專利名稱：一種反重力鑄造裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種反重力鑄造裝置，屬于鑄造技術(shù)領(lǐng)域。本實(shí)用新型適 合于各種金屬合金及金屬基復(fù)合材料的鑄造。
背景技術(shù)：
中國專利申請88102624公開了金屬反重力鑄造的設(shè)備和方法，中國專利申 請88102623公開了反重力金屬鑄造的設(shè)備和方法，中國專利申請89106430.3 公開了反重力鑄造方法及其設(shè)備，中國專利申請93107264.6公開了反重力鑄造 的設(shè)備與方法，中國專利申請200510029886. 3公開了鋁基復(fù)合材料的反重力真 空吸鑄制備方法。上述方法都是將鑄型放置于液態(tài)合金或熔融的金屬基復(fù)合材 料(以下統(tǒng)稱為液態(tài)合金)上方的密封室內(nèi)，對密封室抽真空，密封室與下面 的液態(tài)合金液面上產(chǎn)生壓差，液態(tài)合金在此壓差的作用下克服重力而充填鑄型 型腔；上述方法的共同特征是要利用真空泵系統(tǒng)產(chǎn)生壓差，系統(tǒng)復(fù)雜。
中國專利申請88106919. 1公開了一種調(diào)壓鑄造方法，中國專利申請 03115678. 9公開了原位反應(yīng)合成鋁基復(fù)合材料的調(diào)壓制備方法，中國專利申請 200410009617.6公開了一種調(diào)壓鑄造方法和調(diào)壓鑄造用坩堝，他們的共同特征 是將鑄型放在上密封室內(nèi)，液態(tài)合金放在下密封室的坩堝內(nèi)，在充型之前，要 對上密封室和下密封室或者坩堝內(nèi)同時(shí)抽真空，然后在真空條件下充型，以降 低鑄型內(nèi)反壓力對充型的阻礙。上述方法除了增加了裝置的復(fù)雜性之外，對于 蒸氣壓較高金屬，如鎂、鋅或者含有這些金屬的合金，容易造成元素?fù)]發(fā)。另一方面，上述各種方法都不能有效地解決具有厚大截面的大型砂型鑄件凝固時(shí) 間長問題。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服上述方法的缺點(diǎn)，提供一種反重力鑄造裝置， 利用高速氣流產(chǎn)生的負(fù)壓使液態(tài)合金充填鑄型型腔；利用流動(dòng)氣體換熱縮短鑄 件凝固時(shí)間；不用真空充型，解決高蒸氣壓元素?fù)]發(fā)問題。
本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案達(dá)到上述目的 一種反重力鑄造裝置，包括 含有鑄型3的上密封室1、含有坩堝13的下密封室11，上、下密封室由中隔板 IO隔離，鑄型型腔4通過澆注系統(tǒng)6與升液管14連通，升液管14插入液態(tài)合 金12中，所述中隔板10內(nèi)部有通道9和通道33，通道(9)的一端與快速接 頭(8)相連接，另一端通過氣門(7)與上密封室(1)相通，通道(33)的一 端與快速接頭(32)相連接，另一端通過氣門(34)與鑄型通道(5)相通，所 述裝置還設(shè)有截止閥16、 17、 19、 21、 23、 26、 30、 35，調(diào)節(jié)閥20、 25、 29， 消聲器18、 36和壓力氣源24。
本實(shí)用新型的工作過程和原理是
根據(jù)伯努利原理氣體速度和壓力的關(guān)系，利用管道22中高速氣流使放置有 鑄型3的上密封室1產(chǎn)生負(fù)壓，將液態(tài)合金12平穩(wěn)地吸入鑄型型腔4;再通過 管道27和31分別將氣流引入下密封室11和中隔板中的通道33，再經(jīng)氣門34 進(jìn)入鑄型通道5，進(jìn)入鑄型通道5的氣體透過鑄型材料顆粒間隙擴(kuò)散到上密封 室1，使上密封室1壓力增加；當(dāng)上、下密封室的壓力達(dá)到設(shè)定數(shù)值后，上密 封室1頂部的截止闊35開啟，氣體通過消聲器36向外排出，同時(shí)增加管道31 向鑄型通道5的進(jìn)氣流量，保持進(jìn)、出上密封室1的氣體流量平衡，使鑄型材料顆粒間隙和上密封室1內(nèi)保持高壓氣體的流動(dòng)，直到鑄件凝固；鑄件凝固完 成后，解除上、下密封室的壓差，澆注系統(tǒng)6中未凝固的液態(tài)合金流回至坩堝
