專利名稱：鎂合金金屬型鑄造模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是一種鑄造技術(shù)領(lǐng)域的模具，具體是一種鎂合金金屬型鑄 造模具。
技術(shù)背景對(duì)鎂合金開展生產(chǎn)應(yīng)用及其研究的企業(yè)及實(shí)驗(yàn)室需要對(duì)鎂合金進(jìn)行小規(guī)模 的鑄造，能否確保鑄造鎂合金樣品的性能穩(wěn)定是影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重要因素。而鎂 合金用鑄造模具是影響鑄造鎂合金性能的關(guān)鍵因素。
目前國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中沒有關(guān)于鎂合金的金屬型模具，僅有鎂合金砂型鑄造試樣標(biāo) 準(zhǔn)(GB1177—91)，該標(biāo)準(zhǔn)介紹了鎂合金適用的砂型單鑄試樣及澆冒口系統(tǒng)，傳 統(tǒng)的砂型鑄造與金屬型相比，砂型鑄造的工藝繁復(fù)，工作量大，耗材多，澆鑄出 的鎂合金樣品缺陷較多且其性能不穩(wěn)定。致使一些單位沿用鋁合金金屬型模具來 對(duì)鎂合金液進(jìn)行澆注取樣，進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)定。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，《鑄造手冊(cè)》第3巻鑄造非鐵合金第二章的 "鑄造鋁合金"(122 — 141頁(yè))中，詳細(xì)介紹了鋁合金熔煉、澆鑄工藝和鋁合金 金屬型鑄造試樣澆鑄系統(tǒng)。然而鎂合金本身的凝固特點(diǎn)不同于鋁合金，鎂合金的 凝固區(qū)間通常較大，是一種糊狀凝固方式，若液態(tài)下補(bǔ)縮不充分，鑄件中很容易 產(chǎn)生顯微縮松等凝固缺陷；另一方面，鎂合金很容易氧化，合金液充型過程中要 求流動(dòng)平穩(wěn)，避免澆注過程中氧化夾雜的出現(xiàn)。如果采用鋁合金金屬型模具來澆 注鎂合金，不能有效解決上述兩方面問題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種鎂合金金屬型鑄造 模具，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易。本實(shí)用新型在合金熔煉澆鑄工藝中的使用，具有工 藝簡(jiǎn)化，工作量小，耗材少等優(yōu)點(diǎn)，且克服了鑄件存在顯微疏松，氧化夾雜，熱 裂紋等缺陷。
本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本實(shí)用新型包括冒口補(bǔ)縮部位， 取樣部，直澆道，上內(nèi)澆道，下內(nèi)澆道。所述的直澆道上方設(shè)有澆口部位，澆口 部位為倒置圓臺(tái)。它們之間的連接及位置關(guān)系是冒口補(bǔ)縮部位位于取樣部的正 上方；上內(nèi)澆道和直澆道呈70°角，斜向上連接冒口補(bǔ)縮部位；下內(nèi)澆道和直 澆道垂直，連接取樣部。所述的取樣部為長(zhǎng)方體。所述的冒口補(bǔ)縮部位包括長(zhǎng)方體和倒置梯形臺(tái)，長(zhǎng)方體位于倒置梯形臺(tái)的 正上方。所述的取樣部為長(zhǎng)方體，其尺寸是髙40mm，寬20mm，長(zhǎng)130mra。 冒口補(bǔ)縮部位中，所述的長(zhǎng)方體，其尺寸是高40mm，寬45醒，長(zhǎng)130mm;所述的倒置梯形臺(tái)，其尺寸是高30mm，頂部寬45mm，底部寬20mra，長(zhǎng)130mm。 所述的直鐃道，上內(nèi)澆道，下內(nèi)澆5直徑均為20咖，下內(nèi)澆道長(zhǎng)20mm。 所述的直澆道上方的澆口部位，其尺寸是高15mm，頂部直徑40ram，底部直徑20mm，直澆道底部球面的曲率半徑為20mm。本實(shí)用新型還包括合金液過濾裝置，合金液過濾裝置包括澆口杯，過濾網(wǎng)或陶瓷過濾塊(過濾網(wǎng)和陶瓷過濾塊作為彼此可以替換的部件)；澆口杯置于直澆道上方，在澆口杯和直澆道之間放置過濾網(wǎng)或陶瓷過濾塊。