【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及兼具柔性梯度顺序和冷速增强凝固的重力铸造方法及装置。
技术介绍
1、传统的重力铸造方法，如熔模铸造和消失模铸造，具有工艺简单、成本低廉等优点，被广泛应用。但在铸造过程中，金属熔体是随铸型一起在空冷条件下自然冷却，这种冷却方式无法实现梯度顺序凝固，且冷却速度低，对于结构复杂、壁厚悬殊较大的铸件在这样的非梯度顺序凝固和低冷却速度条件下凝固，所获得的铸件往往补缩不充分、热裂倾向大、缺陷尺寸大且数量多、残余应力大、凝固组织粗大且不致密，力学性能不达标，成品率低，特别对于低熔点金属如铝合金和镁合金来说，这种铸造方式更具挑战性。相比之下，传统的重力金属型铸造、石墨型铸造虽然冷却速度得到一定提升，但仍难以实现有利的梯度顺序凝固。这些传统重力铸造方法都存在无法梯度顺序凝固、冷却速度低和凝固过程难以柔性控制的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的是为了提供兼具柔性梯度顺序和冷速增强凝固的重力铸造方法，以解决上述背景中提出的问题。
2、兼具柔性梯度顺序和冷速增强凝固的重力铸造方法，包括以下步骤：
3、步骤s1：根据所需铸件的性能制备出符合要求的铸型以及需要浇注在铸型内的金属熔体；
4、步骤s2：将制备好的铸型开口向下固定在铸型固定装置上；
5、步骤s3：通过升降翻转机构的翻转功能将铸型固定装置翻转180度，使铸型的开口向上，将制备好的金属熔体浇注进铸型中；
6、步骤s4：通过升降翻转机构的升降功能将铸型固定装置向下移动，
7、步骤s5：等到金属熔体凝固成型后，形成待脱模的铸件，向上移动铸型固定装置，直到铸型完全脱离沸腾床冷却炉后，将铸型固定装置翻转180度，取下铸型；
8、步骤s6：拆卸铸型，从铸型中获取成品铸件，完成一次铸造。
9、优选的，所述铸型包括熔模铸型、消失模铸型、砂型、金属型和石墨型。
10、优选的，在步骤s4中，通过调节所述沸腾床冷却炉内冷却介质的参数以柔性地调节铸型内金属熔体的冷却速度。
11、优选的，步骤s3中的浇注过程和步骤s4可同时进行，即可以在铸型浸入到沸腾床冷却炉的过程中同时向铸型内浇注金属熔体。
12、优选的，步骤s3中的浇注过程可在步骤s4之后进行，即可以在铸型完全浸入沸腾床冷却炉后向铸型内浇注金属熔体。
13、优选的，步骤s2的另一种情形，将所述铸型以开口向上的方式固定在铸型固定装置上，并取消步骤s3中的翻转步骤。
14、优选的，所述升降翻转机构和铸型固定装置的功能可由机械手实现，使用所述机械手完成对铸型的夹持、将铸型以柔性可调的速度浸入沸腾床冷却炉中和从沸腾床冷却炉取出铸型的操作。
15、兼具柔性梯度顺序和冷速增强凝固的重力铸造装置，该装置应用于权利要求1-6任一项所述的兼具柔性梯度顺序和冷速增强凝固的重力铸造方法，包括底座，所述底座上设置有沸腾床冷却炉，所述底座上在沸腾床冷却炉的一侧设置有升降翻转机构，所述升降翻转机构上设置有铸型固定装置，所述铸型固定装置的底部设置有浇杯，所述铸型固定装置位于沸腾床冷却炉上方。
16、优选的，还包括金属熔体盛具和铸型，所述金属熔体盛具内盛放有金属熔体。
17、优选的，所述浇杯为内部贯通的上小下大的结构。
18、与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果是：
19、1、本专利技术通过将铸型自下而上以柔性可调的速度浸入到沸腾床冷却炉中，并通过柔性调节沸腾床冷却炉内冷却介质的参数，使得铸型内的金属熔体柔性建立起自下而上顺序凝固所需的温度梯度，金属熔体能够在自然重力作用下实现逐层顺序补缩，降低缩松缺陷、降低局部不均匀凝固和收缩引发的热裂和残余应力，从而实现梯度顺序凝固。同时，通过沸腾状态下的冷却介质，来增强铸型与冷却介质之间的热交换效果，提高界面换热的效率，从而实现对铸型内金属熔体的增强冷却，这种增强冷却能够诱导发生冷速增强凝固，冷速增强能够提高晶粒形核率、降低晶粒尺寸、降低二次枝晶间距、提高组织致密性、降低缺陷长大时间、降低晶间缺陷尺寸，从而铸造出组织细化和致密性提升的铸件，提高铸件强度和延伸率。
