(shè)有柱塞孔(又叫燒 口)，澆口對應(yīng)柱塞(又叫下加壓塞)，下加壓塞可在澆U內(nèi)往復(fù)運(yùn)動，組成下加壓裝置；下 加壓塞固定在橫檔上，橫檔與活動吊環(huán)聯(lián)接，橫檔或活動吊環(huán)與鑄造模之間有定位機(jī)構(gòu)，活 動吊環(huán)用支承處將自身支承在上模上，活動吊環(huán)與提供吊升力的掛鉤聯(lián)接或與輔助加壓裝置 聯(lián)接以傳遞加壓動力；下模上還設(shè)有抬升機(jī)構(gòu)，用以將下加壓塞抬升一定高度，讓其與燒口 進(jìn)入配合狀態(tài)達(dá)到將鑄造模下部進(jìn)行初步密封的目的，抬升機(jī)構(gòu)工作時(shí)位于活動吊環(huán)支承處 與上模之間；上模柱塞孔通過上補(bǔ)縮腔以及內(nèi)澆口與型腔相連通，下模上的柱塞孔同時(shí)又起 到澆口作用，澆口通過下補(bǔ)縮腔以及內(nèi)澆口與型腔相連通；驅(qū)動加壓裝置的動力有兩種類型， 相應(yīng)也就有兩類具體的操作方式；其一是利用吊升力與鑄造模重力以及重錘重力提供加壓動力，驅(qū)動上、下加壓塞運(yùn)動，達(dá)到向型腔內(nèi)的金屬液加壓的目的， 一般，為增大加壓動力， 可以采用增力杠桿和加大重錘重量的方法達(dá)到目的；其二，對于大型鑄件，為了壓力需要， 還可以在鑄造模上設(shè)置除吊升力與重力以外的其它加壓動力，來驅(qū)動上下加壓塞運(yùn)動達(dá)到加 壓目的；其它加壓動力可以有多種結(jié)構(gòu)形式或具體方式，例如電動凸輪機(jī)構(gòu)加壓、電動螺旋 機(jī)構(gòu)加壓，電磁力加壓、彈簧力加壓、氣壓力加壓、液壓力加壓等多種方式或方法，統(tǒng)稱為輔 助加壓裝置或驅(qū)動機(jī)構(gòu)；對于形狀復(fù)雜、壁厚厚薄懸殊的特大形鑄件，如大型離心泵葉輪或 大型的巡航導(dǎo)彈艙休，為了提高澆注速度，消除補(bǔ)縮死角，還可以采用多個(gè)加壓裝置，加壓 裝置的布置方向除上、下布置外，還可以傾斜布置或水平布置，相應(yīng)可將與柱塞孔相連的補(bǔ)縮 腔設(shè)計(jì)為層疊結(jié)構(gòu)，這樣可改決加壓塞運(yùn)動方向與補(bǔ)縮方向之間的矛盾；加壓動力也可以多 種方式齊用。
上面所述的鑄造模還可以有一種簡化結(jié)構(gòu)，其區(qū)別在于，只在下模上設(shè)置柱塞孔和柱塞 組成的加壓裝置，不在上模上設(shè)置柱塞孔和柱塞組成的加壓裝置，不設(shè)限位機(jī)構(gòu)、抬升機(jī)構(gòu) 和重錘以及輔助加壓裝置或驅(qū)動機(jī)構(gòu)。
所述的加壓裝置，包括上加壓裝置和下加壓裝置，其特征在于，它的數(shù)量、布置部位、布置 方向都可根據(jù)需要任意確定。
所述的下加壓裝置，由下模上的柱塞孔(又稱為澆口)和柱塞(又稱為下加壓塞)構(gòu)成、 下加壓塞可以在燒口內(nèi)往復(fù)運(yùn)動，澆口與下加壓塞精密配合，其配合間隙為0 1毫米，以受 壓后不漏出金屬液為度，確保對型腔內(nèi)的金屬液形成密封和起到加壓作用，燒口通過下補(bǔ)縮 腔與型腔相連通。