專(zhuān)利名稱(chēng)：低壓鑄造方法及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鑄造技術(shù)，特別提供了一種低壓鑄造方法(尤其是涉及鎂 合金鑄造)及設(shè)備。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，鎂合金具有諸多傳統(tǒng)常規(guī)材料所不具備的突出優(yōu)點(diǎn)重 量輕，其密度約為1.78 1.82，是鋁合金的64%,鋼的23%;比強(qiáng)度和剛 度好；鎂合金同時(shí)具有良好的吸收震動(dòng)的能力；另外，鎂合金還有高的導(dǎo) 熱率、無(wú)毒性、無(wú)磁性、對(duì)電磁干擾屏蔽能力強(qiáng)等。鎂合金的這些特點(diǎn)能 很好滿足航空航天和軍工產(chǎn)品對(duì)減重、吸噪、減震、防輻射的要求。同時(shí)， 鎂合金在汽車(chē)、電子電器、信息通訊等領(lǐng)域也正在獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。 低壓鑄造是適合于生產(chǎn)高質(zhì)量鎂合金鑄件的適合方法。采用低壓鑄造方法 生產(chǎn)鎂合金鑄件有如下優(yōu)點(diǎn)1)充型平穩(wěn)，可以有效減少鎂的氧化，氣體 含量大大減少，鑄件的氧化夾雜和氣孔率非常的低；2)在壓力下結(jié)晶,鑄件 疏松減少,致密性好，適合耐壓鑄件；3)充型能力強(qiáng)，能鑄更薄，更復(fù)雜的 鑄件；4)同重力鑄造鑄件比，低壓鑄造鎂合金件尺寸精度高，所需后續(xù)加 工少；5)鑄件力學(xué)性能，特別是抗疲勞性能，顯著優(yōu)于重力鑄造鑄件；6) 可以采用自動(dòng)化控制，批量生產(chǎn)重復(fù)性好。
鎂合金低壓鑄造工藝設(shè)備的開(kāi)發(fā)是在鋁合金低壓鑄造工藝設(shè)備的基礎(chǔ) 上進(jìn)行的。鎂合金與鋁合金鑄造工藝的最大不同是鎂液極易氧化、燃燒。 鎂液與空氣中的氧、水蒸氣或水接觸，都會(huì)發(fā)生劇烈反應(yīng)，甚至爆炸。鎂液在空氣中表面生長(zhǎng)的氧化膜疏松多孔，沒(méi)有防護(hù)作用。 一但暴露于空氣 中，其表面氧化膜首先激增，接著劇烈燃燒，發(fā)出白光。因此，在熔煉和 鑄造過(guò)程中鎂液表面必須很好地保護(hù)。鎂合金低壓鑄造設(shè)備的設(shè)計(jì)必須考 慮防燃保護(hù)問(wèn)題。
現(xiàn)今國(guó)外鎂合金熔煉中廣泛采用的生產(chǎn)技術(shù)是含SF6的混合氣體保護(hù) 熔煉技術(shù)。SF6混合氣體保護(hù)熔煉具有如下特點(diǎn)a. SFe是一種無(wú)毒、無(wú)味、 化學(xué)惰性很強(qiáng)的氣體，對(duì)人體不會(huì)造成直接危害；b.SFe氣體用量較少， 通常與空氣、C02等氣體混合使用，在SFe+C02+空氣的混合氣體中，只 要加入少量的SF6就能起到保護(hù)作用,，因此成本低；cSF6不會(huì)對(duì)鎂液產(chǎn)
地降低鎂合金鑄件的腐蝕速率，提高耐蝕性能。
SFe連同空氣一起作用于合金液表面，會(huì)形成一種和合金液暴露于空氣 中所形成的氧化鎂完全不一樣的改性氧化鎂薄膜，其間混入了少量的致密 度大的MgF2。這一層薄膜是有金屬色澤、致密、連續(xù)的，可以阻止鎂合金 液的進(jìn)一步氧化而獲得了保護(hù)能力。但它只能維持幾分鐘，故混合氣體要不 間斷地供應(yīng)。
現(xiàn)有技術(shù)中，鎂合金低壓鑄造充型及防燃保護(hù)方法有
1)氣壓充型，坩堝加壓法這是早期鎂合金低壓鑄造比較普遍使用的
方法。例如專(zhuān)利文獻(xiàn)JP4084657，此方法是用SFe混合氣體代替壓縮空氣，給 坩堝內(nèi)金屬液施加壓力，充填鑄型。在常規(guī)的氣壓充型鋁合金低壓鑄造中， 壓縮空氣的壓力施加于爐膛內(nèi)，坩堝內(nèi)外承受同樣壓力。由于SF6氣體對(duì) 電阻爐爐膛內(nèi)的鎳鉻耐熱合金爐絲有較強(qiáng)的腐蝕作用，并且與爐膛中的硅系耐火材料發(fā)生反應(yīng)，SF6混合氣體不能直接加到爐膛中，因此給坩堝加密 封蓋，把SF6混合氣體加到坩堝內(nèi)。見(jiàn)附圖l,圖中各數(shù)字標(biāo)號(hào)含義坩堝 蓋103、電阻爐加熱元件104、鎂合金液107、坩堝108、升液管109、 SF6 混合氣體吹入管110 (用于保護(hù)升液管內(nèi)壁掛的鎂合金不被大量氧化)、加 壓用SF6混合氣體入口 111、卸壓口 112、密封墊圈113、鑄型115。此方 法設(shè)備結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，控制系統(tǒng)和操作方式與鋁合金低壓鑄造基本相同。 缺點(diǎn)使坩堝在高溫下承壓，需要加厚，使用壽命低。
