一种用于生产黑色金属铸件的调压铸造方法技术

本发明专利技术提供了一种用于生产黑色金属铸件的调压铸造方法，包括：将金属溶液转移到保温坩埚内，通过机械卡环锁紧机构将炉体和炉盖密封；将铸模置于砂箱内，砂箱和砂箱密封板通过气动或液压锁紧密封；首先铸模的型腔内抽真空，直到所需的真空度，然后向炉体内充入压缩气体，使金属溶液沿反重力方向充入铸型内，金属溶液的流动速度和流量可调；充型完成后，保持上下压差一段时间，待铸件流道凝固后，炉体内泄压到常压状态，砂箱内破真空到常压状态，打开砂箱密封板，取出铸模。本发明专利技术实现了生产黑色金属领域的铸件，尤其是铸钢薄壁铸件，如涡轮壳、排气岐管和连体排气岐管等铸件的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及调压铸造的
，尤其涉及一种用于生产黑色金属铸件的调压铸造方法。
技术介绍
调压铸造，作为一种在常规差压铸造技术基础上发展起来的反重力铸造技术，比常规低压铸造及差压铸造更为先进。目前来看，调压铸造技术是国内外生产以铝合金为代表的有色合金铸件，特别是针对航空航天行业具有高质量要求的复杂铸件的最先进的一种铸造成形技术。其中，在申请号为“201210207951.7”，名称为“金属型调压铸造设备”的申请文件中，描述了如下内容：“一种金属型调压铸造设备，属于金属型反重力铸造领域。该金属型调压铸造设备较传统调压铸造设备的两段式罐体，即上罐体与下罐体的主机系统结构，增加了一个中罐体，用于安装金属型开合型所必需的机械机构。本设备的上、中、下各罐体之间通过机械卡环机构锁紧以确保密封效果。该设备能够实现基于金属型对铸件通过调压铸造技术铸造成形，并能够应用于砂型、熔模铸造模壳及石膏型等进行铸件的调压铸造成形，同时也能够用于金属型、砂型、熔模铸造模壳及石膏型等进行铸件的差压铸造与低压铸造成形。因此，应用非常广泛，实现了调压铸造和金属型之间的良好结合”。尽管该金属型调压铸造设备具有如上优点，但其仅限于铝合金等有色合金铸件的生产中。又如在申请号为“200410009617.6”，名称为“一种调压铸造方法及调压铸造用坩埚”的申请文件中，描述了如下内容：“一种真空调压铸造方法及调压铸造用坩埚，将铸型及液态金属分别置于上密封室及坩埚内，同时对二者抽真空，真空度均达到要求时，向坩埚内充入惰性气体或压缩空气，使液态金属在可调的压差下沿着升液管压入型腔；当充型完成后，在保持对真空罩继续抽真空条件下，对坩埚内压力进行调压，使其压力从负压迅速转变为正压，并维持设定的正压值；当铸件凝固结束后，立即对坩埚泄压、对真空罩泄真空，打开真空罩取出铸件，完成成型过程。该技术提高型腔的排气能力，保证金属溶液在较大压力下结晶凝固，增强铸件的补缩效果，密封性好，可靠性高，适合各种铝基复合材料和铝合金铸件”。尽管该调压铸造方法及调压铸造用坩埚具有一定优点，但是也同样仅限于铝合金等有色金属铸件的生产中，无法实现生产更高温度的黑色金属铸件。又如在申请号为“200580017765.5”，名称为“真空吸铸的浇注方法、装置以及铸件”的申请文件中，描述了如下内容：“一种使用负压造型铸模(造型砂箱)铸造薄壁铸件的真空吸铸的浇注方法、装置，以及使用该方法铸造的铸件。该方法包括向模样表面粘着防护部件的防护部件粘着过程，向被粘着的防护部件上放置造型砂箱的同时向其内填充不含粘合剂的填充材料的过程，将填充材料上表面进行密封使造型砂箱内部形成负压，并且使防护部件吸着于填充材料侧面上使防护部件成形的过程，将模样从防护部件上取下，对具有分型面的上半割铸模进行造型的过程，将采用相同方法造型的下半割铸模与上半割铸模重合形成型腔的同时形成完成铸模的过程，向型腔内注入熔融金属的过程，解除造型砂箱内的负压状态将铸件取出的过程。以及向完成铸模内进行浇注开始前，对型腔内进行减压的过程”。可见，该设备为半自动半人工操作的设备，生产效率低，而且砂箱内的铸模周围需要填入绝热材料，增加了生产成本。
