黑色金属压力铸造方法及其设备技术

黑色金属压力铸造方法及其设备，本发明专利技术包括单纯内压压铸法及其设备、内外压并用的双压法压铸方法及其设备和亚共晶铸件的铁水制备和铸造三大部分。内压法是将铁水密封在铁水包中，用充入的气体把铁水通过深底管、缓冲导块和铁水通道压入无冒口的型腔成型的。双压压铸法则是将砂箱密封在可以充气的密封罩中，在充气后再进行压铸，以提高压铸压力上限。本发明专利技术提供了亚共晶结构的铸件的铁水制备、原料和配料规格、孕育和铸造规范。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属铸造方法及铸造设备，尤其涉及黑色金属的铸造方法和铸造设备。黑色金属的冶炼和铸造，在我国已有四五千年的历史了，也曾有过光辉的成就，字迹和图案清晰、音质清越的古代巨钟和巨鼎就是有力的物证。在世界进入工业时代后，由于公知的历史原因，我国的铸造技术相对地落后了，高精度、高机械性能的大型铸件(如高精度机床床身、耐磨矿山机械、内燃机用的缸体和缸盖等)的铸造技术仅为少数工业发展国家所掌握。然而，就这些少数工业发展国家而论，他们的铸造技术也远远落后于其它工业，不能满足其它工业的需要，他们至今也未能完全掌握具有亚共晶结构的、大面积、高精度薄壁铸件的铸造技术。机械压力铸造方法，可以获得尺寸精确、表面光洁、宏观缺陷少的铸件，但其应用范围至今只限于有色金属的铸造，因为大多数有色金属熔点较低，在熔融状态下具有较高的流动性，其金相结构也不十分复杂，用于压铸的型芯、型膜等取材和加工也较方便。然而，黑色金属熔点较高，用来压铸的型芯、型模的取材和加工都较困难，尤其是黑色金属这类灰铸铁的金相结构难以掌握，故压铸技术至今还未能应用于灰铸铁，特别是未能用来压铸高精度、高机械性能的亚共晶铸件。本专利技术旨在提供一种黑色金属压力铸造方法和压铸设备，实现迄今尚未解决的大面积薄壁铸件的铸造，尤其是具有亚共晶结构的铸件的铸造。本专利技术是通过下述压铸方法和压铸设备实现上述目的的。本专利技术的黑色金属金力铸造方法和压铸设备分为二种(一)单纯的内压压铸法和相应的内压铸设备;(二)内压和外压并用的双压压铸法和相应的双压式压铸设备。这二种压铸方法和压铸设备均适用于一般黑色金属铸造，也适用于过共晶灰铸铁和亚共晶灰铸铁的铸造，因亚共晶铸铁的铸造需要更严格的技术条件，故在专节(三)中叙述具有亚共晶结构的铸件的铁水制备及铸造。为叙述清楚，今分叙如下一、单纯的内压压铸法和内压式压铸设备(参见图1)内压压铸方法是将按照技术要求指定的黑色金属加热熔化，使成流动性良好的熔体(铁水)，将铁水注入可以迅速密封的铁水包或保温电炉，在密封后将气体充入铁水包或保温电炉，将铁水经深底管、缓冲石墨导块的通道、砂型铁水通道，压入不设冒口的由砂型和型芯构成的型腔，铁水依靠压力将型腔中的空气经可透气的型砂间隙排入大气，并充满型腔，凝固后即成定型铸件。为了保证砂型、型芯不因过高的压力而破坏或者变形，故在铁水包密封盖上设一可调节上限气压的排气安全阀，使包内的气压不高于砂型、型芯的承压强度。本专利技术的单纯内压式压铸机是由压力机、铁水包、铁水包密封盖、包括砂型和型芯的砂箱，安全罩五大部分构成的，其结构如下压力机它处于压铸机的最下部，用来升降铁水包，使铁水包与密封盖快速密封并提供一个选定的向上压力的压力机，最好选择可调节压力的由缸体(1)、活塞(2)和压缩机等构成的液压机或者气压机。铁水包它是铸造工业常用的由铁外壳(5)、内壁设有耐火衬里(6)的铁水包。为了适应压铸，铁水包外壳(5)应用较厚的低碳钢制造;为了保证密封，铁水包上口缘应在同一平面上并且有较高的平整度;为了使铁水包长期在高温下工作而不变形或发生金相变化，最好在铁水包外壳(5)的外壁上设置一个有入水管(P1)、出水管(P2)的冷却套(5);为了使铁水保温，最好在铁水包的耐火衬里(6)的外缘加设一个高频或工频加热线圈(3)。密封盖它是由用加强筋(如工字钢等)联成一体的上层(L1)和下层(L2)构成的。在下层(L2)的下面设有直径略小于铁水包口缘直径的耐火衬里(6′)，耐火衬里(6′)的外缘设有放置石墨石棉密封圈(7)的环形槽。