下模上還設(shè)有抬升機(jī)構(gòu)，其數(shù)量與活動吊環(huán)一樣多，抬升機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)可以 是一塊有一定厚度的鋼板，厚度由下加壓塞的配合部分與澆口的實(shí)際距離確定，它還可以有 多種別的結(jié)構(gòu)形式，工作時(shí)位于活動吊環(huán)的支承處與上模之間，將活動吊環(huán)和下加壓塞抬升 定高度，初步完成對鑄造模下部進(jìn)行密封，以便于上加壓塞的安放。下加壓塞與橫檔固定 聯(lián)接，橫檔聯(lián)接活動吊環(huán)，橫檔或活動吊環(huán)與鑄造模有定位機(jī)構(gòu)，活動吊環(huán)與行車掛鉤或輔 助加壓裝置的施力機(jī)構(gòu)相聯(lián)接，茯取加壓動力，即利用活動吊環(huán)傳遞的吊升力或其它動力從 鑄造模卜'部向型腔內(nèi)的金屬液加壓，同時(shí)下補(bǔ)縮腔向鑄件補(bǔ)充其收縮時(shí)所需要的金屬液，消 除縮孔、縮松現(xiàn)象，在重力與吊升力做加壓動力時(shí)，下加壓塞還起到將整個(gè)鑄造模支承起來 的作用。
所述的下模，其特征在于，在下模上設(shè)有柱塞孔，又稱為澆口，澆口與下補(bǔ)縮腔下端相 連，下補(bǔ)縮腔上端通過內(nèi)澆口與型腔相連，澆口有精密的尺寸要求，與下加壓塞精密配合， 配合間隙為0 1毫米，以受壓后金屬液不漏出為度，'實(shí)現(xiàn)對型腔內(nèi)金屬液起到密封和加壓作 用，又起澆口作用。
所述的下加壓塞，下加壓塞與橫檔固定聯(lián)接，橫檔聯(lián)接活動吊環(huán)，橫檔或活動吊環(huán)與鑄 造模有定位機(jī)構(gòu)，活動吊環(huán)用支承處將自身支承于上模上，可以沿鑄造模匕下運(yùn)動，下加壓 塞的配合部分有精密的尺寸要求，與澆口形成精密配合，配合間隙為0 1毫米，以受壓后金 屬液不漏出為度。
所述的抬升機(jī)構(gòu)，其作用是將活動吊環(huán)和下加壓塞初步抬升或墊高一定高度，使下加壓 塞的配合部分與澆口進(jìn)入配合狀態(tài)，密封住型腔以免金屬液從澆口倒流出來，抬升機(jī)構(gòu)的結(jié) 構(gòu)可以是一塊有定厚度的鋼板，其數(shù)量與活動吊環(huán)一樣多，厚度由下加壓塞配合部分與澆 口的實(shí)際距離確定，它還可以有多種別的結(jié)構(gòu)形式。
所述的上加壓裝置，它由上模上的柱塞孔(也可稱為敞口)和柱塞(又稱為上加壓塞) 構(gòu)成，上加壓塞可以在敞口內(nèi)往復(fù)運(yùn)動，敞口與上加壓塞精密配合，其配合間隙為0 1毫米， 以受壓后不漏出金屬液為度，從而可對型腔內(nèi)的金屬液形成密封和起到加壓作用，敞口通過 上補(bǔ)縮腔與型腔相連通，上模上還設(shè)有限位機(jī)構(gòu)，限制上加壓塞的最高極限位置，以防止其 被受壓后的金屬液沖出敞口而失壓，同時(shí)又可以將整個(gè)鑄造模的重力傳遞給上加壓塞；上加 壓塞利用限位機(jī)構(gòu)以及重錘提供的重力或其它動力從鑄造模上部向型腔內(nèi)的金屬液加壓，同 時(shí)上補(bǔ)縮腔向鑄件補(bǔ)充其收縮時(shí)所需耍的金屬液，消除縮孔、縮松現(xiàn)象。
所述的上模，其特征在于上模上設(shè)有敞口，敞口與上補(bǔ)縮腔上端相連，上補(bǔ)縮腔通過
5內(nèi)澆口與型腔相連，敞口有精密的尺寸要求，與上加壓塞形成精密配合，配合間隙為0 1毫 米，以受壓后金屬液不漏出為度。