13;排出上、下密封室的氣體，打開上密封室l，取出鑄型3，完成一個(gè)工作過程。
所述利用管道22中高速氣流使放置有鑄型3的上密封室1產(chǎn)生負(fù)壓，是通 過管道系統(tǒng)22和15，其中bc管道和ec管道組成銳角。根據(jù)伯努利原理，當(dāng) 高速氣流在管道22中由b向d流動(dòng)，則在管道22中產(chǎn)生負(fù)壓，于是管道15中 產(chǎn)生由e向c方向的氣流，在上密封室l造成負(fù)壓。
所述使上密封室1壓力增加，是將氣流引入鑄型通道5，氣流在遇到阻尼 塞2的阻尼后向鑄型材料顆粒間隙快速滲透，再擴(kuò)散到上密封室1。
所述使鑄型材料顆粒間隙和上密封室1保持高壓氣體的流動(dòng)，是上密封室 1頂部的截止閥35向外排出的氣體流量與管道31進(jìn)入鑄型通道5的氣體流量 相等。
本實(shí)用新型的有益效果在于-
1、 本實(shí)用新型的裝置不用抽真空過程，省去了復(fù)雜的真空泵系統(tǒng)，根據(jù)伯 努利原理氣流速度與壓力的關(guān)系，利用管道高速氣流使上密封室產(chǎn)生負(fù)壓，將 液態(tài)合金吸入鑄型，能夠精確控制充型速度，消除了噴濺，充型平穩(wěn)。
2、 上密封室采用鑄型通道進(jìn)氣，使鑄件凝固過程中鑄型材料顆粒間隙的熱 氣體持續(xù)不斷地排出，而由新的冷空氣不斷取代，造成鑄件/鑄型界面強(qiáng)烈的對 流熱交換，鑄件凝固時(shí)間減少，鑄件凝固組織細(xì)化，工作時(shí)間縮短。
3、 本裝置不會(huì)造成高蒸氣壓元素的揮發(fā)。
4、 在中隔板內(nèi)設(shè)置氣體通道，上密封室沒有管道連接，開啟、移動(dòng)方便。

圖1是本實(shí)用新型所述的反重力鑄造裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式以下通過附圖和實(shí)施例對本裝置作進(jìn)一步詳細(xì)描述 實(shí)施例1
A357鋁合金導(dǎo)彈艙體的砂型鑄造
該鑄件直徑為384毫米，高度615毫米，鑄件外圓壁厚4毫米，最大壁厚 48毫米。內(nèi)腔筋條筋板，壁厚3毫米，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。鑄型3內(nèi)沿圓周分布有6個(gè) 鑄型通道5。這6個(gè)鑄型通道分別與中隔板10上的6個(gè)氣門34相連通。鑄造 開始時(shí)，打開截止閥17、 19、 21和23，其余各閥門關(guān)閉。逐漸開啟調(diào)節(jié)閥20， 于是氣源24中的壓縮空氣通過管道22沿著bed從消聲器18高速噴出，于是上 密封室1內(nèi)的氣體經(jīng)氣門7通過管道15沿著ecd從消聲器18排出，在20秒 內(nèi)，在上密封室l逐步產(chǎn)生0.05MPa的負(fù)壓，在此負(fù)壓下，碳化硅坩堝13內(nèi)的 液態(tài)A357合金12沿著升液管14經(jīng)澆注系統(tǒng)6進(jìn)入鑄型型腔4;待鑄件表面形 成凝固殼后，關(guān)閉截止閥17、 19、 21和調(diào)節(jié)閥20，打開截止閥26、 30，通過 調(diào)節(jié)闊25和29的調(diào)節(jié)，讓氣體同時(shí)從快速接頭28進(jìn)入下密封室11，從快速接 頭32并沿通道33經(jīng)氣門34進(jìn)入鑄型通道5，進(jìn)入鑄型通道5中的氣體由于受 到阻尼塞2的阻尼作用，滲透于整個(gè)鑄型材料顆粒間隙，并擴(kuò)散到上密封室l， 使上密封室1壓力增加；當(dāng)下密封室11的壓力達(dá)到0. 5MPa，上密封室1壓力 為0.45MPa時(shí)，截止閥35開啟，上密封室1的氣體開始通過消聲器36排出， 同時(shí)加大調(diào)節(jié)閥29的開度，保持上密封室1頂部的截止閥35向外排出的氣體 流量與管道31進(jìn)入鑄型通道5的氣體流量相等；鑄件凝固后，截止26、 30、35，調(diào)節(jié)閥25、 29關(guān)閉，截止閥16打開，上、下密封室接通，截止閥21打 開，上、下密封室和大氣接通，開啟上密封室l，取出鑄型3，完成鑄造過程。 實(shí)施例2
