一种可实现金属熔体真空定量浇注的设备与方法技术

本发明专利技术公开了一种可实现金属熔体真空定量浇注的设备，包括机械装置、真空定量浇注装置、开合装置、控制系统；所述真空定量浇注装置包括具有内部空间的密封容器、气体填充机构、真空机构、排出口，所述排出口包括允许熔体排出的排液口，所述内部空间内还设有允许气体通过的管道，所述管道通过该排液口，且管道具有允许不和熔体接触的气体排出的排气口，所述开合装置对所述排液口和排气口实现独立控制，即可独立控制排液口和排气口的开/合，保证金属熔体在浇注时减少熔体的氧化和吸氢，减少铸件的气孔和氧化夹杂，提高铸件质量。

Equipment and method for realizing vacuum quantitative pouring of metal melt

The invention discloses a pouring molten metal can realize quantitative vacuum equipment, including mechanical device, vacuum quantitative pouring unit, switching device and control system; the vacuum device comprises a quantitative pouring space inside the sealed container, gas filling mechanism, vacuum unit, outlet, the outlet includes a liquid discharge permit melt discharge port, the internal space is also arranged in the pipe allowing gas to pass through the pipeline, the liquid discharge port, exhaust gas and pipeline is not allowed to melt contact discharge port, the switching device of the discharge port and the exhaust port can realize independent control, independent control of liquid discharge port and an exhaust opening / closing, ensure the molten metal in the casting to reduce melt oxidation and hydrogen absorption, reduce casting porosity and oxide inclusion, improving the quality of castings.