所述的上加壓塞，可以是一個(gè)獨(dú)立的分立零件，也可以是一個(gè)與上橫檔相聯(lián)接的組合件， 其特征在于它的配合部分有精密的尺寸要求，與敞口形成精密配合，配合間隙為0 1毫米， 以受壓后不漏出金屬液為度，上加壓塞可在敞口內(nèi)往復(fù)運(yùn)動，借助鑄造模重力和重錘重力或 其它動力實(shí)現(xiàn)對型腔內(nèi)的金屬液進(jìn)行密封和加壓。
所述的限位機(jī)構(gòu)，其作用是限制上加壓塞的最高極限位置，防止其被受壓后的金屬液沖 出敞U而失壓，它的另一個(gè)作用是傳遞動力，將鑄造'模重力傳遞給上加壓塞，此裝置與上模 固定聯(lián)接，位于敞口附近，它的結(jié)構(gòu)可以是一塊與螺桿配套的不能軸向移動但可以轉(zhuǎn)動的鋼 板，平吋其工作部分轉(zhuǎn)在一邊，需限位時(shí)其工作部分轉(zhuǎn)在上加壓塞上面以限制其最高極限位 置，它還可以有多種別的結(jié)構(gòu)形式。
所述的重錘，屬一種輔助加壓機(jī)構(gòu)或驅(qū)動機(jī)構(gòu)，平時(shí)不與鑄造模接觸，需要時(shí)安放在上 加壓塞上面，其作用是用自身重量通過卜.加壓塞向型腔內(nèi)的金屬液施加壓力，其結(jié)構(gòu)可以是 一個(gè)獨(dú)立的零件或構(gòu)件或帶柔索類物件的組合體，重量由所需工藝壓^值確定。
所述的補(bǔ)縮腔，其外端與敞口或澆口相連，內(nèi)端通過內(nèi)澆口與型腔相連，為實(shí)現(xiàn)對壁厚 厚薄懸殊的大型復(fù)雜鑄件的局部加壓補(bǔ)縮的需要，可將補(bǔ)縮腔與柱塞一起傾斜布置或?qū)蓚€(gè) 補(bǔ)縮腔設(shè)計(jì)成互為一定角度的層疊結(jié)構(gòu)，以此改決加壓塞運(yùn)動方向與補(bǔ)縮方向之間的矛盾。
所述的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，包括提供吊升力的掛鉤和限位機(jī)構(gòu)、重錘機(jī)構(gòu)以及輔助加壓裝置。
木發(fā)明的工藝流程可參見圖9所示的工藝流程示意圖。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果
1. 整個(gè)鑄造模浸入金屬液內(nèi)部進(jìn)行澆注，可降低金屬熔液的澆注溫度；
2. 在大氣壓下填充，不會裹入空氣，多澆口澆注也無夾碴和冷隔現(xiàn)象，可以從敞口直接 觀看到金屬液填充后的具休高度，很好地掌握澆注情況；3. 可布置多個(gè)澆U，布置多個(gè)上、下加壓裝置和/或傾斜的加壓裝置，實(shí)現(xiàn)突變部位局 部加壓補(bǔ)縮，消除補(bǔ)縮死角，可使大型復(fù)雜鑄件的鑄造變得簡單和容易；
4. 在大氣壓下澆注，在所需工藝壓力下充型、補(bǔ)縮、凝固，填充平穩(wěn)，金屬液有更高的 工藝收縮率，鑄件輪廓清晰度更高；
5. 上、下雙向或多向卨壓加壓補(bǔ)縮，能很好地解決順序補(bǔ)縮問題，比單向低壓加壓補(bǔ)縮 效果史好，鑄件的至密度更高，成品率更高， ，
6. 壓力可達(dá)低壓鑄造壓力((U5MPa)的5 50倍甚至更高，由于壓力大大提高，還有以下優(yōu)點(diǎn) 1)減少鑄件氣孔、針孔缺陷，(2)改善鑄件的表面質(zhì)量，(3)可明顯減少大型復(fù)雜鑄件凝固 時(shí)的熱裂傾向，(4).可減少凝固時(shí)間20% 25%以上，相應(yīng)地減少了凝固期內(nèi)的變質(zhì)衰退現(xiàn)象， 其晶粒也有所細(xì)化。
