專利名稱：一種調(diào)壓鑄造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬精密鑄造的技術(shù)領(lǐng)域。
本發(fā)明所提出的調(diào)壓鑄造法，是一種澆注薄壁、復(fù)雜精密鑄件的方法。關(guān)于精密鑄件的澆注方法，通常采用傳統(tǒng)的重力自由澆注法。為解決薄壁、復(fù)雜精密鑄件的成形問題，后來又發(fā)展了減壓澆注、真空澆注以及真空澆注-壓力結(jié)晶的澆注方法。這些方法主要用于石膏熔模精密鑄造。近年來，反重力鑄造法也用于澆注精密鑄件，如低壓鑄造法、差壓鑄造法、熔模吸鑄法，簡稱CLA和CLV法。
重力澆注法容易使鑄件產(chǎn)生欠鑄、疏松、氧化夾雜等鑄造缺陷。反重力鑄造是利用壓力差澆注液態(tài)金屬的方法。已有的反重力鑄造法，在應(yīng)用于精密鑄造時，主要存在三方面的局限性其一是要求鑄型具有較好的透氣性或排氣能力。低壓鑄造是利用氣體的壓力將液態(tài)金屬壓入型腔;差壓鑄造和熔模吸鑄是依靠在型腔中減壓，將液態(tài)金屬吸入型腔。在精密鑄造中，無論液態(tài)金屬是被吸入型腔還是被壓入型腔，充型的效果都依賴于鑄型的透氣性或排氣能力。如果鑄型的透氣性太差或排氣孔太少、太小，其結(jié)果或者是液態(tài)金屬不能被吸入鑄型，或者是鑄件由于憋氣而澆不足。對透氣性較差的鑄型，在易產(chǎn)生憋氣的死角內(nèi)必須設(shè)置排氣孔。但由于熔模鑄型是熱型澆注，這些排氣孔容易造成跑火。此外，在薄壁、復(fù)雜鑄件上設(shè)置排氣孔還會增加制模、制殼(或灌漿)的工藝難度。其二是要求鑄型有較高的強度，以便模殼在吸鑄、充型和壓力結(jié)晶時不會變形和破裂。強化模殼不但使生產(chǎn)成本大大增加，而且降低模殼的退讓性和潰散性，不易脫殼清理。其三是有些反重力鑄造法，如熔模吸鑄和低壓鑄造，不能提供足夠高的壓力以滿足鑄件厚大截面的補縮和鑄件在絕熱型(例如石膏型)中凝固的壓力結(jié)晶要求。
本發(fā)明提出了一種解決上述問題的方法，即調(diào)壓鑄造法。
調(diào)壓鑄造法的特征是在澆注前，使型腔處于一定真空度條件下，然后，將液態(tài)金屬沿反重力方向(即由下向上)壓入型腔。充型完成后，在保持充型壓力差不變的條件下調(diào)壓，使鑄件的凝固環(huán)境從真空(負壓)迅速向高壓(正壓)轉(zhuǎn)變。在真空條件下充型，改變了已有反重力鑄造法必須依賴鑄型排氣進行充型的原理。充型完成后的調(diào)壓方式，即保證了鑄件在高的壓力下凝固，又保證了鑄型所受的最高壓力不超過充型壓力。因此，本發(fā)明可用透氣性差，強度低的鑄型，鑄造出輪廓輕晰、氣密性高的薄壁、復(fù)雜精密鑄件。
附

圖1給出了一種實現(xiàn)本發(fā)明的裝置。圖中(1)是安裝鑄型的上密封室;(2)是安裝盛有金屬液的坩堝的下密封室;(3)是鑄型;(4)是安放鑄型的墊床;(5)是保溫澆口套;(6)是輸液管;(7)是盛有金屬液的坩堝;(9)(12)(13)是流量調(diào)節(jié)閥;(8)(10)(11)(14)是截止閥;(15)是真空系統(tǒng);(16)是恒壓氣源。
盛有金屬液的坩堝(7)放在下密封室(2)中。上密封室(1)中，放有鑄型(3)，它座在具有高透性和一定可塑性的墊床(4)上。墊床(4)上嵌有用高透氣性保溫材料制成的保溫澆口套(5)。該澆口套與插入金屬液中的輸液管(6)相接。澆注開始前，截止閥(8)、(14)及流量調(diào)節(jié)閥(12)、(13)關(guān)閉，其余各閥開啟。由真空系統(tǒng)向上密封室(1)和下密封室(2)同時抽氣。當真空度達到足夠高的數(shù)值時，截止閥(10)、(11)及流量調(diào)節(jié)閥(9)關(guān)閉。開始澆注時，開啟截止閥(14)，經(jīng)過充分干燥和過濾的壓縮空氣或惰性氣體從恒壓氣源經(jīng)過流量調(diào)節(jié)閥(13)進入下密封室(2)。隨著氣體進入下密封室(2)，液態(tài)金屬便從輸液管(6)中沿反重力方向(自下而上)進入型腔。充型完成后，通過流量調(diào)節(jié)閥(12)和(13)的配合，使上、下密封室的壓力差保持為常數(shù)并且等于充型壓力，即在調(diào)壓過程中，上、下密封室的壓力滿足于關(guān)系式(dp1)/(dt) = (dp2)/(dt) 或p2-p1＝△p＝常數(shù)式中，p1是上密封室的壓力;
