[發明專利]一種低壓充型高壓凝固鑄造裝置與鑄造方法

在審

• 申請號: 201711496679.8
• 申請日: 2017-12-31
• 公開（公告）號: CN108326256A
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發明（設計）人: 張花蕊;張虎
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B22D18/04
• 分類號: B22D18/04;B22D18/08;B22D27/11;C22C21/02
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張洪飛

本發明公開了一種低壓充型高壓凝固鑄造裝置與鑄造方法，可用于反重力鑄造機或擠壓鑄造機中；本發明裝置包括帶有型腔的鑄型、金屬熔體升液通道，及可上下移動的分流錐，分流錐在升液階段對金屬熔體起到分流導向以及壓實過濾網的作用，使金屬熔體以層流方式平穩充型。充型結束后，分流錐下行壓住澆口套，形成密封結構，封閉澆口套與模腔的金屬熔體入口。此后對金屬熔體進行高增壓，使金屬熔體在高壓下凝固，壓力范圍可達0.1MPa～160Mpa，避免了縮孔縮松、夾雜夾渣等缺陷。同時對分流錐形狀進行了結構優化設計，保證了金屬熔體低壓可控穩定充型和高壓凝固成型。加壓機構對型腔內的金屬熔體施加的同時升液通道內的金屬熔體不會形成凝殼，延長了設備使用壽命。

技術領域

本發明涉及鑄造技術領域，尤其是涉及一種可實現低壓可控充型、高壓凝固成型的鑄造裝置與鑄造方法。

背景技術

輕量化是燃油汽車節能減排、新能源汽車降耗增程的最重要途徑之一，以鋁合金等輕量化材料代替傳統的鋼鐵材料，已成為汽車設計更新換代的必然選擇。用于汽車上的鋁合金可分為鑄造鋁合金和變形鋁合金，鑄造鋁合金占據主導，占汽車用鋁量的80％左右，主要用于制造發動機、離合器殼體、車輪、底盤件等零部件。隨著鑄造技術的發展，更多的零部件采用低壓鑄造、差壓鑄造、調壓鑄造等反重力鑄造方法，以及擠壓鑄造等方法成型。

低壓鑄造、差壓鑄造、調壓鑄造等反重力鑄造方法的基本原理是用低壓氣體驅動坩堝或保溫爐內的金屬熔體，使其通過升液管上升并進入模具型腔，充型結束后用低壓氣體通過坩堝讓鑄型內金屬熔體完成在壓力作用下的凝固和補縮。在充型階段需要金屬熔體盡可能平穩地填充鑄型，以避免紊流卷氣帶來的氣孔和夾雜缺陷；而在充型完成以后，則希望盡可能增加鑄型內壓力以避免或減少由于金屬熔體收縮導致的縮孔縮松等鑄造缺陷。而在現有技術中，充型結束后的增壓通常仍是采用坩堝或保溫爐內的低壓氣體加壓，壓力以坩堝內金屬熔體－升液管內金屬熔體－型腔內金屬熔體的方式傳遞，因而不可能大幅地增加凝固階段的壓力。

鑄造過程中結晶增壓壓力與鑄件結構、合金特性等因素有關，金屬型低壓鑄造中增壓壓力一般為0.0025～0.075MPa，差壓鑄造一般取0.3～1.0MPa，對于共晶合金的差壓鑄造一般取0.3～0.4MPa(鄧宏運等，特種鑄造生產實用手冊，2015年4月第1版，P388，P396)。相比于低壓鑄造，差壓鑄造及調壓鑄造等方法提高了補縮和凝固壓力，但補縮和凝固壓力增加程度仍然不夠，通常小于1.0MPa，導致鑄件的致密度和強度以及韌性仍然達不到令人滿意的程度。隨著對鑄件的精密化、薄壁化、輕量化和省力化要求越來越高，要鑄造真正高質量的鑄件，如何同時滿足以下兩個基本條件：(1)能讓金屬熔體平穩填充鑄型；(2)讓鑄型內金屬熔體在很高壓力下完成補縮和凝固，一直是困擾鑄造界的難題。而且過高的結晶壓力會給設備結構帶來很多困難(鄧宏運等，特種鑄造生產實用手冊，2015年4月第1版，P396)。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了一種可實現低壓可控充型、高壓凝固成型的鑄造裝置與鑄造方法。

本發明設計的一種低壓充型高壓凝固鑄造裝置，包括有保溫爐、升液管、模板、模具、保溫杯、澆口套、過濾網、分流錐、加壓機構、分流錐驅動裝置、加壓板、模腔、加壓驅動裝置；