技术实现思路
基于上述的
技术介绍
，本专利技术的目的是提供一种用于生产黑色金属铸件的调压铸造方法，以克服现有技术中只能生产有色金属领域的铸件的缺陷，实现生产黑色金属领域的铸件，尤其是铸钢薄壁铸件，如涡轮壳、排气岐管和连体排气岐管等铸件的目的。本专利技术的技术方案是：一种用于生产黑色金属铸件的调压铸造方法，其铸造设备包括炉体、炉盖、保温坩埚、升液管、砂箱和砂箱密封板等零部件，同时还包括一套真空和低压控制系统、液面高度自动检测系统、金属液温度检测系统和安全报警系统；所述的铸造方法包括：步骤1：将金属溶液转移到保温坩埚内，炉体和炉盖通过机械卡环锁紧密封；将铸模置于所述砂箱内，其中，所述铸模的浇口与所述升液管的上端口连接，所述砂箱密封板设有抽气口，将所述砂箱和所述砂箱密封板通过气动或液压锁紧；步骤2：通过真空和低压控制系统，铸模的型腔内抽真空，直到所需的真空度PV，然后向炉体内充入压缩气体，使金属溶液沿反重力方向充入铸型内，金属溶液的流动速度和流量可调；步骤3：充型完成后，保持上下压差一段时间，待铸件流道凝固后，炉体内泄压到常压状态，砂箱内破真空到常压状态，打开砂箱密封板，取出铸模。进一步地，还包括步骤4：完成一次浇注后，通过液面高度自动检测系统测量金属溶液液面高度，调整下次浇注的压力参数。进一步地，所述步骤4中的液面高度自动检测系统，包括激光发射器、和热成像仪，激光发射器发射出紫外线经过金属溶液液面漫反射，被热成像仪接收，通过测量热成像仪光斑的位置变化，计算出液面下降高度。进一步地，还包括一套真空和低压控制系统，真空控制系统通过比例阀和电磁阀控制上密封室内真空度，低压控制系统通过减压阀、比例阀和电磁阀等阀体控制下密封室内压力变化。进一步地，所述的金属溶液温度检测系统是通过红外测温探头实时监测金属溶液温度。测温探头所测数据传输到中频电源PLC，实际金属溶液温度的数据与所设温度PLC比较，然后自动调节中频电源输出功率，进而调节金属液温度，保证金属溶液温度保持在很小波动范围内。进一步地，所述安全报警系统包括电炉漏炉报警系统、压力异常监测系统和温度异常监测系统。进一步地，所述的炉体和炉盖密封后为下密封室，下密封室压力为PI=0~100KPa；所述的砂箱和砂箱密封板密封后为上密封室，上密封室压力为PV=-10~-80KPa，在PI-PV=10~180KPa的条件下进行保压。进一步地，所述冒口的上端设有金属探针或砂箱密封板抽气口上设有金属探针，当金属溶液到达冒口金属探针处，停止炉内加压；当金属溶液与所述砂箱密封板抽气口接触，炉内泄压到常压状态，同时砂箱内破真空到常压状态，砂箱密封板上移。进一步地，所述铸模浇口与所述升液管的上端口的连接面之间设有隔热膨胀衬垫；所述隔热膨胀衬垫采用陶瓷纤维和膨胀材料制备，其中，所述膨胀材料包括蛭石或珍珠岩。进一步地，所述金属溶液为黑色金属溶液。当然，除了黑色金属溶液，所述金属溶液还包括有色金属，只是本专利技术所述的铸造方法在用于黑色金属溶液时尤其有利，具有突出的有益效果。进一步地，所述铸模包括但不限于涡轮壳壳芯、排气岐管壳芯和连体排气岐管壳芯，其为砂模或金属模。