增压器叶轮一管多模真空调压铸造新方法和专用装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种增压器叶轮“一管多模”真空调压铸造新方法和专用装置，属于铸造领域。该装置在坩埚顶部设置盖板，锥形升液管的下端伸至坩埚中的铝液内，升液管的上端设置于盖板上；升液管顶部设置带孔隔板和石膏型壳，升液管与石膏型壳采用一管多模，升液管与石膏型壳之间通过带孔隔板上的通孔相通；石膏型壳的外侧设置保护套，石膏型壳的顶部设置冷铁，保护套与冷铁之间通过密封圈密封，保护套与冷铁形成真空密封罩；冷铁上开设与石膏型壳所在的真空密封罩内腔相通的真空管路，盖板上开设与坩埚内腔相通的正压气路。为了实行每次负压成型、正压结晶和凝固过程的工艺参数不变，需补偿两次浇铸间压力差，实施升液管内铝液液面高度自动补偿。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种增压器叶轮“一管多模”真空调压铸造新方法和专用装置，属于铸造领域。
技术介绍
涡轮增压器是现代发动机提高功率、节油和改善排放必不可少的部件，其中铸用压气机叶轮是涡轮增压器的核心关键部件，由于压气机叶轮采用铸造方法所得。目前，国内增压器叶轮的铸造方法主要为真空吸铸和低压铸造两种，真空吸铸的工艺效率较高，但是产品的一致性要靠人工操作来保证，变差较大，铸造的叶轮内在质量不能完全满足客户要求。低压铸造的叶轮一致性较好，内在质量较高，但是生产效率低、生产成本高。真空调压铸造机理也很早问世，国内外已经也应用于薄壁、复杂零件的铸造，但是尚未实际应用于增压器的叶轮铸造。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种增压器叶轮“一管多模”真空调压铸造新方法和专用装置，解决现有技术中低压铸造存在的生产效率低、生产成本高等问题。本专利技术的技术方案是：一种增压器叶轮“一管多模”真空调压铸造的专用装置，该装置包括：盖板、坩埚、升液管、铝液、正压气路、真空管路、石膏型壳、冷铁、密封圈、保护套，具体结构如下：坩埚顶部设置盖板，锥形升液管的下端伸至坩埚中的铝液内，升液管的上端设置于盖板上；升液管顶部设置带孔隔板和石膏型壳，升液管与石膏型壳采用一管多模，升液管与石膏型壳之间通过带孔隔板上的通孔相通；石膏型壳的外侧设置保护套，石膏型壳的顶部设置冷铁，保护套与冷铁之间通过密封圈密封，保护套与冷铁形成真空密封罩；冷铁上开设与石膏型壳所在的真空密封罩内腔相通的真空管路，盖板上开设与坩埚内腔相通的正压气路。所述的增压器叶轮“一管多模”真空调压铸造的专用装置，每个升液管对应五个以上石膏型壳。所述的增压器叶轮“一管多模”真空调压铸造的专用装置，升液管为柱形管和锥形管形成的一体结构，通过柱形管部分设置于盖板上，通过锥形管伸至坩埚中的铝液内。所述的增压器叶轮“一管多模”真空调压铸造的专用装置，真空管路的一端与石膏型壳所在的真空密封罩内腔相通，真空管路的另一端通过管路与真空泵相连通，所述真空管路与真空泵相连通的管路上设置真空控制器、真空罐。所述的增压器叶轮“一管多模”真空调压铸造的专用装置，正压气路的一端与坩埚内腔相通，正压气路的另一端通过管路与压缩空气罐相连通，在正压气路与压缩空气罐相连通的管路上设置正压控制器。所述的增压器叶轮“一管多模”真空调压铸造的新方法，在真空密封罩内形成一定真空度0.01-0.08MPa之间的条件下，液态铝液沿反重力方向吸入石膏型壳的铸件型腔；充型完成后或充型阶段内，在保持铸件所在的真空密封罩内设定的真空度的情况下，对坩埚内输入的压缩空气的压力进行调压，根据工艺需要维持在设定的压力值上；当铸件凝固完成后，立即对真空密封罩及坩埚泄压。