2) 氣壓充型，爐膛加壓，加熱元件裝保護(hù)管例如專(zhuān)利文獻(xiàn)US5597032, 此法是在低壓鑄造鎂合金液保溫爐的爐膛內(nèi)用SF6混合氣體加壓，保溫爐的 加熱元件裝在保護(hù)管內(nèi)(見(jiàn)圖2中的件50)，防止加熱元件被SF6腐蝕， 同時(shí)爐膛中要避免使用硅系耐火材料。這樣可避免鎂液坩堝內(nèi)外產(chǎn)生壓差， 使坩堝使用壽命不受影響。此法使保溫爐發(fā)熱元件散熱受阻，爐溫調(diào)節(jié)反 應(yīng)滯后，并且發(fā)熱元件工作溫度提高，對(duì)使用壽命不利；保護(hù)管既要承受 高溫，又要耐SFe腐蝕，材料昂貴。
3) 氣壓泵充型例如專(zhuān)利文獻(xiàn)DE3214922和CN2569950Y，見(jiàn)圖3，在 低壓鑄造機(jī)的保溫爐中的鎂合金液坩堝403內(nèi)放置一個(gè)氣壓泵407,氣壓泵 的出液口與升液管411相連接，進(jìn)氣管414用來(lái)吹入惰性氣體，是泵中的 鎂合金液通過(guò)升液管進(jìn)入鑄型402，卸壓后，用控制桿打開(kāi)泵底部的閥門(mén)， 鎂合金液靠重力充滿氣壓泵。用惰性氣體氣壓泵充型可避免鎂液坩堝承壓。 坩堝內(nèi)的鎂合金液需要用熔劑或常壓SF6混合氣體加以保護(hù)。此法受氣壓 泵內(nèi)容積限制，只適合生產(chǎn)小型鑄件，并且由于泵內(nèi)鎂液水平斷面面積遠(yuǎn)小于坩鍋內(nèi)鎂液面面積，每次澆鑄鎂液面下降高度遠(yuǎn)大于坩鍋加壓，這使 升液充型平穩(wěn)性控制難度大大增加，對(duì)保證鑄件質(zhì)量不利。
因此，人們期望獲得一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于操作，技術(shù)效果好的低壓鑄 造設(shè)備以及使用該設(shè)備進(jìn)行低壓鑄造操作的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于操作，技術(shù)效果好的低壓鑄 造設(shè)備以及使用該設(shè)備進(jìn)行低壓鑄造操作的方法。
本發(fā)明提供了一種低壓鑄造方法，使用坩堝作為核心設(shè)備；其特征在 于在坩堝內(nèi)、外分隔出兩個(gè)相互獨(dú)立的空間，在其中分別通入氣體(在 坩堝內(nèi)、外分隔出兩個(gè)相互獨(dú)立的空間中通入的氣體可以是兩種不同的氣 體，也可以是相同的)；并且始終保持兩種氣體壓力基本相同，亦即在整個(gè) 鑄造充型加壓、充型后的增壓和保壓以及鑄件凝固后的卸壓過(guò)程中，要求 坩堝內(nèi)部充入的氣體與坩堝外部充入的另一種氣體始終保持壓力基本相等 且基本同步變化。
所述的鑄造用金屬液優(yōu)選是鎂合金液；坩堝內(nèi)部對(duì)合金液面施壓的氣 體是對(duì)鎂合金液具有保護(hù)性的氣體。在坩堝內(nèi)、外分隔出的兩個(gè)相互獨(dú)立 的空間相對(duì)于大氣而言都是相對(duì)獨(dú)立的封閉空間。
本發(fā)明所述低壓鑄造方法中，坩堝內(nèi)部對(duì)合金液面施壓的氣體優(yōu)選具體可以是SF6混合氣體；也可以是其他對(duì)鎂合金液具有保護(hù)性的氣體(例如 S02混合氣體)；在坩堝外所通入并使用的另 一種氣體優(yōu)選可以是空氣。
本發(fā)明如上所述低壓鑄造方法所使用的設(shè)備，具體使用坩堝作為設(shè)備 核心；其特征在于所述的設(shè)備中具有將坩堝的內(nèi)部和外部分隔成獨(dú)立的 互不連通的且均能夠相對(duì)封閉的兩部分的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明所述低壓鑄造設(shè)備，其特征在于所述低壓鑄造設(shè)備中包含有 低壓鑄造承壓罐、鑄型裝卡系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)和綜合控制系統(tǒng)；其中
低壓鑄造承壓罐內(nèi)有保溫爐，保溫爐內(nèi)有坩堝，并安裝在低壓鑄造承 壓罐內(nèi)部的保溫爐爐膛內(nèi)，供氣系統(tǒng)分別連通相對(duì)獨(dú)立分別分隔開(kāi)來(lái)的以 下兩部分坩堝內(nèi)部、坩堝外部與低壓鑄造承壓罐壁內(nèi)側(cè)形成的包括保溫 爐在內(nèi)的空間；