【技术实现步骤摘要】
一种可实现金属熔体真空定量浇注的设备与方法
本专利技术涉及一种金属熔体真空定量浇注方法与设备，主要应用于铝合金及镁合金的压铸、挤压铸造、重力铸造，属于铸造设备领域。
技术介绍
铝合金及镁合金因其比强度大、质量轻，铸造性能良好等特点，被广泛地应用于航空航天、汽车、建筑等领域，并在这些领域发挥着越来越重要的作用。伴随着科技的不断发展和进步，也不断地对铝合金及镁合金的性能提出更高的要求。由于铝合金及镁合金中的铝元素和镁元素均为化学性质极为活泼的元素，很容易与空气中的氧气发生反应而被氧化。因此，在铝合金及镁合金的浇注过程中，如果能够保证熔体不与或者少与空气接触，就能减少合金在浇注过程中的氧化，减少合金熔体内的氧化夹杂，从而最终减少合金铸件的缺陷，提高合金铸件的性能。同时，如果能够在浇注时实现合金的精确定量，就能提高材料的利用率，减少原材料的浪费，减少铸件成型后的二次加工，从而降低生产成本，提高生产效率。因此，在铝合金及镁合金浇注领域，解决氧化和定量这两大技术问题对行业的重要性不言而喻。专利授权号为CN103153501B的中国专利技术专利公开了一种名称为“用于计量熔料的装置和方法以及铸造机”的专利。该专利能够初步实现对合金熔体在隔绝空气的情况下进行的定量浇注。其方法是采用非金属材料制造的圆形密封容器放于合金熔体中，在对圆形密封容器抽真空的作用下，使熔体吸入圆形密封容器。当密封容器内达到一定的熔体量时停止抽真空。移动密封容器到浇注位置后，控制系统阀门打开向密封容器中充入惰性气体让熔体流出，浇入到指定位置，当到达额定的浇注时间或者额定的密封容器剩余重量后自动停止，等待下一铸造循环。此技术存在一定的缺点：一、虽然在摄取和转移合金熔体的过程中使用惰性气体和密封容器保证了熔体与空气的隔绝，但是在浇注时从密封容器中排放出的熔体就会不可避免地接触到空气，导致熔体被氧化。二、在浇注时，如果密封容器与压室或料筒距离过远，会导致熔体流出时呈紊流状态，容易产生卷气；如果密封容器与压室或料筒距离过近，流出的熔体有可能粘附到密封容器的外壁，造成熔体的污染和损失。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述存在的问题和不足，提供一种能够在真空及惰性气体保护状态下实现金属熔体的精确定量浇注的方法与设备，能够在整个浇注过程中实现对金属熔体的保护，防止其氧化，污染及卷气。即能提高合金铸件的质量，提高生产效率，同时也能提高材料利用率，节能减排。为实现上述目的，本专利技术采取技术方案如下：一种可实现金属熔体真空定量浇注的设备，包括机械装置、真空定量浇注装置、开合装置、控制系统；所述机械装置控制真空定量浇注装置的移动或者转动；所述真空定量浇注装置包括具有内部空间的密封容器、气体填充机构和真空机构，所述密封容器上还设有与气体填充机构连接并允许气体进入的至少两个气体入口，以及与真空机构连接并且可对所述内部空间抽真空的气体出口；所述内部空间用以容纳金属熔体，且所述至少两个气体入口中的一个入口允许气体进入内部空间并和熔体接触，所述内部空间内还设有允许气体通过的管道，所述至少两个气体入口中的另一个入口允许气体进入所述管道，该管道将进入其的气体与熔体隔离且互不接触；所述密封容器还设有排出口，所述排出口包括允许熔体排出的排液口，所述管道通过该排液口，且管道具有允许不和熔体接触的气体排出的排气口，所述开合装置对所述排液口和排气口实现独立控制，即可独立控制排液口和排气口的开/合。优选的，所述密封容器还包括上盖，所述上盖将密封容器和管道的上部进行密封。优选的，所述上盖上设有与气体填充机构连接并允许气体进入所述密封容器内部空间的第一孔、和与气体填充机构连接并允许气体进入所述气体填充管的第二孔、连接真空机构的第三孔。优选的，所述真空定量浇注装置还包括内部金属液面探针和外部金属液面探针，所述内部金属液面探针通过所述密封容器上盖上的孔插入密封容器，其插入深度可以调节；外部金属液面探针固定在所述密封容器外部。优选的，还包括反馈信号接收装置，所述反馈信号接收装置分别与内部金属液面探针和外部金属液面探针，接收来自内外金属液面探针的信号并反馈给控制系统。优选的，所述控制系统和机械装置、反馈信号接收装置、真空机构，气体填充机构之间分别电连接，以实现对上述各部分的自动控制。优选的，所述上盖与密封容器的连接处、所述上盖与气体填充管的连接处、以及所述上盖上的所有孔均设有密封垫圈防止漏气。优选的，所述气体为惰性气体、氮气或其他不与金属熔体发生化学反应的气体之一，或其上述气体的混合气体。利用上述设备进行金属熔体真空定量浇注方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1：调整内部金属液面探针的高度，使其固定在密封容器内需要定量浇注金属熔体的相应高度；步骤2：机械装置带动真空定量浇注装置在盛有金属熔体的炉内下移，直至外部金属液面探针接触到金属熔体，下移停止，此时密封容器下端插入金属熔体液面以下，并保持密封容器处于竖直状态；步骤3：通过控制系统控制开合装置打开排液口，并保持排气口关闭；步骤4：通过控制系统启动真空机构从第三孔对密封容器抽真空；步骤5：密封容器内液面在内外压差的作用下上升，当金属熔体到达指定浇注量时，液面接触到内部金属液面探针，内部金属液面探针通过反馈信号接收装置将信号传给控制系统，此时通过控制系统控制开合装置关闭排液口，排气口同时维持关闭状态，同时真空机构停止抽真空；步骤6：机械装置带动定量浇注装置移动到铸造模具或者压室，使其深入模具或者压室足够的深度；步骤7：通过控制系统控制开合装置，排气口打开，排液口保持关闭；步骤8：通过控制系统启动惰性气体填充装置，向第二孔内通入惰性气体，惰性气体通过惰性气体填充管进入模具或者压室；步骤9：惰性气体被通入模具或者压室，一定时间后模具或者压室被惰性气体充满，在控制系统作用下，惰性气体填充装置关闭，同时控制系统控制开合装置，排气口关闭；步骤10：通过控制系统控制开合装置，排液口打开，排气口保持关闭，同时启动惰性气体填充装置，向第一孔内通入惰性气体，金属熔体在惰性气体推力及重力的作用下流入模具或者压室；步骤11：在浇注过程中随着液面上移，机械装置带动真空定量浇注装置逐渐上移，保证浇注过程中密封容器与金属熔体液面距离基本保持恒定，直至浇注完成；步骤12：控制系统控制开合装置，排液口关闭，机械装置带动真空定量浇注装置移走，进行下一循环。优选的，另一种利用上述设备进行金属熔体真空定量浇注方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1：调整内部金属液面探针的高度，使其固定在密封容器内需要定量浇注金属熔体的相应高度；步骤2：机械装置带动真空定量浇注装置在盛有金属熔体的炉内下移，直至外部金属液面探针接触到金属熔体，下移停止，此时密封容器下端插入金属熔体液面以下，并保持真空坩埚处于竖直状态；步骤3：通过控制系统控制开合装置打开排液口，并保持排气口关闭；步骤4：通过控制系统启动真空机构从第三孔对密封容器抽真空；步骤5：密封容器内液面在内外压差的作用下上升，当金属熔体到达指定浇注量时，液面接触到内部金属液面探针，内部金属液面探针通过反馈信号接收装置将信号传给控制系统，此时通过控制系统控制开合装置关闭排液口，排气口同时维持关闭状态，同时真空机构停止抽真空；步骤6：机械装置带动定量浇注装置移动到铸造本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可实现金属熔体真空定量浇注的设备，包括机械装置、真空定量浇注装置、开合装置、控制系统；所述机械装置控制真空定量浇注装置的移动或者转动；所述真空定量浇注装置包括具有内部空间的密封容器、气体填充机构和真空机构，所述密封容器上还设有与气体填充机构连接并允许气体进入的至少两个气体入口，以及与真空机构连接并且可对所述内部空间抽真空的气体出口；所述内部空间用以容纳金属熔体，且所述至少两个气体入口中的一个入口允许气体进入内部空间并和熔体接触，所述内部空间内还设有允许气体通过的管道，所述至少两个气体入口中的另一个入口允许气体进入所述管道，该管道将进入其的气体与熔体隔离且互不接触；所述密封容器还设有排出口，所述排出口包括允许熔体排出的排液口，所述管道通过该排液口，且管道具有允许不和熔体接触的气体排出的排气口，所述开合装置对所述排液口和排气口实现独立控制，即可独立控制排液口和排气口的开/合。