所述的增压器叶轮“一管多模”真空调压铸造的新方法，采用液面自动补偿技术，自动完成补偿两次浇铸间的压力差，液面补偿的控制方式和控制过程是：升液管中液面悬浮的高度及坩埚内液面高度与所加压力值有关，一次浇铸完毕后，坩埚内减少与模具型腔内零件总重量相等的铝液，从而使坩埚内和升液管内液面下降；为了恢复到升液管内液面悬浮原有高度，对坩埚内输入的压力值补偿坩埚内两次浇铸间需补偿的压力差ΔP；坩埚内两次浇铸间需补偿的压力差ΔP依模具内浇铸零件的总重量与坩埚的内截面积、坩埚内每次浇铸液面下降高度差值ΔH之间关系，通过PLC加以运算找出，并自动执行对原有设定压力值补偿，实现自动完成补偿两次浇铸间的压力差，从而保持升液管中铝液悬浮高度不变。所述的增压器叶轮“一管多模”真空调压铸造的新方法，PLC加以运算时，有关计算公式如下：V＝m/ρ＝1/4πD2×ΔH；ΔP＝mg×ΔH；各个参数的含义：浇铸零件的总质量m(Kg)；坩埚的内截面平均直径D(m)；坩埚内每次浇铸液面下降高度差值ΔH(m)；液态铝液密度ρ(Kg/m3)；坩埚内两次浇铸间需 补偿的压力差ΔP(MPa)；坩埚内每次浇铸用去的铝液体积V(m3)。所述的增压器叶轮“一管多模”真空调压铸造的新方法，负压控制、正压控制采用PLC或工业计算机和人机界面。本专利技术的设计思想是：本专利技术用于汽车增压器零件--铸造铝合金叶轮的生产，针对现有的低压浇铸工艺，工装为“一管一模”方式，每一次浇铸的工件数量最多4件，效率一般等问题，本专利技术采用“一管多模”大大了提高生产效率。采用“一管多模”不仅仅是提高了生产效率，更重要的是要全面提高铸件的质量，为此采用真空调压铸造增压器叶轮。但完全按照真空调压原理去实行，势必在高温状态下的坩埚内建立负压控制，这样整套设备复杂，且不适于叶轮大批量生产的模式；为此，对真空调压方法进行针对性的调整。由于浇铸过后坩埚内的铝液每次均减少，造成坩埚内铝液面下降，从而影响负压和正压的工艺参数，为此采用液面自动补偿技术，自动完成补偿两次浇铸间的压力差。本专利技术的优点及有益效果是：1、本专利技术针对增压器叶轮的结构特点及很大的市场需求量，在真空调压的基础上，进行针对性的调整。从而，使浇铸的增压器叶轮铸件的铸造缺陷得到更有效控制，铸件的抗拉强度、延伸率均有一定提高，获得更薄、更复杂、更致密的叶轮铸件。2、由于采用了“一管多模”，大大提高了生产效率。并且，在生产效率的提高同时，也缩短了铝液在坩埚内的总停留时间，大大的改善了坩埚内铝液化学成分的损失，进一步提升铸件质量。3、为了实行每次负压成型、正压结晶和凝固过程的工艺参数不变，必须补偿两次浇铸间压力差，使升液管内铝液液面高度自动补偿。附图说明图1-图2为本专利技术石膏型壳的结构示意图。图3为本专利技术增压器叶轮“一管多模”真空调压铸造专用装置示意图之一。图4为本专利技术增压器叶轮“一管多模”真空调压铸造专用装置示意图之二。图中，1盖板；2坩埚；3升液管；4铝液；5正压气路；6真空管路；7石膏型壳；8冷铁；9密封圈；10保护套；11带孔隔板；12真空密封罩。具体实施方式如图1-图4所示，本专利技术增压器叶轮“一管多模”真空调压铸造的专用装置，主要包括：盖板1、坩埚2、升液管3、铝液4、正压气路5、真空管路6、石膏型壳7、冷铁8、密封圈9、保护套10等，具体结构如下：如图3所示，坩埚2顶部设置盖板1，锥形升液管3的下端伸至坩埚2中的铝液4内，升液管3的上端设置于盖板1上。升液管3顶部设置带孔隔板11和石膏型壳7，升液管3与石膏型壳7之间通过带孔隔板11上的通孔相通。石膏型壳7的外侧设置保护套10，石膏型壳7的顶部设置冷铁8，保护套10与冷铁8之间通过密封圈9密封，保护套10与冷铁8形成真空密封罩。