[发明专利]用于轮盘类工件的铸造装置及其铸造方法

说明书

技术领域

本发明涉及铸造装置及方法，特别涉及一种用于轮盘类工件的铸造装置及其铸造方法。

背景技术

易氧化镁合金被广泛用于高压铸造生产。传统的高压铸造只有一个压射头，因而由充模到凝固的整个过程中的加压和保压只能通过压射头一处来实现。由于这样的原因，镁合金的高压铸造以薄壁零件为主，无法生产需要多处补缩的铸件。这样就显着降低了壁厚差别较大的产品的机械力学性能，限制了镁合金的应用范围。在整个镁合金的铸造过程中，从融化到凝固必须在保护气氛或者真空条件下完成以避免氧化，现有的铸造方法大多数不适合镁合金的铸造。目前有关金属模重力铸造镁合金专利技术多数具有设备复杂、操作困难等缺点，以至于应用有限(比如澳大利亚的T-Mg技术)。也有一种适用于轮盘类产品的真空高压铸造技术。但其存在明显缺点：断环形横浇道过长造成压力损失严重，导致轮辐和轮缘等强度要求较高的部位充填不足，并且，补压柱塞磨损严重，真空密封效果不理想，因而成品率低。

高压铸造本身有一个明显的缺陷，就是充模速度过快产生大量的气体和氧化物夹杂，因而高压铸造产品不能经过热处理来提高产品性能，产品主要用于装饰性和强度不高的应用领域。真空压铸是一种降低氧化物和气体夹杂的方法，并且在小件产品的压铸领域取得明显的效果。至今为止，真空压铸面临一个难以克服的技术难题，就是由于真空通道的堵塞问题而造成的无法使用大口径的真空通道来快速排除大体积模腔内的空气，并且在不堵塞真空通道的情况下快速封闭真空通道。目前，有一种采用外驱动力控制的柱塞来实现真空通道的开闭并同时为铸件提供补缩压力的方法。然而该方法柱塞磨损问题严重，密封效果不理想。

鉴于现有技术中存在的由于气体夹杂和氧化物夹杂不理想而导致合金铸件性能低的缺陷，人们需要一种改进的铸造装置和方法以便获得气体夹杂和氧化物夹杂低的致密的镁合金铸件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于轮盘类工件的铸造装置及其铸造方法，其能够获得气体夹杂和氧化物夹杂少的致密的镁合金铸件。

根据本发明的第一方面，提供一种用于轮盘类工件的铸造装置，包括：浇注系统，其中具有模腔，模腔中具有轮缘部位、轮辐部位及轮芯部位；设置在模腔中轮缘部位的外周的双流道，每个流道具有半环形结构并具有用于注入熔体的入口；用于容纳熔体的压室，其具有浇注口，压室与双流道的入口连通；设置在压室内可往复移动的压射冲头；及多个内浇口，其分别设置在模腔中位于各个轮辐部位之间的轮缘部位与流道之间的位置，与双流道连通；抽真空系统，其具有设置在模腔最后充填的轮芯部位的大孔径的真空通道、设置在真空通道另一端的真空泵以及设置在真空通道中的真空阀；以及补压系统，其具有补压杆，设置在模腔的轮芯部位与真空通道的开口处，补压杆的向前移动，用于对模腔中充填的熔体进行补压，并且将真空通道关闭，辅助封闭真空通道。

在上述的铸造装置中，抽真空系统还具有设置在真空泵和真空阀之间的真空罐及设置在真空通道与真空阀之间的过滤器。

在上述的铸造装置中，真空阀与压射冲头联动，压射冲头封闭模腔和流道的向前移动与真空阀的打开联动。

在上述的铸造装置中，真空阀与补压杆联动，补压杆的向前移动与真空阀的关闭联动。

在上述的铸造装置中，还设置有用于驱动补压杆的增压缸。

在上述的铸造装置中，在模腔中壁厚较大的部位还设置有分体式补压杆。

根据本发明的第二方面，提供一种实施上述铸造装置的铸造方法，其中包括：将熔体通过浇注口注入压室内；将压射冲头在压室内向前移动以封闭模腔和流道后，打开真空阀，对模腔抽真空；将压射冲头以低压射速度继续向前移动，使熔体以小的充模速度在双流道中并通过各内浇口依次向模腔中的轮缘部位、轮辐部位及轮芯部位充模，首先填充轮缘部位，并且交汇于轮辐部位末端，之后逐渐填充轮辐部位，并最后汇聚于轮芯部位；在充模即将完成时关闭真空通道；以及在充模完成后，使压射冲头保持高压的同时通过补压杆对熔体进行压力补缩并使熔体在压力下凝固。

在上述的铸造方法中，在压射冲头封闭模腔和流道后，在压射冲头不停顿或者短暂停顿的情况下，利用大口径的真空通道，短时间内使模腔达到设定的真空度。

在上述的铸造方法中，在采用小的充模速度充模时，使合金熔体流切面基本与流道切面相一致，使合金熔体的前沿以平面充模的模式，在较小的紊流条件下完成充模，并且使夹杂被合金熔体前沿推入到轮芯部位的顶端。

在上述的铸造方法中，在充模即将完成时真空通道的关闭，是通过关闭真空阀以及通过使补压杆向前移动封闭真空通道的开口实现的，以避免真空通道的堵塞。