7. 充型、補(bǔ)縮、凝固過程伴隨鑄造模起吊過程一同進(jìn)行，縮短了鑄造時(shí)間，且可以多模 輪鑄，提高生產(chǎn)率；
8. 整個(gè)鑄造模浸入水中冷卻，冷卻速度快，鑄件晶粒更細(xì)，機(jī)械性能和力學(xué)性能更好， 鑄件質(zhì)量更高，鑄件材料的抗拉強(qiáng)度提高10 50%以匕伸長率提高25 50%以上；
9. -模具備多種功能，壓力可由重力和吊升力提供，在起吊中產(chǎn)生，壓力值可以任意大， 省掉了升液管，省掉了低壓鑄造機(jī)，(重力加壓式鑄造模)省掉了外加壓力源及液面控制系統(tǒng)， 也省掉了鑄造機(jī)的日常維護(hù)工作，節(jié)省能源，生產(chǎn)場地也隨之減小，鑄件成本大大降低；
10. 對操作工人素質(zhì)要求不高，正品率高，操作簡單。
總的來說，本發(fā)明解善了澆注問題、壓力值問題、冷卻問題，還解決了多方向多部位加 壓補(bǔ)縮和/或局部加壓補(bǔ)縮問題，本發(fā)明鑄造的鑄件，工藝收縮率更高，至密度更高，成品率 更高，鑄件機(jī)械性能更好，且鑄造速度更快，更節(jié)省能源，操作更簡單，投入資金更少，鑄 造成本更低。本發(fā)明幾乎可以取代低壓鑄造，也可在很大范圍內(nèi)取代離心鑄造、振動鑄造、 丄七.力鑄造、重力鑄造等各種現(xiàn)行鑄造方法;它適用于各種復(fù)雜薄殼鑄件如汽車、摩托車的缸體 和輪轂的鑄造，可快速地鑄造出高質(zhì)量的電動機(jī)鑄鋁轉(zhuǎn)子，可以輕松地鑄造出現(xiàn)行鑄造技術(shù)深感為難的特大型的薄壁鋁合金鑄件如直徑800mm、長6m、壁厚6 8mmc以上的巡航導(dǎo)彈艙 體。本發(fā)明已將鑄造技術(shù)提高到了一個(gè)新的水平，它將在鑄造范圍內(nèi)遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先國際先進(jìn)水平。
以下結(jié)合附圖按常規(guī)操作過程對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明
圖1 圖6是本發(fā)明用吊升力與鑄造模重力做動力時(shí)，整個(gè)鑄造工藝過程的剖面示意圖 圖1是鑄造模開始浸入金屬液內(nèi)部進(jìn)行澆注的示意圖； 圖2是填充完畢示意圖； . 圖3是下加壓塞被抬升后將鑄造模下部進(jìn)行密封的示意圖； 圖4是裝上上加壓塞并轉(zhuǎn)動限位裝置限制其最高位置示意圖5是裝上正極并將鑄造模吊離熔池;r、意圖6是鑄造投浸入水中激冷示意圖7是輔助加壓裝置(電磁力)做加壓動力的鑄造模叢剖面結(jié)構(gòu)示意圖8是圖7的N-N橫切剖面示意圖9是工藝流程示意圖IO是兩個(gè)補(bǔ)縮腔設(shè)計(jì)成互為一定角度的層疊結(jié)構(gòu)的示意圖；' 圖11是加壓裝置和補(bǔ)縮腔傾斜布置示意圖12是在上模上設(shè)置封閉補(bǔ)縮腔(有排氣裝置)的鑄造模示意圖13是在上模上設(shè)置敞開補(bǔ)縮腔的鑄造模示意圖
附圖標(biāo)記
