[发明专利]一种低压增压铸造机用低压充型高压凝固的铸造装置与铸造方法

说明书

本发明公开了一种可用于低压及低压增压铸造机的低压可控充型、高压凝固成型的铸造装置与铸造方法。所述该装置包括铸型、金属熔体升液通道，及可上下移动的分流锥，分流锥在升液阶段对金属熔体起到分流导向以及压实过滤网的作用，使金属熔体以层流方式平稳充型。充型结束后，分流锥下行形成密封结构，封闭浇口套与模腔的金属熔体入口。此后对金属液进行高增压，使其在高压下凝固，避免了缩孔缩松、夹杂夹渣等缺陷。同时对分流锥形状进行了优化设计，保证了金属熔体低压可控稳定充型和高压凝固成型。本发明可用于壳体类、框架类、桶体类铸件的铸造，与传统低压铸造相比，强度可以提高10～50％，延伸率可提高30～90％。

技术领域

本发明涉及铸造技术领域，尤其是涉及一种可用于低压增压铸造机的低压可控充型、高压凝固成型的铸造装置与铸造方法。

背景技术

轻量化是燃油节能减排、降耗增程的最重要途径之一，以铝合金、镁合金等轻量化材料代替传统的钢铁材料，已成为航空航天、高铁、汽车等领域关键部件设计更新换代的必然选择。大型薄壁复杂关键构件的整体精密铸造已成为轻量化材料结构件制造技术的发展趋势，低压铸造技术具有少余量、无余量成型加工、金属液浇注速度可控、金属液层流成型、生产效率高、应用范围广等优点，日益受到铸造界的广泛关注。

低压铸造的基本原理是用低压气体驱动坩埚或保温炉内的金属熔体，使其通过升液管上升并进入模具型腔，充型结束后用低压气体通过坩埚让铸型内金属熔体完成在压力作用下的凝固和补缩。低压铸造工艺过程可由作用在金属液表面的压力-时间曲线来反映。典型的砂型低压铸造压力-时间曲线包括升液、充型、结壳增压、结壳保压、结晶增压、结晶保压和卸压七个阶段。金属型低压铸造与砂型低压铸造由于铸型材料的不同，一般省去结壳阶段。在充型阶段需要金属熔体尽可能平稳地填充铸型，以避免紊流卷气带来的气孔和夹杂缺陷；而在充型完成以后，则希望尽可能增加铸型内压力以避免或减少由于金属熔体收缩导致的缩孔缩松等铸造缺陷。

而在现有技术中，低压充型结束后的增压通常仍是采用坩埚或保温炉内的低压气体加压，压力以坩埚内金属熔体-升液管内金属熔体-型腔内金属熔体的方式传递，因而不可能大幅地增加凝固阶段的压力。金属型低压铸造中增压压力一般为0.0025～0.075MPa(邓宏运等，特种铸造生产实用手册，2015年4月第1版，P388)。但该压力下金属液的补缩程度仍然不够，导致铸件的致密度、强度以及韧性仍然达不到令人满意的程度。

随着对铸件的精密化、薄壁化、轻量化和省力化要求越来越高，如何进一步提高铸件的质量，尤其是针对结构复杂截面厚度变化大的壳体类铸件、尺寸大内部流动通道长的框架类铸件、以及具有较大平面和大曲面的桶体类铸件的低压铸造生产，如何同时满足上述两个基本条件：(1)让金属熔体平稳填充铸型；(2)让铸型内金属熔体在很高压力下完成补缩和凝固，已成为制约铸件性能进一步提高的瓶颈。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种可用于低压铸造机或低压增压铸造机的低压可控充型、高压凝固成型的铸造装置与铸造方法。

本发明完整的技术方案包括：

一种可用于低压铸造机或低压增压铸造机的低压充型高压凝固铸造装置，包括：保温炉、升液管、模板、模具、保温杯、浇口套，分流锥，加压机构，分流锥驱动装置，加压板，模腔，加压驱动装置；

所述保温炉内存有金属熔体，所述模具包括上模和下模，所述上模和下模之间形成模腔，所述模板包括上模板和下模板，下模安装于下模板上，上模安装于上模板上，所述升液管位于保温炉内，并通过保温杯浇口套连通模腔，分流锥位于模腔内，正对浇口套与模腔的金属熔体入口处，在升液阶段对铝液起到分流导向以及压实过滤网的作用。在加压驱动装置连接驱动加压板，加圧板连接带动加压机构，加压机构位于模具上，所述分流锥可在分流锥驱动装置驱动下实现上下移动，能够在将浇口套与模腔连接的金属熔体入口封闭或开启；