相对于现有技术，本专利技术的技术方案具有以下有益效果：（1）本专利技术所述的调压铸造方法，铸模型腔内抽真空、炉内加正压，金属溶液充填型腔时，流量和速度可控，金属溶液卷气较少；金属溶液可以在理想的压差下条件下凝固；（2）金属溶液在正压和负压综合作用下充填型腔，以形成铸件的铸造方法，属于一种先进的反重力铸造技术，能够实现基于砂型和金属型的调压铸造方法，并能够应用于黑色金属的铸造成型领域，尤其是薄壁铸钢件，如涡壳、排气岐管和连体排气岐管等，进一步地，该调压设备可以实现完全自动化生产；（3）与低压铸造相比，该调压铸造方法能够减少金属溶液卷气的风险；与真空吸铸相比，调压铸造能够提供更充足的充型动力；而且调压铸造能够实现上下压力的调节，使铸件在更有利的压差条件下凝固。附图说明图1为本发专利技术所述的用于生产黑色金属铸件的调压设备的一个实施例的结构示意图；图2为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产黑色金属铸件的调压铸造方法，其特征在于，其铸造设备包括炉体、炉盖、保温坩埚、升液管、砂箱和砂箱密封板，同时还包括一套真空和低压控制系统、液面高度自动检测系统、金属溶液温度检测系统和安全报警系统；所述铸造方法包括如下步骤：步骤1：将金属溶液转移到保温坩埚内，炉体和炉盖通过机械卡环锁紧密封；将铸模置于所述砂箱内，其中，所述铸模的浇口与所述升液管的上端口连接，所述砂箱密封板设有抽气口，将所述砂箱和所述砂箱密封板通过气动或液压锁紧；步骤2：通过真空和低压控制系统，铸模的型腔内抽真空，直到所需的真空度PV，然后向炉体内充入压缩气体，使金属溶液沿反重力方向充入铸型内，金属溶液的流动速度和流量可调；步骤3：充型完成后，保持上下压差一段时间，待铸件流道凝固后，炉体内泄压到常压状态，砂箱内破真空到常压状态，打开砂箱密封板，取出铸模。

【技术特征摘要】
1.一种用于生产黑色金属铸件的调压铸造方法，其特征在于，其铸造设备包括炉体、炉盖、保温坩埚、升液管、砂箱和砂箱密封板，同时还包括一套真空和低压控制系统、液面高度自动检测系统、金属溶液温度检测系统和安全报警系统；所述铸造方法包括如下步骤：步骤1：将金属溶液转移到保温坩埚内，炉体和炉盖通过机械卡环锁紧密封；将铸模置于所述砂箱内，其中，所述铸模的浇口与所述升液管的上端口连接，所述砂箱密封板设有抽气口，将所述砂箱和所述砂箱密封板通过气动或液压锁紧；步骤2：通过真空和低压控制系统，铸模的型腔内抽真空，直到所需的真空度PV，然后向炉体内充入压缩气体，使金属溶液沿反重力方向充入铸型内，金属溶液的流动速度和流量可调；步骤3：充型完成后，保持上下压差一段时间，待铸件流道凝固后，炉体内泄压到常压状态，砂箱内破真空到常压状态，打开砂箱密封板，取出铸模。2.根据权利要求1所述的用于生产黑色金属铸件的调压铸造方法，其特征在于，还包括步骤4：完成一次浇注后，通过液面高度自动检测系统测量金属溶液液面高度，调整下次浇注的压力参数。3.根据权利要求1所述的液面高度自动检测系统，其特征在于，所述液面高度自动检测系统包括激光发射器和热成像仪，激光发射器发射出紫外线经过金属溶液液面漫反射，被热成像仪接收，通过测量热成像仪光斑的位置变化，计算出液面下降高度。4.根据权利要求1所述的金属溶液温度检测系统，其特征在于，所述金属溶液温度检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏伯营，江艳星，付浪荣，邢瑞军，唐双喜，李泉波，吴世友，陈泉兴，
申请(专利权)人：上海华培动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31