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基于调频调幅机械振动无冻管的真空差压铸造系统及工艺技术方案

技术编号:40488097 阅读:8 留言:0更新日期:2024-02-26 19:19
本发明专利技术公开了一种基于调频调幅机械振动无冻管的真空差压铸造系统及工艺,包括装置本体和真空差压铸造气路系统;装置本体包括上压力罐、下压力罐和中隔板,中隔板上安装有升液管,下压力罐内设置有安装板和升液管温控装置,升液管温控装置包括升液管加热保温套,升液管加热保温套环设在升液管外,工艺步骤包括如下阶段:抽真空阶段,低幅低频振动协同低压充型阶段、低幅高频振动加压阶段、高幅高频振动保压压凝固阶段、高幅低频振动卸压阶段、开罐;本发明专利技术避免了升液管冻管问题,增强了工艺的连续性,提高了生产效率,同时经调频调幅机械振动处理,进一步细化了晶粒,增强了铸件组织的致密性及性能,可以满足高性能优质铸件生产要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及真空差压铸造,尤其涉及基于调频调幅机械振动无冻管的真空差压铸造系统及工艺


技术介绍

1、真空差压铸造是一种先进的反重力成形技术,同时具备了低压铸造、差压铸造等技术的优点,可以实现负压真空状态下低压充型,以及高压下的正压凝固,大大减少了铸件气孔、针孔、疏松缩孔等缺陷,提高了铸件的机械性能和组织的致密性,是成形大型、复杂、整体、薄壁铸件的关键装备之一。我国西北工业大学在调压反重力成形设备研发方面做了大量研究,解决了航空航天企业关键型号零部件生产难的问题,同时我国南昌航空大学、华中科技大学、哈尔滨工业大学、沈阳工业大学等在真空差压铸造和差压铸造工艺和技术方面也做了大量研究,并开发了相应的铸造设备。

2、近年来,随着国家重大科技专项以及国防军工现代化建设的推进,真空差压铸造成为解决飞机、发动机、导弹、卫星、飞船研制过程中大型复杂零部件生产制造问题首选装备。然而企业在采用真空差压铸造设备生产过程中,经常会出现升液管内部金属液凝固即“冻管”的问题,升液管一旦出现“冻管”问题,需要重新拆装升液管、中隔板及铸型,不仅会影响工艺的连续性,降低生产效率,而且“冻管”现象若不能被及时发现,将存在一定的安全隐患。另外,由于真空差压铸造的充型过程中,升液管同时兼备了直浇道和冒口作用,为了更大地发挥升液管作为冒口的补缩功用,同时解决升液管内金属液凝固即“冻管”问题。为此,本专利技术拟在真空差压铸造设备升液管外围(冻管段)设计一种保温加热装置,保证该段升液管温度在金属熔体的液相线以上,以避免冻管问题发生。同时在铸型上部锁紧压板上增设可调频调幅的机械振动装置,对铸型内部液态熔体实施调频调幅可控的振动处理,促进形核,有效细化晶粒,降低气孔率,增强液态金属在型腔狭窄部位的流通能力。

3、为此,真空差压设备在机械振动、升液管保温装置配合下,极大的增强金属液流动、充型及补缩能力,提高了真空差压铸造设备生产效率,为真空差压铸造装备生产更高质量的大型优质薄壁铸件提供了一种新的思路。


技术实现思路

1、本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的技术问题,提供一种基于调频调幅机械振动无冻管的真空差压铸造系统及工艺。

2、为实现上述目的,本专利技术提供的技术方案是:一种基于调频调幅机械振动无冻管的真空差压铸造系统,包括装置本体和真空差压铸造气路系统;装置本体包括上压力罐、下压力罐和中隔板,上压力罐内设置有铸型,铸型内设置有铸件,铸型顶端设置有铸型锁紧压板,铸型锁紧压板上通过螺钉固定设置有调频调幅机械振动装置,铸型锁紧压板通过螺栓固定在中隔板上,中隔板上安装有升液管,下压力罐内设置有安装板和升液管温控装置,安装板上设置有用于熔化保温合金液的坩埚电阻炉,所述升液管温控装置包括升液管加热保温套,升液管加热保温套环设在升液管外,升液管底部伸入坩埚电阻炉内,升液管上端与铸件连接。