l.上加壓塞、2.敞口、 3.固定吊環(huán)、4.上模、5.下補(bǔ)縮腔、6.澆U、 7.橫檔、8.金屬 液、9.下加壓塞、IO.下模、11熔池(坩蝸)、12.型腔、13.上補(bǔ)縮腔、14.抬升機(jī)構(gòu)、 15活動吊環(huán)、16限位機(jī)構(gòu)、17.重錘、18.水、19.驅(qū)動機(jī)構(gòu)(電磁鐵)、20.上橫檔。
具體實(shí)施方式
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本鑄造模結(jié)構(gòu)簡單，具體結(jié)構(gòu)前面已作過介紹，以下結(jié)合操作過程闡述具體實(shí)施方式
。
本發(fā)明的操作過程包括以下步驟
1.準(zhǔn)備工作，
a. 熔煉金屬液，對于人型鑄造模，應(yīng)將金屬液置于相應(yīng)大小的熔池內(nèi)并進(jìn)行保溫，(以 鋁合金為例)保溫溫度可以比常規(guī)低壓鑄造低10 3(TC'，金屬液--般控制在690 715'C之間，
b. 與常規(guī)低壓鑄造同樣條件預(yù)熱鑄造模、涂涂料，
c. 完成鑄造模組裝工作并將鑄造模外部也涂上涂料；
2..用吊具或行車上的掛鉤鉤住鑄造模上的固定吊環(huán)3，將鑄造模慢慢浸入金屬液8內(nèi) 部，下降速度在0.05 0.2 m/s之間，下加壓9塞因自重而離開饒U 6—定距離，隨著鑄造 模的下降，其型腔12 Ik逐步浸入金屬液8內(nèi)部，金屬液8在大氣壓下或者說在無壓力狀態(tài)下 通過澆口 6依次填充下補(bǔ)縮腔5、型腔12、上補(bǔ)縮腔13和敞口 2的一部分，直至固定吊環(huán)3 擱在熔池ll邊緣上或?qū)Ｓ脭R架上，鑄造模不再下降，從敞口 2觀看金屬液面是否位于規(guī)定的 位置，適當(dāng)調(diào)整鑄造模與金屬液面的相對高度，達(dá)到要求后，松開吊具或掛鉤，完成澆注工 作，如圖i和圖2所示；
啟動加壓裝置，以下分兩種情況敘述操作過程，
其一，(對-尸一般大小的鑄件,可以采用吊升力和重力做動力驅(qū)動加壓裝置)啟動抬升機(jī) 構(gòu)14將活動吊環(huán)15連同橫檔7及下加塞9抬升一定高度，具體操作是，用行車掛鉤鉤住活 動吊環(huán)15將其吊^一定高度，將相應(yīng)厚度的鐵板墊在上模4與活動吊環(huán)15的支承處之間，再 松開行車掛鉤，讓下加壓塞9的配合部分與澆口 6進(jìn)入配合狀態(tài)(此舉實(shí)際上可以有多種操 作方式)，從而將鑄造模下部進(jìn)行密封，如圖3所示；
4. 將上加壓塞1放入敞口 2中與之配合以密封住鑄造模上部，轉(zhuǎn)動限位機(jī)構(gòu)16使其工 作部分擋在上加壓塞1的上面，限制上加壓塞1的最高極限位置(此舉實(shí)際有多種操作方式)， 以防止受壓后的金屬液將其沖出敞口而失壓，如圖4所示；
5. 在上加壓塞].上裝上重錘17，以便在起吊過程中向型腔中的金屬液施壓，用吊具或增力杠桿(此增力杠桿是一種另外的增力裝置，與本專利關(guān)系不大)鉤住活動吊環(huán)15將鑄造模 吊離熔池]l，由于吊升力與鑄造模重力以及重錘17的重力作用，上、下加壓塞l、 9就在起 吊中從上、下兩個(gè)方向同時(shí)向型腔12中的金屬液施加壓力，其壓力值由工藝要求確定，可通 過改變重錘i7重量或增力'杠桿的力點(diǎn)位置實(shí)現(xiàn)，型腔12中的金屬液就在所需壓力下進(jìn)行雙 向充型、補(bǔ)縮、凝固過程，如圖5所示；