【技术特征摘要】
1.一种可实现金属熔体真空定量浇注的设备，包括机械装置、真空定量浇注装置、开合装置、控制系统；所述机械装置控制真空定量浇注装置的移动或者转动；所述真空定量浇注装置包括具有内部空间的密封容器、气体填充机构和真空机构，所述密封容器上还设有与气体填充机构连接并允许气体进入的至少两个气体入口，以及与真空机构连接并且可对所述内部空间抽真空的气体出口；所述内部空间用以容纳金属熔体，且所述至少两个气体入口中的一个入口允许气体进入内部空间并和熔体接触，所述内部空间内还设有允许气体通过的管道，所述至少两个气体入口中的另一个入口允许气体进入所述管道，该管道将进入其的气体与熔体隔离且互不接触；所述密封容器还设有排出口，所述排出口包括允许熔体排出的排液口，所述管道通过该排液口，且管道具有允许不和熔体接触的气体排出的排气口，所述开合装置对所述排液口和排气口实现独立控制，即可独立控制排液口和排气口的开/合。2.权利要求1所述的设备，其特征在于，所述密封容器还包括上盖，所述上盖将密封容器和管道的上部进行密封。3.权利要求3所述的设备，其特征在于，所述上盖上设有与气体填充机构连接并允许气体进入所述密封容器内部空间的第一孔、和与气体填充机构连接并允许气体进入所述气体填充管的第二孔、连接真空机构的第三孔。4.权利要求2或3所述的设备，其特征在于，所述真空定量浇注装置还包括内部金属液面探针和外部金属液面探针，所述内部金属液面探针通过所述密封容器上盖上的孔插入密封容器，其插入深度可以调节；外部金属液面探针固定在所述密封容器外部。5.权利要求4所述的设备，其特征在于，还包括反馈信号接收装置，所述反馈信号接收装置分别与内部金属液面探针和外部金属液面探针，接收来自内外金属液面探针的信号并反馈给控制系统。6.权利要求1或5所述的设备，其特征在于，所述控制系统和机械装置、反馈信号接收装置、真空机构，气体填充机构之间分别电连接，以实现对上述各部分的自动控制。7.权利要求4所述的设备，其特征在于，所述上盖与密封容器的连接处、所述上盖与气体填充管的连接处、以及所述上盖上的所有孔均设有密封垫圈防止漏气。8.权利要求1所述的设备，其特征在于，所述气体为惰性气体、氮气或其他不与金属熔体发生化学反应的气体之一，或其上述气体的混合气体。9.利用权利要求8所述的设备进行金属熔体真空定量浇注方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1：调整内部金属液面探针的高度，使其固定在密封容器内需要定量浇注金属熔体的相应高度；步骤2：机械装置带动真空定量浇注装置在盛有金属熔体的炉内下移，直至外部金属液面探针接触到金属熔体，下移停止，此时密封容器下端插入金属熔体液面以下，并保持密封容器处于竖直状态；步骤3：通过控制系统控制开合装置打开排液口，并保持排气口关闭；步骤4：通过控制系统启动真空机构从第三孔对密封容器抽真空；步骤5：密封容器内液面在内外压差的作用下上升，当金属熔体到达指定浇注量时，液面接触到内部...

【专利技术属性】
技术研发人员：张虎，马震，张花蕊，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11