3、优选的,上压力罐外表面还设置有上罐进气法兰、上罐进气直通管、机械振动装置参数显示器和上罐压力表;下压力罐外表面设置有下罐压力表和下罐进气法兰。

4、优选的,真空差压铸造气路系统包括储气罐、真空泵、各阀门及管路,上罐进气法兰、下罐进气法兰和真空泵连接,上罐进气法兰、下罐进气法兰与真空泵之间设置有上下罐体互通阀、真空阀和泄压阀;上罐进气法兰与储气罐连接,上罐进气法兰与储气罐之间设置有上罐压力调节阀和第二开关阀;上罐进气直通管与储气罐连接,上罐进气直通管与储气罐之间设置有第一开关阀;下罐进气法兰与储气罐连接,下罐进气法兰与储气罐之间设置有下罐压力调节阀和第三开关阀。

5、优选的,升液管及升液管加热保温套的上端法兰口通过耐热的密封圈来密封。

6、优选的,升液管底部端口处放置过滤网。

7、本专利技术还公开了一种基于调频调幅机械振动无冻管的真空差压铸造工艺,包括上述任意一项所述的一种基于调频调幅机械振动无冻管的真空差压铸造系统,该方法具体包括以下步骤:

8、(1)抽真空阶段:打开上下罐体互通阀和真空阀,开启真空泵,开始抽真空,待上罐压力表和下罐压力表测得真空度达到15±5kpa,时间2分钟,自动关闭上下罐体互通阀和真空阀,并关闭真空泵,进入下一工艺过程;

9、(2)低幅低频振动协同低压充型阶段:开启机械振动装置,打开储气罐的第三开关阀,并打开下罐压力调节阀,经下罐进气法兰向下压力罐内充气,形成下压力罐压力大于上压力罐为p下-p上=δp的压力差,金属液通过升液管,调整调频调幅机械振动装置的振动状态为低幅低频,在调频调幅机械振动装置下充填铸型;

10、(3)低幅高频振动加压阶段:保持调频调幅机械振动装置振幅不变,增大其振动频率,促进形核质点数目增加,同时打开第二开关阀23、上罐压力调节阀,通过与下压力罐体调节阀配合,上压力罐和下压力罐同时升压,保持下压力罐和上压力罐压差为δp;同时保证升液管加热保温套实时温度在合金液液相线温度以上50℃,当下罐压力达到保压压力p保时,进入保压阶段,压强选择为200-600kpa,持续时间为1-2min左右;金属液穿越枝晶间缝隙补缩的关键阶段,升液管加热保温套加热后的金属液流经补缩通道,并重熔通道壁周围固相,保证了补缩通道畅通,为后续高压下凝固做好了准备;

11、(4)高幅高频振动保压压凝固阶段:在步骤(3)的基础上,增大调频调幅机械振动装置的振幅,形成高幅高频机械振动波,促进凝固补缩;保持下压力罐和上压力罐压差为δp,下压力罐压力为p保,该过程持续持续时间为1-30min左右;同时保证升液管加热保温套实时温度在合金液液相线温度以上10℃;

12、(5)高幅低频振动卸压阶段:将上下罐体互通阀打开,并将卸压阀打开,使上压力罐和下压力罐的压力值恢复为正常压力,同时调节调频调幅机械振动装置形成高幅低频振动波,保证升液管内残余金属液完全回流至电阻炉坩埚;

13、(6)开罐:关闭升液管加热保温套和调频调幅机械振动装置,打开上压力罐,取件。

14、本专利技术有益效果:

15、本专利技术通过在中隔板上设置有升液管,在升液管外环设升液管加热保温套,一方面解决真空差压铸造生产过程中升液管时常出现的“冻管”问题;另一方面,配合真空差压铸造工艺中高压凝固补缩能力,提高反重力铸造工艺中升液管冒口功能,即加装升液管温控装置,保证升液管管内(冒口内)金属绝对液态,为后续协同调频调幅机械振动的真空差压铸造加压凝固补缩提供良好补缩条件;该装置不仅避免了升液管冻管问题,增强了工艺的连续性,提高了生产效率,同时经调频调幅机械振动处理,促进形核,进一步细化了晶粒,增强了铸件组织的致密性及性能,可以满足高性能优质铸件生产要求。

