[發明專利]一種金屬基復合材料真空低壓鑄造裝置及鑄造方法

在審

• 申請號: 201711380232.4
• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN108097922A
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 李新雷;介萬奇
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B22D18/04
• 分類號: B22D18/04
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

本發明涉及一種金屬基復合材料真空低壓鑄造裝置及鑄造方法，將熔煉裝置外部增加了承壓室，與攪拌裝置、抽真空功能及相應的氣控系統，不僅可以實現金屬基復合材料的真空熔煉及真空攪拌除氣處理，提高金屬基復合材料熔體的冶金質量，而且在低壓鑄造時可實現熔體持續攪拌，強化了坩堝內金屬基復合材料熔體內懸浮顆粒的對流運動，促進了熔體成分的均勻性，進而保證低壓鑄造時不同時刻進入鑄型型腔的熔體成分均勻一致，從而使所生產的金屬基復合材料構件具有成分均勻、性能優良的特點。并且與真空吸鑄相比，本發明采用的真空低壓鑄造方法適合生產的鑄件類型更為廣泛。

技術領域

本發明屬于鑄造技術領域的裝置和方法，具體涉及一種金屬基復合材料真空低壓鑄造裝置及鑄造方法。

背景技術

常用的生產顆粒增強金屬基復合材料的工藝方法主要有液態工藝、固態法、雙相法以及原位復合法等，其中原位合成的增強顆粒與外加顆粒相比，不但顆粒細小，表面潔凈，而且體系在熱力學上比較穩定，無界面反應，增強效果更明顯因而目前多采用顆粒增強金屬基復合材料如鋁基復合材料、鎂基復合材料來生產復雜鑄件，具有優異的組織性能，應用前景廣闊。但是對一些結構復雜、壁厚差異大和質量要求高的鑄件，采用常規的重力鑄造方法無法滿足復合材料構件的成形要求，需要采用反重力鑄造方法來實現優質鑄件的成形生產。反重力鑄造是一種使合金液在壓差作用下逆重力方向充填鑄型型腔，并在一定壓力下凝固成形的鑄造方法，具有充型速度可控、有利于實現順序凝固和通過澆注系統實現凝固補縮等特點，減少了充型過程中的卷氣、二次氧化夾雜等鑄造缺陷，鑄件組織致密、性能好，是生產優質復合薄壁鑄件的最優方法之一。反重力鑄造按加壓方式不同分為低壓鑄造、差壓鑄造、調壓鑄造和真空吸鑄等。

經對現有技術的文獻檢索發現，中國專利申請號：200510029885.9，發明名稱“鋁基復合材料反重力真空吸鑄成形設備”，該專利所述的設備由熔煉裝置、真空吸鑄裝置和氣路部分構成，其中熔煉裝置中，攪拌器設置在坩堝臺上，保護氣體通道設置在坩堝臺上，真空吸鑄裝置中，密封套、升液管和密封墊圈都設置在隔板上，隔板置于坩堝上的墊板上，模殼固定在模殼固定套內，密封套筒上的真空通道與氣路部分相連；氣路部分中，真空泵通過截止閥與真空罐相連。該設備采用通保護氣體熔化鋁基復合材料，通過攪拌裝置解決復合材料的沉降和團聚問題，采用真空吸鑄方法實現復雜薄壁鋁合金復合材料構件的成形生產。但是該設備無法實現真空熔煉及除氣處理，而這對于一些碳化硅增強鋁基復合材料及鎂基復合材料來說非常重要，熔化時的真空熔煉及真空除氣處理是實現復合材料高性能的重要保證，并且澆注時需要對熔體進行持續攪拌以維持增強相顆粒的均勻性。此外該設備采用真空吸鑄方法成形，存在吸鑄充型動力有限、凝固補縮難等問題，只適合于小型復雜薄壁構件，而無法應用于一些大型及厚壁鑄件的生產。此外，為此，本發明提出了一種金屬基復合材料真空低壓鑄造裝置與方法，可實現金屬基復合材料的真空熔煉及攪拌除氣處理，并能采用真空低壓鑄造成形方法進行優質構件的生產。

發明內容

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種金屬基復合材料真空低壓鑄造裝置及鑄造方法，可對金屬基復合材料的真空熔煉及真空除氣處理，并能進行金屬基復合材料優質構件的反重力液態成形生產。

技術方案

一種金屬基復合材料真空低壓鑄造裝置，包括熔煉裝置、鑄型室裝置和氣路；其特征在于：還包括承壓裝置、升降結構和抽真空氣路；所述承壓裝置包括承壓室1、中隔板12、承壓室氣路接口24和密封結構；所述升降結構包括舉升油缸2、導向桿3和平板4；承壓室1的底部設有舉升油缸2和導向桿3，升油缸2和導向桿3上端設有平板4，承壓室1的上部設有中隔板12，側壁設有承壓室氣路接口24，在中隔板12與承壓室1連接處設有密封結構；熔煉裝置的熔化爐5和內置的坩堝6置于平板4，攪拌結構置于中隔板12上，其石墨攪拌頭7通過中隔板12上的通孔和動密封結構13插入坩堝6內；鑄型室裝置置于中隔板12上，其升液管8通過中隔板12上的通孔插入坩堝6內；所述承壓室氣路接口24與抽真空氣路連接。