[發明專利]脫氧鑄造、鋁鑄造和鑄造設備

有效

• 申請號: 01125055.0
• 申請日: 2001-07-31
• 公開（公告）號: CN1400071A
• 公開（公告）日: 2003-03-05
• 發明（設計）人: 伴惠介;荻原晃一
• 申請（專利權）人: 日信工業株式會社
• 主分類號: B22D21/04
• 分類號: B22D21/04
• 代理公司: 上海專利商標事務所
• 代理人: 周承澤

發明背景

本發明涉及脫氧鑄造、鋁鑄造和一種鑄造設備。

已知有許多種鑄造方法，如重力鑄造、低壓鑄造、壓鑄、擠壓鑄造、觸變鑄造。在任何一種鑄造方法中，都要將熔融金屬澆注到鑄造模型的型腔中，固化該金屬成預定形狀。可根據熔融金屬的材料和需鑄造的產品選擇鑄造方法。

許多種類的產品都是鑄造產品。在鑄造形狀復雜或性能高的產品情況下，必須確保型腔中填滿熔融金屬，不會形成鑄造缺陷，達到規定的強度，防止變形，并具有良好的外形。

鋁和鋁合金廣泛用作熔融金屬材料。在鋁鑄造時，鋁易形成氧化膜。由于在熔融鋁的表面形成了氧化膜，熔融金屬的表面張力變得更大，因此降低熔融金屬的流動性和焊接性質，有時還會產生鑄造缺點。為解決這些缺點，已經研究了許多方面的改進，如潤滑劑、澆注方式、澆注速度、澆注壓力。

例如，在重力鑄造和低壓鑄造中，通過涂布絕熱脫模劑，調整澆口排列等，可以減慢熔融金屬的溫度下降，從而抑制因熔融金屬表面形成氧化膜而導致的熔融金屬流動不良、皺縮、冷隔等毛病。在壓鑄中，通過調整澆注速度，澆注壓力、澆口排列等，可以高壓在短時間內填入熔融金屬。在擠壓鑄造中，可在其重力鑄造階段大大提高震顫壓，使氧化膜以破碎和熔化。

然而，常規的鑄造方法存在一些缺點，目前尚沒有很完善的方法。尤其是，熔融金屬接觸鑄造模型型腔內表面時形成的氧化膜，會在產品表面形成裂紋和冷隔現象，氧化膜使熔融金屬不能充分填入模型。在飛機和機動車的鑄件情況，其表面應力和破損部分會嚴重影響安全性等，因此需采用熒光探傷的方式檢驗每個鑄造產品。所以，產品的制造成本必定很高。而且，不能保證產品的質量和可靠性。

不僅在鋁的鑄造，而且在其它材料的鑄造中也會出現氧化膜問題。

發明概述

本發明目的旨在解決熔融金屬表面產生的氧化膜所引起的問題。

本發明的一個目的是提供一種脫氧鑄造的方法，這種方法可以防止在熔融金屬表面形成氧化膜，改善其對鑄造模型型腔內表面的潤濕性，能以高的鑄造效率鑄造出高質量產品。

本發明第二個目的是提供實施上述方法的脫氧鑄造設備。

本發明的脫氧鑄造方法包括下列步驟：

令一種金屬氣體與一種活性氣體起反應形成的脫氧化合物與熔融金屬反應；

使熔融金屬表面上的氧化膜脫氧。

根據熔融金屬選擇用于金屬氣體的金屬。例如，由鎂氣體與氮氣反應形成的氮化鎂(Mg₃N₂)可以用作有效的脫氧化合物，該化合物可使熔融金屬表面形成的氧化膜脫氧。鎂在室溫至高溫范圍穩定，并容易升華。所以，鎂適合用于這種方法。氮化鎂化合物的高脫氧性能，能使熔融金屬表面的氧化膜有效脫氧。

本發明的脫氧鑄造涉及這種方法，即能使熔融金屬表面上形成的氧化膜脫氧，生成純的熔融金屬。所以，在用易形成氧化膜的熔融金屬進行鑄造的情況下，本發明方法能夠使氧化膜有效脫氧，并以純熔融金屬良好地進行鑄造。

通過使熔融金屬表面上的氧化膜脫氧，熔融金屬的表面張力下降，流動性提高，其對鑄造模型型腔內表面的潤濕性也提高。由于是純熔融金屬接觸型腔的內表面，它能在鑄造模型中容易流動，即提高了熔融金屬的流動性能，可以確保熔融金屬填入型腔，直到其細小的空間。

在有一種常規鑄造方法中，是使用潤滑劑或絕熱脫模劑來保持鑄造模型在高溫，從而保持熔融金屬的流動性。本發明方法中，熔融金屬的流動性更高，不需要潤滑劑或絕熱脫模劑。因此，鑄造模型的制造和調整更方便，鑄造效率更高。

常規鑄造方法中，對鑄造模型加熱至高溫，用以保持熔融金屬的流動性。將熔融金屬澆注到加熱的鑄造模型中。通過冷卻該模型來使熔融金屬固化。而本發明方法中，熔融金屬的流動性很高，因此不必加熱鑄造模型。所以，熔融金屬可以在短時間內固化，可以快速固化獲得產品，產品的韌性高，可防止產品的變形如縮斑(sink?mark)和伸長，因此產品質量高。鑄造模型可以在室溫下使用。

常規的重力鑄造中，在鑄造模型中形成一補縮冒口，熔融金屬借助其本身重量從補縮冒口引入型腔。本發明中，熔融金屬在鑄造模型中的流動性很高，因此可減少補縮冒口的容積。常規模型中，補縮冒口的容積占模型容積的50-60％。本發明方法中，由于熔融金屬的流動性較高，補縮冒口的容積可減小到只占鑄造模型容積的10-20％。所以，能有效地使用熔融金屬，并使鑄造模型容易制造。通過減小補縮冒口容積，可加速熔融金屬的固化，縮短鑄造周期，提高鑄造效率。而且，本發明中，產品容易和鑄造模型分離，因此能迅速取出產品，提高鑄造效率。