供氣系統(tǒng)具體由兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分構(gòu)成SF6混合氣體供氣系統(tǒng)和壓 縮空氣供氣系統(tǒng)；其中SF6混合氣體供氣系統(tǒng)連通坩堝內(nèi)部，壓縮空氣供 氣系統(tǒng)連通塒堝外部與低壓鑄造承壓罐壁內(nèi)側(cè)形成的包括保溫爐在內(nèi)的空 間；
坩堝具體由坩堝本體15和坩堝蓋18構(gòu)成，上述兩部分之間能夠相對(duì) 分離也能夠配合形成與外界相對(duì)獨(dú)立的密閉空間。
本發(fā)明所述低壓鑄造設(shè)備中，低壓鑄造承壓罐具體由低壓鑄造承壓罐 主體部分11和低壓鑄造承壓罐上蓋1構(gòu)成，低壓鑄造承壓罐主體部分11 與低壓鑄造承壓罐上蓋1之間能夠相對(duì)分離也能夠配合形成與外界相對(duì)獨(dú) 立的密閉空間；所述低壓鑄造設(shè)備中的爐膛具體由耐火絕熱材料層13和加熱元件14 構(gòu)成，加熱元件14布置在耐火絕熱材料層13的內(nèi)側(cè)并與耐火絕熱材料層 13之間形成固定連接；
SF6混合氣體供氣系統(tǒng)具體包含有以下部分SF6混合氣體施放管16、 SF6混合氣體接通管活動(dòng)接頭7、連通管、SFe混合氣體接通管9、氣源；其 中SF6混合氣體施放管16和SF6混合氣體接通管活動(dòng)接頭7都設(shè)置在坩堝 蓋18上，其中SF6混合氣體施放管16的開(kāi)口設(shè)置在坩堝蓋18內(nèi)側(cè)，SF6 混合氣體接通管活動(dòng)接頭7的開(kāi)口設(shè)置在坩堝蓋18外側(cè);SF6混合氣體接通 管9布置在低壓鑄造承壓罐主體部分11上且開(kāi)口朝向低壓鑄造承壓罐外 側(cè)；SFe混合氣體接通管活動(dòng)接頭7和SF6混合氣體接通管9之間通過(guò)連通 管連通；SF6混合氣體接通管9在低壓鑄造承壓罐外側(cè)開(kāi)口端連通著氣源；
壓縮空氣供氣系統(tǒng)具體包含有以下組成部分干燥壓縮空氣接口 17、 壓縮空氣氣源；干燥壓縮空氣接口 17與壓縮空氣氣源之間直接連通或者通 過(guò)連通管進(jìn)行連通；
所述低壓鑄造設(shè)備中，在坩堝蓋18的中心開(kāi)有用于安裝升液管2的開(kāi) 口升液管插入口6，升液管插入口6的直徑大于升液管2外徑，以方便升 液管2的安裝和卸下；同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)坩堝蓋18和升液管2之間的密封， 在升液管2上設(shè)置了下法蘭4，在坩堝蓋18上升液管插入口 6周?chē)卜帕?環(huán)形的彈性耐熱密封墊5，當(dāng)升液管2插入升液管插入口6后，升液管2的 下法蘭4正好壓在彈性耐熱密封墊5上，使坩堝蓋18上的升液管插入口 6 得到密封。
所述低壓鑄造設(shè)備中，在坩堝基體15和坩堝蓋18之間還可以加裝耐熱密封墊3;在坩堝蓋18上設(shè)有觀察和操作口蓋20,觀察和操作口蓋20 和柑堝蓋之間也可以加裝耐熱密封墊3。觀察和操作口蓋20可以用常規(guī)的 螺栓固定法或壓板固定法固定于坩堝蓋18上。
本發(fā)明提供的鎂合金低壓鑄造方法，可防止加熱元件被SF6腐蝕，同 時(shí)爐膛中可以使用低成本的硅系耐火材料，也可避免鎂液坩堝內(nèi)外產(chǎn)生大 的壓差，使坩堝使用壽命不受影響，此方法適合生產(chǎn)大小不同的各類(lèi)鎂合 金鑄件，鑄造充型速度可控性好，有利于獲得高質(zhì)量低壓鑄造件。
相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言，本發(fā)明所用設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于操作，技術(shù)效 果好；所使用的第一種鑄造方法工藝簡(jiǎn)單，依據(jù)專(zhuān)用設(shè)備進(jìn)行工作。具有 較大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。


圖1為專(zhuān)利文獻(xiàn)JP4084657所涉及的氣壓充型、坩堝加壓方式所使用 的設(shè)備示意圖2為專(zhuān)利文獻(xiàn)US5597032所涉及的氣壓充型、爐膛加壓、加熱元件 裝保護(hù)管所對(duì)應(yīng)的設(shè)備示意圖3為專(zhuān)利文獻(xiàn)DE3214922和CN2569950Y所涉及的氣壓泵充型方式所 對(duì)應(yīng)的設(shè)備示意圖4為本發(fā)明鎂合金低壓鑄造設(shè)備示意圖5為圖4的局部放大圖B;
圖6為圖4的局部放大圖A;
具體實(shí)施例方式
在圖4 6中各個(gè)數(shù)字標(biāo)號(hào)的含義是