所述的澆口杯為一倒置的空心圓臺(tái)，其尺寸是中間高50mm，頂部直徑80mm，底部直徑40咖。所述的澆口杯，其材料是45#鋼(C:O. 42-0. 50;Si:0. 17-0. 37;Mn:0. 50-0. 80;Cr:《0. 2;Ni《0. 30;Cu《0. 25;P《0. 035;S《0. 035參考GB/T699-1999)。所述的過濾網(wǎng)，是指耐火纖維過濾網(wǎng)或不銹鋼絲網(wǎng)，其孔徑范圍是0.2 mm -lram。所述的陶瓷過濾塊，是指氧化鋁(或氧化鎂)陶瓷過濾塊，過濾器厚度是20mm。本實(shí)用新型模具的壁厚度為20ram。 本實(shí)用新型的所用制作材料是灰鑄鐵或模具鋼。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的工作原理本實(shí)用新型在澆注前需預(yù)熱至要求溫度200 'C 250'C。澆鑄過程中，液態(tài)鎂合金經(jīng)澆口杯下部的過濾系統(tǒng)進(jìn)行過濾后，再
經(jīng)過直澆道和下內(nèi)澆道向模具內(nèi)部充型。充型過程中金屬液先由下部取樣部向上 部冒口補(bǔ)縮部位倒流(底注式)。由于采用了側(cè)面直澆道底注式、兩內(nèi)澆道上下 分布、上內(nèi)澆道與水平面呈20度角度的設(shè)計(jì)，澆鑄過程中能有效避免澆注充型 過程中的紊流狀態(tài)，盡可能確保合金液以層流方式穩(wěn)定充型、順序凝固。模具主 體部分上方冒口補(bǔ)縮部位包括一個(gè)倒置的梯形臺(tái)形狀，該部位作用相當(dāng)于一個(gè)冒 口，保證下部取樣部在凝固時(shí)能具有一定的壓頭并能充分進(jìn)行凝固補(bǔ)縮，該部分 的合金液由上內(nèi)澆口平穩(wěn)充型、最后凝固。取樣時(shí)冒口部位可進(jìn)行成分取樣、耐 蝕樣品取樣等。上內(nèi)澆道的作用是， 一旦已經(jīng)澆鑄的液態(tài)鎂合金發(fā)生凝固，阻礙 了金屬液的倒流，上內(nèi)澆道能確保繼續(xù)澆鑄的金屬液經(jīng)過上內(nèi)澆道填充至模具， 有助于控制澆鑄過程，既能夠保證潔凈的金屬液由下而上穩(wěn)定充型，又能保證上 部冒口進(jìn)行充分的補(bǔ)縮，最大程度的減少了鎂合金取樣部位在凝固過程中存在的 組織結(jié)構(gòu)缺陷，如氣孔和疏松，確保了其結(jié)構(gòu)和性能的穩(wěn)定性。能比較精確反應(yīng) 合金成分變化對(duì)鎂合金組織和性能的影響。本實(shí)用新型還包括了合金液過濾裝置，合金液過濾裝置可以采用過濾網(wǎng)，也 可采用氧化鎂、氧化濾等泡沫陶瓷過濾塊，根據(jù)過濾網(wǎng)(泡沫陶瓷塊)的過濾孔 徑不同，可將10網(wǎng)以上的鎂合金液中的氧化夾雜物去除。本實(shí)用新型澆鑄的鎂合金樣品缺陷少，顯微組織與力學(xué)性能穩(wěn)定，能精確反 應(yīng)合金元素變化對(duì)鎂合金顯微鑄造和力學(xué)性能的影響。本實(shí)用新型避免了傳統(tǒng)的 砂型鑄造工藝繁復(fù)，工作量大，耗材多，澆鑄出的鎂合金樣品缺陷較多且其性能 不穩(wěn)定等缺點(diǎn)。避免了沿用鋁合金金屬型模具導(dǎo)致鑄件存在顯微疏松，氧化夾雜， 熱裂紋等缺陷。


圖l是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是圖1的A-A剖視示意圖。 圖3是圖1的B-B剖視示意圖。圖4本實(shí)用新型中添加澆口杯及過濾網(wǎng)或陶瓷過濾塊后的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是圖4的A-A剖視示意圖。圖6是圖4的B-B剖視示意圖。其中l(wèi).冒口補(bǔ)縮部位，2.取樣部，3.直澆道，4.上內(nèi)澆道，5.下內(nèi)澆