p2是下密封室的壓力;
△p是充型壓力，也即上、下密封室的壓力差;
t是時間。
調(diào)壓速率由流量調(diào)節(jié)閥(12)的開度大小決定。隨著氣體進入上、下密封室，壓力從充型時的真空(負壓)迅速轉(zhuǎn)變到高壓(正壓)。隨著壓力增加，上、下密封室的壓力差始終保持△p不變。根據(jù)這種調(diào)壓原理，在鑄造過程中，無論壓力調(diào)到多高，而鑄型所受壓力不會超過△p。當達到規(guī)定的壓力后，關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥(12)、(13)(注意此時仍要保持△p不變)。鑄件在此恒定的壓力和壓力差下直到凝固完畢。然后，釋放上、下密封室中的氣體。打開上密封室，即可取出鑄件。
下面再結(jié)合如上所述的實施步驟，給出石膏型鋁鑄件的澆注工藝實例。附圖2為該例的工藝曲線。圖中細實線是下密封室的壓力;虛線為上密封室的壓力;粗實線表示上、下密封室所處的同一壓力。ab段是上下密封室同時抽真空的過程;bc段是充型過程;cd段是調(diào)壓過程;de段是恒壓凝固過程;ef段是上、下密封室同時解除壓力的過程。
如上所述步驟，澆注之前，在30秒內(nèi)，使上、下密封室的壓力降至10mmHg(圖2中ab段)，充型后(圖2中bc段)，以平均0.1Kgf/cm2.s的速率調(diào)壓(圖2中cd段)，使上、下密封室的壓力分別達到4.75Kgf/cm2和5Kgf/cm2。在恒壓下凝固10分鐘后(圖2中de段)，使上、下密封室的壓力相等。釋放上、下密封室中的氣體(圖2中ef段)，打開上密封室，取出鑄件。該鑄件輪廓尺寸為450mm＊300mm＊275mm，最小壁厚0.5mm，最大壁厚22mm。鑄型中未采用任何排氣措施。未出現(xiàn)鑄造缺陷。
與已有方法比較，調(diào)壓鑄造法不僅充型能力強，凝固條件好，能獲得更薄、更復(fù)雜、更致密的精密鑄件，而且具有多方面的技術(shù)優(yōu)越性;不必考慮鑄型的排氣，能簡化制模、制殼(灌漿)工藝;采用低強度模殼，能節(jié)約材料和能源，降低生產(chǎn)成本。例如，對模殼來說，只需涂掛4-5層，不用采取強化措施，而通常的反重力鑄造法要涂掛7-9層。
調(diào)壓鑄造的重要應(yīng)用領(lǐng)域是航空、航天、航海、電子、兵器等國防工業(yè)中大型、薄壁、復(fù)雜、高精度的鋁鑄件的生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1.一種澆注薄壁、復(fù)雜精密鑄件的方法。其特征是在型腔處于一定真空度條件下，將液態(tài)金屬沿反重力方向壓力型腔并使鑄件在可調(diào)壓力下凝固。
2.一種如權(quán)利要求1所述的鑄造方法。其特征是在充型完成之后，在保持充型壓力差不變的條件下調(diào)壓，使鑄件的凝固環(huán)境從真空(負壓)迅速向高壓(正壓)轉(zhuǎn)變，在調(diào)壓過程中，上、下密封室的壓力滿足于關(guān)系式(dp1)/(dt) = (dp2)/(dt) 或p2-p1＝△p＝常數(shù)上式在鑄件凝固過程中始終成立。
全文摘要
一種調(diào)壓鑄造方法，屬精密鑄造領(lǐng)域。使鑄型和液態(tài)金屬分別置于上、下密封室中。鑄型安裝在具有高透氣性和一定可塑性的墊床上。利用壓力和真空，將液態(tài)金屬沿反重力方向壓入型腔。然后對上、下密封室同時加壓，使鑄件的凝固環(huán)境從真空(負壓)迅速轉(zhuǎn)變到高壓(正壓)。壓力轉(zhuǎn)變過程中保持上、下密封室壓力差恒定，直至鑄件凝固完畢。本法充型能力強，凝固條件好，并能簡化工藝，節(jié)約材料，降低生產(chǎn)成本。能用于航空、航天、電子等工業(yè)中大型、薄壁、復(fù)雜、高精度鋁鑄件的生產(chǎn)。
文檔編號B22D18/00GK1034876SQ88106919
公開日1989年8月23日 申請日期1988年9月21日 優(yōu)先權(quán)日1988年9月21日
發(fā)明者曾建民, 周堯和 申請人:西北工業(yè)大學