低壓鑄造承壓罐上蓋l、升液管2、耐熱密封墊3、下法蘭4、彈性耐 熱密封墊5、升液管插入口 6、 SFe混合氣體接通管活動(dòng)接頭7、壓力傳感 器8、 SF6混合氣體接通管9、測(cè)溫?zé)犭娕?0、低壓鑄造承壓罐主體部分11、 加熱電纜接入口 12、耐火絕熱材料層13、加熱元件14、坩堝基體15、 SF6 混合氣體施放管16、干燥壓縮空氣接口 17、坩堝蓋18、耐熱密封圈19、 觀察和操作口蓋20。
實(shí)施例1
一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于操作，技術(shù)效果好的低壓鑄造設(shè)備以及使用該設(shè) 備進(jìn)行低壓鑄造操作的方法。
一)低壓鑄造方法所使用的設(shè)備
所述專(zhuān)用設(shè)備中，具體使用坩堝作為設(shè)備核心；其特征在于所述的 設(shè)備中的坩堝具有將其內(nèi)部和外部分隔成獨(dú)立的互不連通的兩部分的結(jié) 構(gòu)。并且始終保持兩種氣體壓力基本相同，亦即在整個(gè)鑄造充型加壓、充 型后的增壓和保壓以及鑄件凝固后的卸壓過(guò)程中，要求坩堝內(nèi)部充入的氣 體與坩堝外部充入的另一種氣體始終保持壓力基本相等且基本同步變化。
所述的鑄造用金屬液具體是鎂合金液；坩堝內(nèi)部對(duì)合金液面施壓的氣 體是對(duì)鎂合金液具有保護(hù)性的氣體。在坩堝內(nèi)、外分隔出的兩個(gè)相互獨(dú)立 的空間相對(duì)于大氣而言都是相對(duì)獨(dú)立的封閉空間。所述低壓鑄造設(shè)備中包含有低壓鑄造承壓罐、鑄型裝卡系統(tǒng)、供氣系 統(tǒng)和綜合控制系統(tǒng)；其中
低壓鑄造承壓罐內(nèi)有保溫爐，保溫爐內(nèi)有坩堝，并安裝在低壓鑄造承 壓罐內(nèi)部的保溫爐爐膛內(nèi)，供氣系統(tǒng)分別連通相對(duì)獨(dú)立分別分隔開(kāi)來(lái)的以 下兩部分坩堝內(nèi)部、坩堝外部與低壓鑄造承壓罐壁內(nèi)側(cè)形成的包括保溫 爐在內(nèi)的空間；
供氣系統(tǒng)具體由兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分構(gòu)成SF6混合氣體供氣系統(tǒng)和壓 縮空氣供氣系統(tǒng)；其中SF6混合氣體供氣系統(tǒng)連通坩堝內(nèi)部，壓縮空氣供 氣系統(tǒng)連通坩堝外部與低壓鑄造承壓罐壁內(nèi)側(cè)形成的包括保溫爐在內(nèi)的空 間；
坩堝具體由坩堝本體15和坩堝蓋18構(gòu)成，上述兩部分之間能夠相對(duì) 分離也能夠配合形成與外界相對(duì)獨(dú)立的密閉空間。
本發(fā)明所述低壓鑄造設(shè)備中，低壓鑄造承壓罐具體由低壓鑄造承壓罐 主體部分11和低壓鑄造承壓罐上蓋1構(gòu)成，低壓鑄造承壓罐主體部分11 與低壓鑄造承壓罐上蓋1之間能夠相對(duì)分離也能夠配合形成與外界相對(duì)獨(dú) 立的密閉空間；
所述低壓鑄造設(shè)備中的爐膛具體由耐火絕熱材料層13和加熱元件14 構(gòu)成，加熱元件14布置在耐火絕熱材料層13的內(nèi)側(cè)并與耐火絕熱材料層 13之間形成固定連接；
SF6混合氣體供氣系統(tǒng)具體包含有以下部分SFe混合氣體施放管16、 SF6混合氣體接通管活動(dòng)接頭7、連通管、SFe混合氣體接通管9、氣源；其中SF6混合氣體施放管16和SFe混合氣體接通管活動(dòng)接頭7都設(shè)置在坩堝 蓋18上，其中SF6混合氣體施放管16的開(kāi)口設(shè)置在坩堝蓋18內(nèi)側(cè)，SF6 混合氣體接通管活動(dòng)接頭7的開(kāi)口設(shè)置在坩堝蓋18外側(cè);SF6混合氣體接通 管9布置在低壓鑄造承壓罐主體部分11上且開(kāi)口朝向低壓鑄造承壓罐外 側(cè)；SF6混合氣體接通管活動(dòng)接頭7和SFe混合氣體接通管9之間通過(guò)連通 管連通；SFe混合氣體接通管9在低壓鑄造承壓罐外側(cè)開(kāi)口端連通著氣源；
壓縮空氣供氣系統(tǒng)具體包含有以下組成部分干燥壓縮空氣接口 17、 壓縮空氣氣源；干燥壓縮空氣接口 17與壓縮空氣氣源之間直接連通或者通 過(guò)連通管進(jìn)行連通；
所述低壓鑄造設(shè)備中，在坩堝蓋18的中心開(kāi)有用于安裝升液管2的開(kāi) 口升液管插入口6，升液管插入口6的直徑大于升液管2外徑，以方便升 液管2的安裝和卸下；同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)坩堝蓋18和升液管2之間的密封， 在升液管2上設(shè)置了下法蘭4，在坩堝蓋18上升液管插入口 6周?chē)卜帕?環(huán)形的彈性耐熱密封墊5，當(dāng)升液管2插入升液管插入口6后，升液管2的 下法蘭4正好壓在彈性耐熱密封墊5上，使坩堝蓋18上的升液管插入口 6 得到密封。
