專利名稱：一種大型薄壁件的鑄造工藝及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鑄造工藝及設(shè)備，特別是涉及大型薄壁件的鑄造工藝及設(shè)備。
“壓差鑄造法”是目前國(guó)內(nèi)外鑄造大型薄壁件比較先進(jìn)的方法，它是通過控制壓力來(lái)進(jìn)行填充的鑄造方法。與重力澆鑄法相比，能平穩(wěn)填充鑄件，在壓力下結(jié)晶鑄件致密性較高。但從多年生產(chǎn)的效果來(lái)看，這種鑄造方法還存在著一些不足之處(1)填充性能不足，一般鑄出的鑄件的厚度為6-8mm，長(zhǎng)度700-800mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了鑄出更薄更長(zhǎng)鑄件的要求。(2)內(nèi)表面有突起(如筋、棋子、臺(tái)子等)的薄壁圓筒鑄件，經(jīng)常出現(xiàn)縮松缺陷。這是因?yàn)槟探饘贇ぐ鼑墓铝⒌囊合鄥^(qū)的結(jié)晶就容易出現(xiàn)縮松缺陷。
日本大野篤美開發(fā)的新的連續(xù)鑄造方法O.C.C.法(即OhnoContinuous Casting.)也只能鑄造內(nèi)外表面都光滑的鑄件。
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種砂芯與鑄件同時(shí)移動(dòng)的連續(xù)定向凝固的鑄造方法和設(shè)備，以解決上述薄壁長(zhǎng)筒件鑄造的缺點(diǎn)。
本發(fā)明的設(shè)備由保溫爐、引出機(jī)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)、電控系統(tǒng)組成。
保溫爐是由爐殼(20)、加熱體(21)、坩鍋(22)等組成，坩鍋(22)的底部中間有一大的開口，開口處按裝有結(jié)晶器(25)，結(jié)晶器(25)的壁內(nèi)裝有加熱體(26)。結(jié)晶器(25)中插有砂芯(14)，結(jié)晶器(25)與砂芯(14)之間的空間就是鑄件成型的地方。結(jié)晶器(25)出口外有冷水管(4)，當(dāng)鑄造時(shí)，冷水管不斷噴水于鑄件上，使鑄件迅速冷卻。砂芯(14)與鑄件的引出底座(2)相連。
本發(fā)明的工藝是通過砂芯(14)、鑄件(5)同時(shí)移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)連續(xù)定向凝固鑄造的。工作時(shí)，啟動(dòng)坩鍋(22)的加熱電源，使輸液管(7)及坩鍋(22)的溫度保持在合金熔點(diǎn)以上的一定溫度，打開柱塞(8)，使精煉好的金屬液體流入坩鍋(22)內(nèi)，再打開噴水管(4)，使結(jié)晶器(25)內(nèi)的熱電偶(28)達(dá)到某一指定溫度時(shí)，啟動(dòng)引出底座(2)，使砂芯(14)與之一起緩慢引出鑄件。
附

圖1為連續(xù)定向凝固鑄造設(shè)備中的預(yù)熱爐、保溫爐、引出機(jī)構(gòu)、冷卻機(jī)構(gòu)部分的示意圖。
附圖2為砂芯內(nèi)部安裝加熱裝置的示意圖。
下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的設(shè)備與工藝。