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【技术保护点】

1.一种基于调频调幅机械振动无冻管的真空差压铸造系统,其特征在于:包括装置本体和真空差压铸造气路系统;装置本体包括上压力罐、下压力罐和中隔板,上压力罐内设置有铸型,铸型内设置有铸件,铸型顶端设置有铸型锁紧压板,铸型锁紧压板上通过螺钉固定设置有调频调幅机械振动装置,铸型锁紧压板通过螺栓固定在中隔板上,中隔板上安装有升液管,下压力罐内设置有安装板和升液管温控装置,安装板上设置有用于熔化保温合金液的坩埚电阻炉,所述升液管温控装置包括升液管加热保温套,升液管加热保温套环设在升液管外,升液管底部伸入坩埚电阻炉内,升液管上端与铸件连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于调频调幅机械振动无冻管的真空差压铸造系统,其特征在于:上压力罐外表面设置有上罐进气法兰、上罐进气直通管、机械振动装置参数显示器和上罐压力表;下压力罐外表面设置有下罐压力表和下罐进气法兰。

3.根据权利要求2所述的一种基于调频调幅机械振动无冻管的真空差压铸造系统,其特征在于:真空差压铸造气路系统包括储气罐、真空泵、各阀门及管路,上罐进气法兰、下罐进气法兰和真空泵连接,上罐进气法兰、下罐进气法兰与真空泵之间设置有上下罐体互通阀、真空阀和泄压阀;上罐进气法兰与储气罐连接,上罐进气法兰与储气罐之间设置有上罐压力调节阀和第二开关阀;上罐进气直通管与储气罐连接,上罐进气直通管与储气罐之间设置有第一开关阀;下罐进气法兰与储气罐连接,下罐进气法兰与储气罐之间设置有下罐压力调节阀和第三开关阀。

4.根据权利要求1所述的一种基于调频调幅机械振动无冻管的真空差压铸造系统,其特征在于:升液管及升液管加热保温套的上端法兰口通过耐热的密封圈来密封。

5.根据权利要求1所述的一种基于调频调幅机械振动无冻管的真空差压铸造系统,其特征在于:升液管底部端口处放置过滤网。

6.一种基于调频调幅机械振动无冻管的真空差压铸造工艺,包括权利要求1-5任意一项所述的一种基于调频调幅机械振动无冻管的真空差压铸造系统,其特征在于:该方法具体包括以下步骤:

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【技术特征摘要】

1.一种基于调频调幅机械振动无冻管的真空差压铸造系统,其特征在于:包括装置本体和真空差压铸造气路系统;装置本体包括上压力罐、下压力罐和中隔板,上压力罐内设置有铸型,铸型内设置有铸件,铸型顶端设置有铸型锁紧压板,铸型锁紧压板上通过螺钉固定设置有调频调幅机械振动装置,铸型锁紧压板通过螺栓固定在中隔板上,中隔板上安装有升液管,下压力罐内设置有安装板和升液管温控装置,安装板上设置有用于熔化保温合金液的坩埚电阻炉,所述升液管温控装置包括升液管加热保温套,升液管加热保温套环设在升液管外,升液管底部伸入坩埚电阻炉内,升液管上端与铸件连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于调频调幅机械振动无冻管的真空差压铸造系统,其特征在于:上压力罐外表面设置有上罐进气法兰、上罐进气直通管、机械振动装置参数显示器和上罐压力表;下压力罐外表面设置有下罐压力表和下罐进气法兰。

3.根据权利要求2所述的一种基于调频调幅机械振动无冻管的真空差压铸造系统,其特征在于:真空差压铸造...

【专利技术属性】
技术研发人员:芦刚严青松涂志新刘栋陈晓
申请(专利权)人:南昌航空大学
类型:发明
国别省市:

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