所述低壓鑄造設(shè)備中，在坩堝基體15和坩堝蓋18之間還可以加裝耐 熱密封墊3;在坩堝蓋18上設(shè)有觀察和操作口蓋20，觀察和操作口蓋20 和坩堝蓋之間也可以加裝耐熱密封墊3。觀察和操作口蓋20可以用常規(guī)的 螺栓固定法或壓板固定法固定于坩堝蓋18上。
二)使用上述的設(shè)備進(jìn)行低壓鑄造操作，操作過(guò)程如下首先把保溫爐內(nèi)的坩堝清理干凈，接通電源，進(jìn)行預(yù)熱。坩堝達(dá)紅熱
態(tài)，按次序加入備好的鎂合金爐料，加熱，并蓋上坩堝蓋18，并蓋上塒鍋 蓋上的觀察和操作口蓋20,還要用專(zhuān)門(mén)的蓋子蓋上柑鍋蓋升液管開(kāi)口。當(dāng) 爐料溫度上升到接近熔化時(shí)，用連接管把SF6混合氣體接通管活動(dòng)接頭7和 承壓罐上的SF6混合氣體接通管9接通，通過(guò)開(kāi)有出氣孔的SFe混合氣體施 放管16，向坩堝內(nèi)吹入SF6混合氣體，混合氣體中的SF6含量體積分?jǐn)?shù)可以 是0.1% 0.4%之間的任何值。在加熱熔化過(guò)程中可以打開(kāi)坩鍋蓋上的觀 察和操作口蓋20，查看熔煉情況，補(bǔ)充爐料，進(jìn)行精煉，變質(zhì)處理，扒渣 和取樣等操作。在打開(kāi)觀察和操作口蓋20期間適當(dāng)增加SFe混合氣體吹入 流量。
當(dāng)坩堝中鎂液質(zhì)量達(dá)到合格要求，蓋好并鎖緊坩堝蓋18上的觀察和操 作口蓋20，并打開(kāi)蓋在坩堝蓋18上的升液管插入口6上的蓋子，放置彈性 耐熱密封墊5，為減少保護(hù)氣體流失，再蓋上升液管插入口6;蓋上并鎖緊 低壓鑄造承壓罐上蓋l,放置耐熱密封墊3，通過(guò)低壓鑄造承壓罐上蓋1的 升液管安裝口提出蓋在坩鍋蓋18上的升液管開(kāi)口上的蓋子，迅速安裝清理 干凈并預(yù)熱好的升液管2。
安裝升液管2:要把升液管2從承壓罐上蓋1中心的升液管安裝口插入， 通過(guò)坩堝蓋18上的升液管安裝口插入到坩堝內(nèi)的鎂合金液中；升液管2安 裝到位后，升液管2的下法蘭4正好壓在坩堝蓋中心升液管安裝口周?chē)?彈性耐熱密封墊5上，使坩堝蓋18中心的升液管安裝口得以密封。
升液管2安裝好后承壓罐內(nèi)處于密封狀態(tài)，承壓罐內(nèi)密封空間被坩堝 基體15和坩堝蓋18分隔成兩個(gè)部分，坩堝基體15和坩堝蓋18內(nèi)一部分;這部分的氣體是SF6混合氣體，坩堝基體15和坩堝蓋外部是另一部分，此 部分氣體是空氣。此時(shí)兩部分空間都處于常壓態(tài)。此狀態(tài)下管6的SF6混合 氣體雖然是接通的，但實(shí)際流量接近于零。
升液管2安裝好后，其內(nèi)的鎂液面被隔離開(kāi)來(lái)，需要單獨(dú)進(jìn)行防燃保護(hù)。
下一步是安裝鑄型，鑄型安裝好，檢査、調(diào)整鎂合金液溫度，滿足溫 度要求即可加壓，充型澆注。加壓是利用兩套供氣管路，向坩堝內(nèi)、外兩 個(gè)空間，以同等的壓力同步加壓，其一是通過(guò)干燥壓縮空氣接口 17利用壓 縮空氣，向坩堝和坩堝蓋外部與承壓罐內(nèi)組成的空間加壓，其二是通過(guò)承 壓罐上的SF6混合氣體接通管9、活動(dòng)接頭7和SF6混合氣體施放管16向坩 堝基體15和坩堝蓋18內(nèi)空間，用壓縮的SF6混合氣體加壓，此時(shí)的混合氣 體中SFe的體積分?jǐn)?shù)調(diào)整為0. 4%。在鎂液沿升液管2上升以及充填鑄型的過(guò) 程中，主要是控制液面上升平穩(wěn)，速度符合預(yù)定要求，鑄型充滿后，迅速 增壓，以加強(qiáng)鑄件的補(bǔ)縮能力；壓力增加到預(yù)定值后保持壓力，直道鑄件 凝固。鑄件凝固后開(kāi)始降低壓力，使升液管2中的鎂液平穩(wěn)回流到坩堝中。 至此完成鑄件的低壓鑄造澆注過(guò)程。
從低壓鑄造機(jī)移開(kāi)以澆注完畢的鑄型，安裝下一個(gè)待澆注鑄型，或打 開(kāi)鑄型，取出鑄件，再清理鑄型，合型，準(zhǔn)備下一次澆注。
實(shí)施例2
一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于操作，技術(shù)效果好的低壓鑄造設(shè)備以及使用該設(shè) 備進(jìn)行低壓鑄造操作的方法。一)低壓鑄造方法所使用的設(shè)備
所述專(zhuān)用設(shè)備中，具體使用坩堝作為設(shè)備核心；其特征在于所述的 設(shè)備中的坩堝具有將其內(nèi)部和外部分隔成獨(dú)立的互不連通的兩部分的結(jié) 構(gòu)。所述低壓鑄造設(shè)備中包含有低壓鑄造承壓罐、鑄型裝卡系統(tǒng)、供氣系 統(tǒng)和綜合控制系統(tǒng)；其中