實(shí)施例一如附圖1所示，砂芯(14)與引出底座(2)嵌接，引出底座(2)上有燕尾槽(3)。保溫爐由爐殼(20)、爐蓋(19)、保溫爐底支座(29)構(gòu)成，爐殼(20)內(nèi)有保溫層(1)，保溫層(1)內(nèi)側(cè)有加熱體(21)。坩鍋(22)的底部有一開口與結(jié)晶器(25)相連，結(jié)晶器(25)壁裝有加熱體(26)，坩鍋(22)由支持物(27)支撐，結(jié)晶器(25)內(nèi)有熱電偶(28)。砂芯(14)放置在結(jié)晶器(25)中，使之與結(jié)晶器(25)四周保持給定間隙，砂芯(14)的底端與引出底座(2)相連。保溫室(9)內(nèi)的輸液管(7)通過柱塞(8)控制金屬液體的流入。柱塞桿(6)與柱塞(8)連接。預(yù)熱爐殼體(10)上方裝有爐蓋(13)，預(yù)熱爐殼體(10)內(nèi)側(cè)依次有預(yù)熱爐保溫層(11)、預(yù)熱爐加熱體(12)、熱電偶(15)。熱電偶(17)、(18)皆由保溫爐蓋(19)引入保溫爐內(nèi)。坩鍋(22)內(nèi)是金屬液體。噴水管(4)在結(jié)晶器(25)出口外部。
當(dāng)需要鑄造時(shí)，先將砂芯(14)安裝在引出底座(2)上，并一起插入結(jié)晶器中，使底座塞住結(jié)晶器出口。啟動(dòng)預(yù)熱爐、保溫爐和保溫室(9)的電源，使預(yù)熱爐、坩鍋(22)和輸液管(7)保持一定溫度，打開柱塞(8)，使達(dá)到一定溫度的金屬液體通過輸液管(7)進(jìn)入保溫爐中的坩鍋(22)中，開始打開噴水管(4)，使噴水管(4)以一定流量向引出底座(2)噴冷卻水，當(dāng)結(jié)晶器內(nèi)的熱電偶指示一定的溫度后，以一定的速度將引出機(jī)構(gòu)(2)向外引出。由于鑄件(5)通過燕尾槽(3)和引出底座(2)相連接，因而鑄件(5)及砂芯(14)隨著引出底座(2)一起被逐漸引出結(jié)晶器之外。由于噴水管(4)不斷的向鑄件(5)噴射冷卻水，鑄件(5)在結(jié)晶器的出口處迅速冷卻。
實(shí)施例二上述的大型薄壁件的鑄造中，砂芯(14)中間可安裝加熱裝置，如附圖2所示。加熱裝置可由鐵桿(33)懸掛在砂芯(14)內(nèi)，加熱器外表面是耐火土(30)制成的，耐火土(30)中間嵌有加熱體(31)，并引出熱電偶(32)，加熱裝置與砂芯內(nèi)壁之間有一定間隙。
實(shí)施例三實(shí)施例一中所述的大型薄壁件的鑄造可在有一定的壓力的封閉裝置中進(jìn)行。
實(shí)施例四如實(shí)施例一所述的設(shè)備，由于保溫爐封閉性好，所以可以充以Ar氣等特殊氣體，實(shí)現(xiàn)鋁-鋰合金等特殊合金的鑄造。
本發(fā)明有下列效果和優(yōu)點(diǎn)1.填充能力高，可鑄成1-5mm厚的長(zhǎng)鑄件，可鑄成復(fù)合材料的艙體。由于鑄件是逐步移出結(jié)晶器(25)外的，并且結(jié)晶器(25)及砂芯均處高溫狀態(tài)，只有靠近結(jié)晶器(25)的出口處才冷卻結(jié)晶，因此保證了充分的填充能力。
2.補(bǔ)縮能力高，可基本上杜絕縮松缺陷。由于鑄件是依次迅速凝固的，所以鑄縮可以得到充分的補(bǔ)縮。
3.鑄件表面光潔，可實(shí)現(xiàn)無(wú)余量鑄造。結(jié)晶器(25)的溫度很高，鑄件只有在結(jié)晶器出口處才凝固，因而鑄件很光潔，而且由于鑄件的收縮作用，鑄件外表面幾乎不與結(jié)晶器(25)磨擦，因此能得到表面質(zhì)量很高的鑄件。
4.改善了材料的性能。由于鑄件是逐步連續(xù)冷卻的，使凝固過程中的晶粒的成長(zhǎng)從鑄件的前端開始，依次長(zhǎng)成，因此，即使在鑄件引出部分有很多晶粒生成，但由于“競(jìng)爭(zhēng)成長(zhǎng)”，最后只有晶粒的優(yōu)先成長(zhǎng)方位與冷卻方向相同的晶粒才能保存下來(lái)。
5.由于砂芯(14)與鑄件一同移出，所以內(nèi)部帶加強(qiáng)筋及凸臺(tái)的薄壁筒形鑄件可以很好地鑄出。
權(quán)利要求