ZM5合金鑄件的砂型鑄造
ZM5合金是航空工業(yè)常用合金，在真空下易揮發(fā)，在空氣中容易燃燒。本 實(shí)施例中，合金按照常規(guī)熔煉工藝規(guī)范進(jìn)行熔煉后，連同鋼板坩堝吊裝到下密 封室11中，在鑄型混入了4%的垸基磺酸鈉和2.5%的硼酸，以提高防燃性。為 降低成本，將氣源24分作兩部分的并聯(lián)，充型時(shí)采用普通的壓縮空氣，加壓時(shí) 切換為氮?dú)?，在合金液面上覆蓋有液態(tài)光鹵石，可以避免合金液與氮化學(xué)反應(yīng)。 其他工藝過程與實(shí)施例1相同。具體工藝參數(shù)如下充型負(fù)壓0.028MPa，充型 時(shí)間15秒，凝固壓力0.45MPa。
實(shí)施例3
鋁合金熔模精密鑄造
在本實(shí)施例中，熔模型殼用硅溶膠作為粘接劑，制殼材料為莫來石，按照 常規(guī)制殼工藝制造，經(jīng)900攝氏度3小時(shí)焙燒后自然冷卻到室溫，然后將型殼 裝入砂箱內(nèi)，填入粒度40/70目的造型砂，并做出鑄型通道5，其他工藝過程與 實(shí)施例l完全相同。具體工藝參數(shù)如下充型負(fù)壓0.02MPa，充型時(shí)間5秒，凝 固壓力0.2MPa。
權(quán)利要求1、一種反重力鑄造裝置，包括含有鑄型(3)的上密封室(1)、含有坩堝(13)的下密封室(11)，上、下密封室用中隔板(10)隔離，鑄型型腔(4)通過澆注系統(tǒng)(6)與升液管(14)連通，升液管(14)插入液態(tài)合金(12)中，其特征在于，所述中隔板(10)內(nèi)有通道(9)和通道(33)，通道(9)的一端與快速接頭(8)相連接，另一端通過氣門(7)與上密封室(1)相通，通道(33)的一端與快速接頭(32)相連接，另一端通過氣門(34)與鑄型通道(5)相通，所述裝置設(shè)有由管道(22)和管道(15)構(gòu)成的管道系統(tǒng)，所述管道系統(tǒng)中的bc段管道和ec段管道組成銳角形，所述管道系統(tǒng)還設(shè)有截止閥(16)、(17)、(19)、(21)、(23)、(26)、(30)、(35)，調(diào)節(jié)閥(20)、(25)、(29)，消聲器(18)、(36)和壓力氣源(24)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述反重力鑄造裝置，其特征在于，所述通道(9)和 通道(33)設(shè)在中隔板內(nèi)部。
專利摘要一種反重力鑄造裝置，由上、下密封室組成，鑄型放在上密封室，裝有液態(tài)合金的坩堝放在下密封室，兩個(gè)密封室由中隔板隔開，鑄型型腔和液態(tài)合金通過升液管相連通，中隔板內(nèi)設(shè)有通道9和33，通道9的一端與快速接頭8相連接，另一端通過氣門7與上密封室1相通，通道33的一端與快速接頭32相連接，另一端通過氣門34與鑄型通道5相通，所述裝置還設(shè)有管道22和管道15構(gòu)成的管道系統(tǒng)，所述管道系統(tǒng)中的bc和ec段管道組成銳角形。采用本實(shí)用新型充型平穩(wěn)，鑄件凝固時(shí)間短，結(jié)晶細(xì)密，鑄件表面質(zhì)量好。
文檔編號B22D18/06GK201357220SQ200920140600
公開日2009年12月9日 申請日期2009年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月16日
發(fā)明者吳一渝, 曾建民, 甘武奎, 平 顧 申請人:廣西大學(xué);江西洪都航空工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司