低壓鑄造承壓罐內(nèi)有保溫爐，保溫爐內(nèi)有坩堝，并安裝在低壓鑄造承 壓罐內(nèi)部的保溫爐爐膛內(nèi)，供氣系統(tǒng)分別連通相對(duì)獨(dú)立分別分隔開(kāi)來(lái)的以 下兩部分坩堝內(nèi)部、坩堝外部與低壓鑄造承壓罐內(nèi)壁之間的部分；
供氣系統(tǒng)具體由兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分構(gòu)成SF6混合氣體供氣系統(tǒng)和壓 縮空氣供氣系統(tǒng)；其中SF6混合氣體供氣系統(tǒng)連通坩堝內(nèi)部，壓縮空氣供 氣系統(tǒng)連通坩堝外部的低壓鑄造承壓罐的內(nèi)部；
坩堝具體由坩堝本體15和坩堝蓋18構(gòu)成，上述兩部分之間能夠相對(duì) 分離也能夠配合形成與外界相對(duì)獨(dú)立的密閉空間。
本發(fā)明所述低壓鑄造設(shè)備中，低壓鑄造承壓罐具體由低壓鑄造承壓罐 主體部分11和低壓鑄造承壓罐上蓋1構(gòu)成，低壓鑄造承壓罐主體部分11 與低壓鑄造承壓罐上蓋1之間能夠相對(duì)分離也能夠配合形成與外界相對(duì)獨(dú) 立的密閉空間；
所述低壓鑄造設(shè)備中的爐膛具體由耐火絕熱材料層13和加熱元件14 構(gòu)成，加熱元件14布置在耐火絕熱材料層13的內(nèi)側(cè)并與耐火絕熱材料層 13之間形成固定連接；
SF6混合氣體供氣系統(tǒng)具體包含有以下部分SF6混合氣體施放管16、 SF6混合氣體接通管活動(dòng)接頭7、連通管、SFe混合氣體接通管9、氣源；其中SFe混合氣體施放管16和SF6混合氣體接通管活動(dòng)接頭7都設(shè)置在坩堝 蓋18上，其中SFe混合氣體施放管16的開(kāi)口設(shè)置在坩堝蓋18內(nèi)側(cè)，SF6 混合氣體接通管活動(dòng)接頭7的開(kāi)口設(shè)置在坩堝蓋18外側(cè);SFe混合氣體接通
管9布置在低壓鑄造承壓罐主體部分11上且開(kāi)口朝向低壓鑄造承壓罐外 側(cè)；SF6混合氣體接通管活動(dòng)接頭7和SFe混合氣體接通管9之間通過(guò)連通 管連通；SF6混合氣體接通管9在低壓鑄造承壓罐外側(cè)開(kāi)口端連通著氣源；
壓縮空氣供氣系統(tǒng)具體包含有以下組成部分干燥壓縮空氣接口 17、 壓縮空氣氣源；干燥壓縮空氣接口 17與壓縮空氣氣源之間直接連通或者通 過(guò)連通管進(jìn)行連通；
所述低壓鑄造設(shè)備中，在坩堝蓋18的中心開(kāi)有用于安裝升液管2的開(kāi) 口升液管插入口6，升液管插入口6的直徑大于升液管2外徑，以方便升 液管2的安裝和卸下；同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)坩堝蓋18和升液管2之間的密封， 在升液管2上設(shè)置了下法蘭4，在坩堝蓋18上升液管插入口 6周?chē)卜帕?環(huán)形的彈性耐熱密封墊5，當(dāng)升液管2插入升液管插入口6后，升液管2的 下法蘭4正好壓在彈性耐熱密封墊5上，使坩堝蓋18上的升液管插入口 6 得到密封。
所述低壓鑄造設(shè)備中，在坩堝基體15和坩堝蓋18之間加裝耐熱密封 墊；在坩堝蓋18和觀察和操作口蓋20之間加裝耐熱密封墊。 二)使用上述的設(shè)備進(jìn)行低壓鑄造操作，操作過(guò)程如下 首先把保溫爐內(nèi)的坩堝清理干凈，接通電源，進(jìn)行預(yù)熱。坩堝達(dá)紅熱 態(tài)，按次序加入備好的鎂合金爐料，加熱，并蓋上坩堝蓋18，并蓋上坩鍋 蓋上的觀察和操作口蓋20,還要用專(zhuān)門(mén)的蓋子蓋上坩鍋蓋升液管開(kāi)口。當(dāng)爐料溫度上升到接近熔化時(shí)，用連接管把SF6混合氣體接通管活動(dòng)接頭7和 承壓罐上的SF6混合氣體接通管9接通，通過(guò)開(kāi)有出氣孔的SFe混合氣體施 放管16，向坩堝內(nèi)吹入SF6混合氣體，混合氣體中的SFe含量體積分?jǐn)?shù)可以 是0.1% 0.4%之間的任何值。在加熱熔化過(guò)程中可以打開(kāi)坩鍋蓋上的觀 察和操作口蓋20,查看熔煉情況，補(bǔ)充爐料，進(jìn)行精煉，變質(zhì)處理，扒渣 和取樣等操作。在打開(kāi)觀察和操作口蓋20期間適當(dāng)增加SF6混合氣體吹入 流量。
當(dāng)坩堝中鎂液質(zhì)量達(dá)到合格要求，蓋好并鎖緊坩堝蓋上的觀察和操作 口蓋20,并打開(kāi)蓋在坩堝蓋18上的升液管插入口 6上的蓋子，放置彈性耐 熱密封墊5，為減少保護(hù)氣體流失，再蓋上升液管插入口6;蓋上并鎖緊低 壓鑄造承壓罐上蓋l，放置耐熱密封墊3，通過(guò)低壓鑄造承壓罐上蓋1的升 液管安裝口提出蓋在坩鍋蓋18上的升液管開(kāi)口上的蓋子，迅速安裝清理干 凈并預(yù)熱好的升液管2。