1.一種大型薄壁件的鑄造工藝，通過加熱盛裝金屬液體的坩鍋(22)和連續(xù)鑄造鑄件的結(jié)晶器(25)，使之與液體金屬接觸的鑄模面結(jié)晶器(25)和砂芯(14)的溫度在金屬的凝固溫度以上，來(lái)阻止液體金屬在鑄模上生成晶核，當(dāng)以一定速度把鑄件從結(jié)晶器(25)中拉出時(shí)，在結(jié)晶器外用冷卻水冷卻鑄件，使鑄件在結(jié)晶器(25)口迅速凝固，其特征是鑄造時(shí)，當(dāng)鑄件由引出底座(2)引出時(shí)，砂芯(14)隨同鑄件一起被拉出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型薄壁件的鑄造工藝，其特征是在砂芯(14)進(jìn)入坩鍋(22)和結(jié)晶器(25)之前預(yù)先加熱。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大型薄壁件的鑄造工藝，其特征是在砂芯(14)的內(nèi)部加熱使之保持一定的溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大型薄壁件的鑄造工藝，其特征是該鑄造過程可以在有一定壓力的封閉空間內(nèi)進(jìn)行。
5.一種大型薄壁件的鑄造設(shè)備，由保溫爐、引出機(jī)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)、電控系統(tǒng)組成，其中保溫爐是由爐殼(20)、加熱體(21)、坩鍋(22)組成，坩鍋(22)的底部中間有一大開口，開口處裝有結(jié)晶器(25)，結(jié)晶器(25)內(nèi)壁有加熱體(26)，結(jié)晶器(25)中插有砂芯(14)，結(jié)晶器(25)與砂芯(14)之間保持一定的相對(duì)位置;冷卻系統(tǒng)的冷水管(4)在結(jié)晶器的外部，圍繞在砂芯(14)和引出底座(2)的周圍;其特征是砂芯(14)與引出底座(2)固定相連，結(jié)晶器(25)與砂芯(14)保持給定的間隙。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的大型薄壁件的鑄造設(shè)備，其特征是保溫爐上部裝有加熱砂芯(14)的預(yù)熱爐，預(yù)熱爐殼體(10)上方裝有爐蓋(13)，預(yù)熱爐殼體(10)內(nèi)依次有預(yù)熱爐保溫層(11)、預(yù)熱爐加熱體(12)、熱電偶(15)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的大型薄壁件的鑄造設(shè)備，其特征是在砂芯(14)內(nèi)部按裝加熱裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的大型薄壁件的鑄造設(shè)備，其特征是該裝置可以放置在一有一定壓力的封閉裝置內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的大型薄壁件的鑄造設(shè)備，其特征是砂芯(14)上可以有鑄造加強(qiáng)筋用的凹槽和凹坑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大型薄壁件的鑄造工藝和設(shè)備，主要特點(diǎn)是鑄件從一端開始逐漸加熱連續(xù)凝固，砂芯與鑄件及引出機(jī)構(gòu)同時(shí)移動(dòng)。該發(fā)明解決了大型薄壁件鑄造時(shí)易縮松的缺陷，并改善了鑄件材料的性能，能鑄造出又薄又長(zhǎng)并且內(nèi)表面有加強(qiáng)筋的圓筒鑄件。
文檔編號(hào)B22D11/04GK1069434SQ91105568
公開日1993年3月3日 申請(qǐng)日期1991年8月15日 優(yōu)先權(quán)日1991年8月15日
發(fā)明者李忠炎, 趙忠義, 楊仁榮 申請(qǐng)人:李忠炎