冷铁8上开设与石膏型壳7所在的真空密封罩内腔相通的真空管路6，盖板1上开设与坩埚2内腔相通的正压气路5。如图1-图2所示，升液管3与石膏型壳7采用一管多模(达到5模以上，一般为5-24模)的对应方式。如图3-图4所示，升液管3为柱形管和锥形管形成的一体结构，通过柱形管部分设置于盖板1上，通过锥形管伸至坩埚2中的铝液内。如图4所示，真空管路6的一端与石膏型壳7所在的真空密封罩12内腔相通，真空管路6的另一端通过管路与真空泵相连通，所述真空管路6与真空泵相连通的管路上设置真空控制器、真空罐。正压气路5的一端与坩埚2内腔相通，正压气路5的另一端通过管路与压缩空气罐相连通，在正压气路5与压缩空气罐相连通的管路上设置正压控制器，正压控制器同时控制“本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增压器叶轮“一管多模”真空调压铸造的专用装置，其特征在于，该装置包括：盖板、坩埚、升液管、铝液、正压气路、真空管路、石膏型壳、冷铁、密封圈、保护套，具体结构如下：坩埚顶部设置盖板，锥形升液管的下端伸至坩埚中的铝液内，升液管的上端设置于盖板上；升液管顶部设置带孔隔板和石膏型壳，升液管与石膏型壳采用一管多模，升液管与石膏型壳之间通过带孔隔板上的通孔相通；石膏型壳的外侧设置保护套，石膏型壳的顶部设置冷铁，保护套与冷铁之间通过密封圈密封，保护套与冷铁形成真空密封罩；冷铁上开设与石膏型壳所在的真空密封罩内腔相通的真空管路，盖板上开设与坩埚内腔相通的正压气路。

【技术特征摘要】
1.一种增压器叶轮“一管多模”真空调压铸造的专用装置，其特征在于，该装置包括：盖板、坩埚、升液管、铝液、正压气路、真空管路、石膏型壳、冷铁、密封圈、保护套，具体结构如下：坩埚顶部设置盖板，锥形升液管的下端伸至坩埚中的铝液内，升液管的上端设置于盖板上；升液管顶部设置带孔隔板和石膏型壳，升液管与石膏型壳采用一管多模，升液管与石膏型壳之间通过带孔隔板上的通孔相通；石膏型壳的外侧设置保护套，石膏型壳的顶部设置冷铁，保护套与冷铁之间通过密封圈密封，保护套与冷铁形成真空密封罩；冷铁上开设与石膏型壳所在的真空密封罩内腔相通的真空管路，盖板上开设与坩埚内腔相通的正压气路。2.按照权利要求1所述的增压器叶轮“一管多模”真空调压铸造的专用装置，其特征在于，每个升液管对应五个以上石膏型壳。3.按照权利要求1所述的增压器叶轮“一管多模”真空调压铸造的专用装置，其特征在于，升液管为柱形管和锥形管形成的一体结构，通过柱形管部分设置于盖板上，通过锥形管伸至坩埚中的铝液内。4.按照权利要求1所述的增压器叶轮“一管多模”真空调压铸造的专用装置，其特征在于，真空管路的一端与石膏型壳所在的真空密封罩内腔相通，真空管路的另一端通过管路与真空泵相连通，所述真空管路与真空泵相连通的管路上设置真空控制器、真空罐。5.按照权利要求1所述的增压器叶轮“一管多模”真空调压铸造的专用装置，其特征在于，正压气路的一端与坩埚内腔相通，正压气路的另一端通过管路与压缩空气罐相连通，在正压气路与压缩空气罐相连通的管路上设置正压控制器。6.一种利用权利要求1所述专用装置的增压器叶轮“一管多模”真空调压铸造的新方法，其特征在于，在真空密封罩内形成一定真空度0.01-0.08MPa之...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯伟，陆仁志，余宝国，
申请(专利权)人：凤城市合鑫机械制造有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21