6. 將鑄造模除除浸入水18中激冷，進(jìn)一步細(xì)化鑄件晶粒，提高鑄件的機(jī)械性能和力學(xué) 性能，如圖6所示；
7. 打開鑄造模即可得到高質(zhì)量的鑄件。
其二，用輔助加壓裝置加壓的操作方法(以電磁力加壓為例)，鑄造模結(jié)構(gòu)不同的地方是 在上加壓塞]上固定上橫檔20，在上橫檔20與活動吊環(huán)15之間設(shè)置安裝電磁鐵19的位置。 在完成圖1和圖2所示的燒注工作后； —
1. 啟動抬升機(jī)構(gòu)14,密封住鑄造模下部；
2. 將帶上橫檔20的上加壓塞1放入敞口 2中，用掛鉤鉤住電磁鐵19將其安裝在上橫檔 20與活動吊環(huán)15支承處之間，松開掛鉤，啟動電磁鐵19，將上、下加壓塞l、 9同時(shí)壓向型 腔12，達(dá)到對型腔12內(nèi)的金屬液進(jìn)行加壓的目的，如圖7和圖8所示，或如圖10和圖11 所示；
3. 用掛鉤鉤住活動吊環(huán)15或固定吊環(huán)3，將鑄造模吊離熔池ll，'型腔12內(nèi)的金屬液就 于起吊中在所需壓力下進(jìn)行充型、補(bǔ)縮、凝固過程；
4. 將鑄造模除除浸入水18中激冷，進(jìn)一步細(xì)化鑄件晶粒，提高鑄件的機(jī)械性能和力學(xué) 性能(可參見圖6);
5. 打開鑄造模即可得到高質(zhì)量的鑄件。 其它實(shí)施例大同小異，有的已做過簡單介紹，不再細(xì)述。
權(quán)利要求
1. 一種新的鑄造方法，其特征在于將設(shè)有加壓裝置的鑄造模浸入金屬液(8)內(nèi)部進(jìn)行澆注，燒注完畢將鑄造模吊離金屬液，利用吊升力與鑄造模重力做動力和/或其它形式的動力驅(qū)動加壓裝置加壓，型腔(12)內(nèi)的金屬液于起吊中在所需壓力下進(jìn)行充型、補(bǔ)縮、凝固。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的鑄造方法，其特征在于該鑄造方法可分為三種具體情況 其一,對一般鑄件,鑄造模上只設(shè)一套上、下加壓裝置，讓型腔(12)內(nèi)金屬液在上、下雙向壓力下充型、補(bǔ)縮、凝固，其二，對形狀復(fù)雜壁厚厚薄懸殊的的大型鑄件，鑄造模上設(shè)多套上、下加壓裝置和/或傾 斜布置的加壓裝置，讓型腔(12)內(nèi)金屬液在多向壓力下充型、補(bǔ)縮、凝固；其三,對要求不高的鑄件，鑄造模上只設(shè)下加壓裝置,不設(shè)上加裝置，讓型腔(12)內(nèi)金屬 液在單向壓力下充型、補(bǔ)縮、凝固，或在無壓力下充型、補(bǔ)縮、凝固。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄造方法，其特征在于鑄造模吊離熔池(11)進(jìn)行凝固過程 后，將鑄造模浸入水中激冷，進(jìn)一步提高鑄件機(jī)械性能。
4. 一種用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述鑄造方法的鑄造模，接合熔池(11)或坩堝，所述鑄造 模由上模(4)和下模(10)構(gòu)成，上模(4)與下模(10)之間有固定機(jī)構(gòu)，型腔(12)位 于上模(4)與下模(10)之間，其特征在于鑄造模上設(shè)有由柱塞孔與柱塞構(gòu)成的加壓 裝置，加壓裝置的數(shù)量以及布置方向和部位可按需要確定；柱塞孔與型腔(12)相連通， 柱塞外端直接或間接聯(lián)接驅(qū)動機(jī)構(gòu)。 -