20、2、本专利技术通过实现梯度顺序凝固和冷速增强凝固，提高铸件的力学性能和成品率，同时可以实现梯度顺序凝固过程和凝固冷却速度的柔性控制，为智能铸造成型提供了关键技术支撑；此外，由于冷却速度增强，凝固时间得到缩短，自动化水平得到提高，使得生产效率得到提高；另外，本专利技术对现有重力铸造技术（如熔模铸造、消失模铸造、砂型铸造、金属型铸造、石墨型铸造）的技术改变少，操作简单，技术适用性强，生产成本低，能够低成本、高效率生产出复杂形状的高性能铸件。
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1.兼具柔性梯度顺序和冷速增强凝固的重力铸造方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的兼具柔性梯度顺序和冷速增强凝固的重力铸造方法，其特征在于：所述铸型（7）包括熔模铸型、消失模铸型、砂型、金属型和石墨型。
3.根据权利要求1所述的兼具柔性梯度顺序和冷速增强凝固的重力铸造方法，其特征在于：在步骤S4中，通过调节所述沸腾床冷却炉（2）内冷却介质的参数以柔性地调节铸型（7）内金属熔体（8）的冷却速度。
4.根据权利要求1所述的兼具柔性梯度顺序和冷速增强凝固的重力铸造方法，其特征在于：步骤S3中的浇注过程和步骤S4可同时进行，即可以在铸型（7）浸入到沸腾床冷却炉（2）的过程中同时向铸型（7）内浇注金属熔体（8）。
5.根据权利要求1所述的兼具柔性梯度顺序和冷速增强凝固的重力铸造方法，其特征在于：步骤S3中的浇注过程可在步骤S4之后进行，即可以在铸型（7）完全浸入沸腾床冷却炉（2）后向铸型（7）内浇注金属熔体（8）。
6.根据权利要求1所述的兼具柔性梯度顺序和冷速增强凝固的重力铸造方法，其特征在于：步骤S2的另一
7.根据权利要求1所述的兼具柔性梯度顺序和冷速增强凝固的重力铸造方法，其特征在于：所述升降翻转机构（3）和铸型固定装置（4）的功能可由机械手实现，使用所述机械手完成对铸型（7）的夹持、将铸型（7）以柔性可调的速度浸入沸腾床冷却炉（2）中和从沸腾床冷却炉（2）取出铸型（7）的操作。
8.兼具柔性梯度顺序和冷速增强凝固的重力铸造装置，该装置应用于权利要求1-6任一项所述的兼具柔性梯度顺序和冷速增强凝固的重力铸造方法，其特征在于：包括底座（1），所述底座（1）上设置有沸腾床冷却炉（2），所述底座（1）上在沸腾床冷却炉（2）的一侧设置有升降翻转机构（3），所述升降翻转机构（3）上设置有铸型固定装置（4），所述铸型固定装置（4）的底部设置有浇杯（5），所述铸型固定装置（4）位于沸腾床冷却炉（2）上方。
9.根据权利要求8所述的兼具柔性梯度顺序和冷速增强凝固的重力铸造装置，其特征在于：还包括金属熔体盛具（6）和铸型（7），所述金属熔体盛具（6）内盛放有金属熔体（8）。
10.根据权利要求8所述的兼具柔性梯度顺序和冷速增强凝固的重力铸造装置，其特征在于：所述浇杯（5）为内部贯通的上小下大的结构。
...【技术特征摘要】
1.兼具柔性梯度顺序和冷速增强凝固的重力铸造方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的兼具柔性梯度顺序和冷速增强凝固的重力铸造方法，其特征在于：所述铸型（7）包括熔模铸型、消失模铸型、砂型、金属型和石墨型。
3.根据权利要求1所述的兼具柔性梯度顺序和冷速增强凝固的重力铸造方法，其特征在于：在步骤s4中，通过调节所述沸腾床冷却炉（2）内冷却介质的参数以柔性地调节铸型（7）内金属熔体（8）的冷却速度。
4.根据权利要求1所述的兼具柔性梯度顺序和冷速增强凝固的重力铸造方法，其特征在于：步骤s3中的浇注过程和步骤s4可同时进行，即可以在铸型（7）浸入到沸腾床冷却炉（2）的过程中同时向铸型（7）内浇注金属熔体（8）。
5.根据权利要求1所述的兼具柔性梯度顺序和冷速增强凝固的重力铸造方法，其特征在于：步骤s3中的浇注过程可在步骤s4之后进行，即可以在铸型（7）完全浸入沸腾床冷却炉（2）后向铸型（7）内浇注金属熔体（8）。
6.根据权利要求1所述的兼具柔性梯度顺序和冷速增强凝固的重力铸造方法，其特征在于：步骤s2的另一种情形，将所述铸型（7）以开口向上的方式固定在铸型固定装置（4）上，并取消...
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