[发明专利]潜流铸造方法

说明书

技术领域

本发明属于铸造技术领域，涉及一种潜流铸造方法。

背景技术

铸造分为砂型铸造和特种铸造两大类。砂型铸造是以型砂为主要造型材料制备铸型的铸造工艺方法，特种铸造是除砂型铸造以外其它铸造方法的总称，常用的特种铸造方法有压力铸造、熔模铸造、离心铸造、消失模铸造等。

发明内容

本发明提供了一种基于潜流铸造技术制作铸件的方法。

本发明的技术方案包括以下步骤：

步骤1：绘制铸型的三维CAD模型，沿垂直于重力方向对铸型型腔进行分层切片，计算并存储每层切片的层厚、上表面截面积、体积；绘制浇包的三维CAD模型，沿垂直于重力方向对浇包内腔进行分层切片，计算并存储每层切片的层厚、上表面截面积、体积。分层的切片越薄、层数越多，则后续计算精度越高，但分层时间增加。

步骤2：设定浇注参数，包括浇包内待浇金属液重量W0及密度ρ、浇注管长度L管、浇注管口内径D管、充型开始时浇注管口距型腔底部的高度H0、充型过程浇注管口潜入液面深度H潜、监控时间T监、重量误差允许值α等。

步骤3：根据步骤2设定的浇注参数，对步骤1中铸型的充型过程进行计算，得到以下结果：从开始充型到液面到达浇注管口的时间TH0、从液面到达浇注管口到液面淹没管口深度为H潜的时间TH潜、为保证浇注管口潜入液面深度稳定在H潜浇注管或铸型的位移-时间关系。

步骤4：根据步骤1中铸型的三维CAD模型制作铸型；根据步骤2相关参数，设置系统的初始状态；

步骤5：将浇包上用于调节流量的塞杆开启，浇注管开始浇注、铸型内液面上升。根据步骤3计算所得结果，调控浇注管或铸型的位移，以使充型过程中浇注管口潜入液面深度稳定在H潜。

铸型充型时，每隔时间T监，将铸型内金属液重量的测量值W测与计算值W计进行比较，若│W测-W计│秤>α，通过调节流量、调整浇注管位移或调整铸型的位移至│W测-W计│<α。

步骤6：充型完成后，取出浇注管。待铸件完全凝固冷却后，将铸型打开把铸件取出。

本发明的效果和益处是：

(1)潜流铸造是一种新的铸造方法，充型过程液面平稳、流速可控，可以有效降低由于充型状态不好而产生的砂眼、气孔、夹渣等铸造缺陷；铸件在凝固时可形成上热下冷的温度场，有利于铸件的补缩，提高铸件质量。

(2)浇注系统结构简单，不需要设计复杂的浇道，只需要一根“浇注管”即可实现金属液平稳充入铸型。

(3)铸件材质及尺寸限制小，广泛适用于黑色及有色金属，铸件形状可以很复杂。

(4)铸型材料选材广泛，型砂、芯砂、金属、陶瓷等均可，铸型尺寸不受限制，适用性好、实用性强。

具体实施方式

本发明提供一种基于潜流铸造技术制作铸件的方法：

步骤1：绘制铸型的三维CAD模型，沿垂直于重力方向对铸型型腔进行分层切片，计算并存储每层切片的层厚、上表面截面积、体积；绘制浇包的三维CAD模型，沿垂直于重力方向对浇包内腔进行分层切片，计算并存储每层切片的层厚、上表面截面积、体积。分层的切片越薄、层数越多，则后续计算精度越高，但分层时间增加。

步骤2：设定浇注参数，包括浇包内待浇金属液重量W0及密度ρ、浇注管长度L管、浇注管口内径D管、充型开始时浇注管口距型腔底部的高度H0、充型过程浇注管口潜入液面深度H潜、监控时间T监、重量误差允许值α等。

步骤3：根据步骤2设定的浇注参数，对步骤1中铸型的充型过程进行计算，得到以下结果：从开始充型到液面到达浇注管口的时间TH0、从液面到达浇注管口到液面淹没管口深度为H潜的时间TH潜、为保证浇注管口潜入液面深度稳定在H潜浇注管或铸型的位移-时间关系。

步骤4：根据步骤1中铸型的三维CAD模型制作铸型；根据步骤2相关参数，设置系统的初始状态；

步骤5：将浇包上用于调节流量的塞杆开启，浇注管开始浇注、铸型内液面上升。根据步骤3计算所得结果，调控浇注管或铸型的位移，以使充型过程中浇注管口潜入液面深度稳定在H潜。

铸型充型时，每隔时间T监，将铸型内金属液重量的测量值W测与计算值W计进行比较，若│W测-W计│秤>α，通过调节流量、调整浇注管位移或调整铸型的位移至│W测-W计│<α。

步骤6：充型完成后，取出浇注管。待铸件完全凝固冷却后，将铸型打开把铸件取出。