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的鑄造模，其特征在于所述下模(10)有柱塞孔，該柱塞孔為 澆口 (6)，澆口 (6)經(jīng)過下補(bǔ)縮腔(5)和內(nèi)澆口與型腔(12)相連通，澆口 (6)對應(yīng) 的柱塞為下加壓塞(9)，下加壓塞(9)固定在橫檔(7)上，橫檔(7)聯(lián)接活動吊環(huán)(15)， 橫檔(7)或活動吊環(huán)(15)與鑄造模之間有定位機(jī)構(gòu)，活動吊環(huán)(15)聯(lián)接驅(qū)動機(jī)構(gòu)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的鑄造模，其特征在于活動吊環(huán)(15)的支承處與上模(4)之 間有抬升機(jī)構(gòu)(14)。 .
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的鑄造模，其特征在于所述上模(4)有柱塞孔，該柱塞孔為敞 口 (2)，敞口 (2)經(jīng)過上補(bǔ)縮腔(13)和內(nèi)澆口與型腔(12)相連通，敞口 (2)對應(yīng)的 柱塞為上加壓塞(1)，上加壓塞(1)外端連接驅(qū)動機(jī)構(gòu)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的鑄造模，其特征在于，所述上加壓塞(1)與上模(4)之間有 限位機(jī)構(gòu)(16)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4或5或7所述的鑄造模，其特征在于所述的柱塞與柱塞孔精密配合， 其配合間隙為0 1毫米。
10. 根據(jù)權(quán)利要求4或5或7所述的鑄造模，其特征在于與柱塞孔相連的補(bǔ)縮腔可設(shè)計(jì)成互為一定角度的層疊結(jié)構(gòu)或與加壓裝置一起傾斜布置。
全文摘要
一種新的鑄造方法，將帶加壓裝置的鑄造模浸入金屬液(8)內(nèi)部進(jìn)行澆注，利用吊升力與鑄造模重力或其它動力驅(qū)動加壓裝置加壓，型腔(12)內(nèi)的金屬液于起吊中在所需壓力下充型、補(bǔ)縮、凝固，再將鑄造模浸入水中激冷，提高鑄件機(jī)械性能。鑄造模的上模、下模(4、10)上設(shè)有柱塞孔，柱塞孔經(jīng)過補(bǔ)縮腔與型腔(12)連通；補(bǔ)縮腔可在鑄件厚薄突變部位傾斜布置，柱塞上連接驅(qū)動機(jī)構(gòu)，與柱塞孔配合，在驅(qū)動機(jī)構(gòu)的作用下向型腔(12)內(nèi)的金屬液加壓，可讓鑄件在單向、雙向、多向高壓加壓下充型、補(bǔ)縮、凝固。適用鑄造各種復(fù)雜鋁合金鑄件如汽車發(fā)動機(jī)缸體、輪轂和特大型薄壁鋁合金鑄件如0.8米大、6米長、6～8毫米厚的巡航導(dǎo)彈艙體以及各種普通鑄件的鑄造。
文檔編號B22D23/04GK101422815SQ200710165769
公開日2009年5月6日 申請日期2007年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月2日
發(fā)明者曾奇中 申請人:曾奇中