在上下两层之间，设有冷却套以及开口于下层(L2)的带有阀门(v1)的进气管(8)和带有可调限定压力的安全排气阀(v2)的排气管(9);在密封盖中部有用耐火材料(如，石墨或氮气硼等)制造的可插入铁水包底部的深底管(P0)，深底管(P0)是用压环(L3)挤压石墨石棉密封圈(7′)密封固定在下层(L2)上的，深底管(P0)的顶端设有高度略高于上层(L1)的石墨石棉圈(15)，以便与砂箱(10)内嵌装的缓冲石墨导块(14)作密封连接。密封盖上层(L1)是放置砂箱(10)和防护罩(17)的。砂箱与现铸造业中常用的砂箱一样，它是由可以对合的二个部分(上箱和下箱)构成的，下箱底部开有一个孔径大于深底管顶端石墨石棉密封圈(15)的孔，该孔的外周有一个带肩的半环形卡(16)，以便嵌入缓冲石墨导块(14)并通过石墨石棉圈(15)将砂箱(10)与深底管(P0)构成密封连接。砂箱内包括铁水通道，砂型(11)，砂芯(12)和型腔(13)，为了加强型腔承压强度，最好在型砂上表面加一个强度较高的多孔盖板或者在加强的箱底部打若干孔。防护罩用作安全保护的防护罩(17)是用金属板或金属网制成的，放在密封盖上层(L1)上面的，将整个砂箱(10)罩在其内，以防万一事故发生时物料横飞。操作把注入了铁水的铁水包放在可以平动的压力机活塞上，升起铁水包，使铁水包与密封盖紧压密封，将气充入铁水包，使铁水通过深底管等压入与密封盖紧压密封的砂箱型腔制成铸件。在铁水包或保温电炉与密封盖制成一个整体的条件下，可在铁水包或保温电炉的上部或“密封盖”顶部留置一个可以迅速密封的铁水入口，在注入铁水并密封后充气施压，把铁水经深底管等压入型腔，制成铸件。二、内压加外压的双压压铸法和双压式压铸设备(参见图2)鉴于上述单纯内压压铸法所用的压铸压力(强)是以砂型的强度为上限的，而在铸造表面精度很高的铸件时需要更高的压铸压力，特此提出了双压压铸法。本法是在内压压铸法的基础上的改进，把内压法的与大气相通的砂箱密闭在密封罩和铁水包密封盖之间，而密封罩上设有带阀门的进气管与带有可调上限压力的排气安全阀的排气管，把罩内压力调节到预定值，然后把铁水通过深底管、铁水通道压入型腔并成形。因为砂型是透气的，型腔内的气压与罩内气压相同。而当铁水充满型腔后，铁水压力升高，由于铁水界面除了受到型腔壁的力之外还受到一个大小等于罩内气压的压力。把压铸压力极限从砂型承压强度提高到砂型承压强度与密封罩充气气压之和。所以，双压式压铸设备是在如图1所示的单纯内压压铸设备的密封盖。上面增设一个如图2所示的带有进气阀(v3)的进气管和带有可调限压的安全排气阀(v4)的排气管的密封罩(17′)和一个密封圈(18)将砂箱密封在密封罩与铁水包密封盖之间。三、具有亚共晶结构的铸件的铁水制备及铸造。众所周知，属于类铸铁的过共晶灰铸铁(如球墨铸铁、蠕墨铸铁)具有优良的韧性。但是，由于其中的石墨晶体较大，其刚性较低耐磨性和散热性较差，不宜制造精密的大型机械或受力较大的零部件;而亚共晶灰铸铁，不仅有良好的韧性，而且有优良的刚性、耐磨性和散热性，是最理想的机械用材。但是，获得亚共晶灰结构铸件的工艺条件是十分苛刻的，其成败取决于铁水成份、温度、孕育条件和铸造条件，而铁水成份的稳定与原料及配料的规格密切相关，为说清诸因素，故详述如下(一)合格铁水的制备(参见图3)MaUter对黑色金属铸造的研究有精湛的造诣和成就，图3的碳、硅在石墨化过程中的影响曲线就是他给出的，该图清楚地显出了获得灰口铸铁的一般条件，它对掌握亚共晶铸铁的条件有重要的指导价值。本人从事铸造工作已四十多年，从铸造亚共晶结构铸件的经验证明把铁水的总碳量控制在2.8～3.1本文档来自技高网...

【技术保护点】
黑色金属压力铸造法及其设备，其特征在于：它是由单纯的内压压铸法和相应的内压式压铸设备，内压、外压并用的双压压铸法和相应的双压式压铸设备，铸造亚共晶结构铸件的铁水制备和铸造三部分构成的。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林汉钦，
申请(专利权)人：吴欣，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]