安裝升液管2:要把升液管2從低壓鑄造承壓罐上蓋1中心的升液管安 裝口插入，通過(guò)坩堝蓋18上的升液管安裝口插入到坩堝內(nèi)的鎂合金液中； 升液管2安裝到位后，升液管2的下法蘭4正好壓在坩堝蓋18中心的升液 管安裝口周?chē)膹椥阅蜔崦芊鈮|5上，使坩堝蓋18中心的升液管安裝口得 以密封。
升液管2安裝好后承壓罐內(nèi)處于密封狀態(tài)，承壓罐內(nèi)密封空間被坩堝 基體15和坩堝蓋18分隔成兩個(gè)部分，坩堝基體15和坩堝蓋18內(nèi)一部分; 這部分的氣體是SF6混合氣體，坩堝基體15和坩堝蓋18外部是另一部分， 此部分氣體是空氣。此時(shí)兩部分空間都處于常壓態(tài)。此狀態(tài)下管6的SF6混合氣體雖然是接通的，但實(shí)際流量接近于零。
升液管2安裝好后，其內(nèi)的鎂液面被隔離開(kāi)來(lái)，需要單獨(dú)進(jìn)行防燃保護(hù)。
下一步是安裝鑄型，鑄型安裝好，檢査、調(diào)整鎂合金液溫度，滿足溫度 要求即可加壓，充型澆注。加壓是利用兩套供氣管路，向坩堝內(nèi)、外兩個(gè) 空間，以同等的壓力同步加壓，其一是通過(guò)干燥壓縮空氣接口 17利用壓縮 空氣，向坩堝和坩堝蓋外部與承壓罐內(nèi)組成的空間加壓，其二是通過(guò)承壓 罐上的SFe混合氣體接通管9、活動(dòng)接頭7和SFe混合氣體施放管16向坩堝 基體15和坩堝蓋18內(nèi)空間，用壓縮的SFe混合氣體加壓，此時(shí)的混合氣體 中SF6的體積分?jǐn)?shù)調(diào)整為0.259L以下同實(shí)施例l。
實(shí)施例3
本實(shí)施例內(nèi)容與實(shí)施例l基本相同，其不同之處主要是坩堝內(nèi)部充入 的保護(hù)性混合氣體中SF6的體積分?jǐn)?shù)約為0.3%。 坩堝外部的密閉空間中所通入的氣體是氮?dú)狻?br> 實(shí)施例4
本實(shí)施例內(nèi)容與實(shí)施例2基本相同，其不同之處主要是坩堝內(nèi)部充入 的保護(hù)性混合氣體中SFe的體積分?jǐn)?shù)約為0.2% 0.3%; 坩堝外部的密閉空間中所通入的氣體是干燥空氣。
20
權(quán)利要求
1、低壓鑄造方法，使用坩堝作為核心設(shè)備；其特征在于在坩堝內(nèi)、外分隔出兩個(gè)相互獨(dú)立的空間，在其中分別通入氣體；并且在鑄造用金屬液的整個(gè)鑄造充型加壓、充型后的增壓和保壓以及鑄件凝固后的卸壓過(guò)程中，要求坩堝內(nèi)部充入的氣體與坩堝外部充入的氣體始終保持壓力基本相等且基本同步變化。
2、 按照權(quán)利要求1所述低壓鑄造方法，其特征在于 所述的鑄造用金屬液是鎂合金液；坩堝內(nèi)部對(duì)合金液面施壓的氣體是對(duì)鎂合金液具有保護(hù)性的混合氣體；在坩堝內(nèi)、外分隔出的兩個(gè)相互獨(dú)立 的空間相對(duì)于大氣而言都是相對(duì)獨(dú)立的封閉空間。
3、 按照權(quán)利要求2所述低壓鑄造方法，其特征在于柑堝內(nèi)部對(duì)合金 液面施壓的氣體具體是SF6混合氣體。
4、 如權(quán)利要求l所述低壓鑄造方法所使用的設(shè)備，具體使用坩堝作為 設(shè)備核心；其特征在于所述的設(shè)備中具有將坩堝的內(nèi)部和外部分隔成獨(dú) 立的互不連通的且均能夠相對(duì)封閉的兩部分的結(jié)構(gòu)。
5、 按照權(quán)利要求4所述低壓鑄造設(shè)備，其特征在于 所述低壓鑄造設(shè)備中包含有低壓鑄造承壓罐、鑄型裝卡系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)和綜合控制系統(tǒng)；其中低壓鑄造承壓罐內(nèi)有保溫爐，保溫爐內(nèi)有坩堝，并安裝在低壓鑄造承 壓罐內(nèi)部的保溫爐爐膛內(nèi)，供氣系統(tǒng)分別連通相對(duì)獨(dú)立分別分隔開(kāi)來(lái)的以 下兩部分坩堝內(nèi)部，坩堝外部與低壓鑄造承壓罐壁內(nèi)側(cè)形成的包括保溫 爐在內(nèi)的空間；供氣系統(tǒng)具體由兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分構(gòu)成SF6混合氣體供氣系統(tǒng)和壓 縮空氣供氣系統(tǒng)；其中SF6混合氣體供氣系統(tǒng)連通坩堝內(nèi)部，壓縮空氣供 氣系統(tǒng)連通坩堝外部與低壓鑄造承壓罐壁內(nèi)側(cè)形成的包括保溫爐在內(nèi)的空 間；坩堝具體由坩堝體(15)和坩堝蓋(18)構(gòu)成，上述兩部分之間能夠相對(duì)分離也能夠配合形成與外界相對(duì)獨(dú)立的密閉空間。
6、按照權(quán)利要求7所述低壓鑄造設(shè)備，其特征在于 所述低壓鑄造設(shè)備中，低壓鑄造承壓罐具體由低壓鑄造承壓罐主體部分11和低壓鑄造承壓罐上蓋1構(gòu)成，低壓鑄造承壓罐主體部分11與低壓鑄造承壓罐上蓋1之間能夠相對(duì)分離也能夠配合形成與外界相對(duì)獨(dú)立的密閉空間；所述低壓鑄造設(shè)備中的爐膛具體由耐火絕熱材料層13和加熱元件14 構(gòu)成，加熱元件14布置在耐火絕熱材料層13的內(nèi)側(cè)并與耐火絕熱材料層 13之間形成固定連接；SF6混合氣體供氣系統(tǒng)具體包含有以下部分SF6混合氣體施放管(16)、 SF6混合氣體接通管活動(dòng)接頭(7)、連通管、SF6混合氣體接通管(9)、氣源； 其中SF6混合氣體施放管(16)和SF6混合氣體接通管活動(dòng)接頭(7)都設(shè) 置在坩堝蓋(18)上，其中SFe混合氣體施放管(16)的開(kāi)口設(shè)置在坩堝 蓋(18)內(nèi)側(cè)，SFe混合氣體接通管活動(dòng)接頭(7)的開(kāi)口設(shè)置在坩堝蓋(18) 外側(cè)；SFe混合氣體接通管(9)布置在低壓鑄造承壓罐主體部分(11)上且 開(kāi)口朝向低壓鑄造承壓罐的外側(cè)；SF6混合氣體接通管活動(dòng)接頭(7)和SF6 混合氣體接通管(9)之間通過(guò)連通管連通；SF6混合氣體接通管(9)在低壓鑄造承壓罐外側(cè)開(kāi)口端連通著氣源；壓縮空氣供氣系統(tǒng)具體包含有以下組成部分干燥壓縮空氣接口 (17)、 壓縮空氣氣源；干燥壓縮空氣接口 (17)與壓縮空氣氣源之間直接連通或 者通過(guò)連通管進(jìn)行連通。
7、 按照權(quán)利要求8所述低壓鑄造設(shè)備，其特征在于所述低壓鑄造設(shè) 備中，在坩堝蓋(18)的中心開(kāi)有安裝升液管(2)的開(kāi)口升液管插入口(6)，升液管插入口 (6)的直徑大于升液管(2)外徑，以方便升液管(2) 的安裝和卸下；同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)坩堝蓋(18)和升液管(2)之間的密封， 在升液管(2)上設(shè)置了下法蘭(4)，在坩堝蓋(18)上升液管插入口 (6) 周?chē)卜帕谁h(huán)形的彈性耐熱密封墊(5)，當(dāng)升液管(2)插入升液管插入口(6)后，升液管(2)的下法蘭(4)正好壓在彈性耐熱密封墊(5)上， 使坩堝蓋(18)上的升液管插入口 (6)得到密封。
8、 按照權(quán)利要求9所述低壓鑄造設(shè)備，其特征在于 所述低壓鑄造設(shè)備中，在坩堝基體(15)和坩堝蓋(18)之間加裝有耐熱密封墊(3);在坩堝蓋(18)上設(shè)有觀察和操作口蓋(20)，觀察和操作口蓋(20) 和坩堝蓋(18)之間還加裝有耐熱密封墊(3)。
全文摘要
低壓鑄造方法，核心設(shè)備為坩堝；其在坩堝內(nèi)、外分隔出兩個(gè)相互獨(dú)立的空間，在其中分別通入氣體；并且始終保持壓力基本相等且基本同步變化。如上所述低壓鑄造方法所使用的設(shè)備，具體使用坩堝作為設(shè)備核心；所述的設(shè)備中具有將坩堝的內(nèi)部和外部分隔成獨(dú)立的互不連通的且均能夠相對(duì)封閉的兩部分的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明尤其適合用于鎂合金低壓鑄造，其可防止加熱元件被SF₆腐蝕，爐膛中可以使用低成本的硅系耐火材料，所用設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于操作，技術(shù)效果好；所使用的鑄造方法工藝簡(jiǎn)單，依據(jù)專(zhuān)用設(shè)備進(jìn)行工作。具有較大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。
文檔編號(hào)B22D18/04GK101497118SQ20081001032
公開(kāi)日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2008年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月2日
發(fā)明者馮志軍, 婁延春, 李玉勝, 郝啟堂, 閆衛(wèi)平, 馬志毅 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)鑄造研究所