道，6.澆口杯，7.過濾網(wǎng)或陶瓷過濾塊。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本實(shí)用新型 技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和過程，但本實(shí)用新型的保 護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。如圖l、 2、 3、 4、 5、 6所示，本實(shí)用新型包括冒口補(bǔ)縮部位l，取樣部2， 直澆道3，上內(nèi)澆道4，下內(nèi)澆道5。其連接及位置關(guān)系是冒口補(bǔ)縮部位l位 于取樣部2的正上方；上內(nèi)澆道4和直澆道3呈70。角，斜向上連接冒口補(bǔ)縮 部位l;下內(nèi)澆道5和直澆道3垂直，連接取樣部2。取樣部2為長(zhǎng)方體。冒口 補(bǔ)縮部位l包括長(zhǎng)方體和倒置梯形臺(tái)，長(zhǎng)方體位于倒置梯形臺(tái)的正上方。直澆 道3上方設(shè)有澆口部位，澆口部位為倒置圓臺(tái)。取樣部2為長(zhǎng)方體，其尺寸是高40mm,寬20mm，長(zhǎng)130mm。冒口補(bǔ)縮部位l中，所述的長(zhǎng)方體，其尺寸是 高40咖，寬45咖，長(zhǎng)130mm;倒置梯形臺(tái)，其尺寸是高30mm,頂部寬45ram， 底部寬20ram，長(zhǎng)130mra。直澆道3，上內(nèi)澆道4，下內(nèi)澆道5直徑均為20隨，下 內(nèi)澆道5長(zhǎng)20mm。直澆道3上方的澆口部位，其尺寸是高15讓，頂部直徑40mm， 底部直徑20mm，直澆道3底部球面的曲率半徑為20mm。本實(shí)施例模具的壁厚度 為20mm。本實(shí)施例還包括合金液過濾裝置，合金液過濾裝置包括澆口杯6，過濾網(wǎng) 或陶瓷過濾塊7;澆口杯6置于直澆道3上方，在澆口杯6和直澆道3之間放置 過濾網(wǎng)或陶瓷過濾塊7。澆口杯6為一倒置的空心圓臺(tái)，其尺寸是中間高50mm， 頂部直徑80咖，底部直徑40腿。過濾網(wǎng)7，是指耐火纖維過濾網(wǎng)或不銹鋼絲 網(wǎng)，其孔徑范圍是0.2 mm -lmm。陶瓷過濾塊7，是指氧化鋁(或氧化鎂)陶 瓷過濾塊，過濾器厚度是20mm。本實(shí)施例是一種適合鎂合金凝固鑄造特點(diǎn)的、集鎂合金液態(tài)金屬平穩(wěn)充型、 合金補(bǔ)縮、過濾除雜于一體，具有穩(wěn)定的高鑄造質(zhì)量的鎂合金用金屬型鑄造模具。 在保證相同的工藝條件(合金成分，澆鑄溫度等)下，澆鑄出的鎂合金鑄錠性能 具有很好的穩(wěn)定性和可重復(fù)性。本實(shí)施例澆鑄出的鎂合金鑄錠樣品性能與采用鋁 合金金屬型模具以及采用傳統(tǒng)的砂型鑄造相比，缺陷少，力學(xué)性能提高20%以 上。
權(quán)利要求1.一種鎂合金金屬型鑄造模具，包括冒口補(bǔ)縮部位(1)、取樣部(2)、直澆道(3)、上內(nèi)澆道(4)、下內(nèi)澆道(5)，所述的直澆道(3)上方設(shè)有澆口部位，澆口部位為倒置圓臺(tái)，其特征在于，冒口補(bǔ)縮部位(1)位于取樣部(2)的正上方；上內(nèi)澆道(4)和直澆道(3)呈70°角，斜向上連接冒口補(bǔ)縮部位(1)；下內(nèi)澆道(5)和直澆道(3)垂直，連接取樣部(2)。
2. 如權(quán)利要求1所述的鎂合金金屬型鑄造模具，其特征是，所述的冒口補(bǔ)縮 部位(1)包括長(zhǎng)方體和倒置梯形臺(tái)，長(zhǎng)方體位于倒置梯形臺(tái)的正上方。
3. 如權(quán)利要求1所述的鎂合金金屬型鑄造模具，其特征是，所述的取樣部(2) 為長(zhǎng)方體。
4. 如權(quán)利要求1所述的鎂合金金屬型鑄造模具，其特征是，還包括合金液過濾裝置，合金液過濾裝置包括澆口杯(6)，過濾網(wǎng)或陶瓷過濾塊(7);澆口杯(6)置于直燒道(3)上方，在澆口杯(6)和直澆道(3)之間放置過濾網(wǎng)或陶 瓷過濾塊(7)。
5. 如權(quán)利要求4所述的鎂合金金屬型鑄造模具，其特征是，所述的過濾網(wǎng)， 是指耐火纖維過濾網(wǎng)或不銹鋼絲網(wǎng)，其孔徑范圍是0.2mm-lmm。
6. 如權(quán)利要求4所述的鎂合金金屬型鑄造模具，其特征是，所述的陶瓷過濾 塊，過濾塊厚度是20mm。
專利摘要一種鎂合金金屬型鑄造模具，屬于鑄造技術(shù)領(lǐng)域。本實(shí)用新型包括冒口補(bǔ)縮部位，取樣部，直澆道，上內(nèi)澆道，下內(nèi)澆道。其連接及位置關(guān)系是冒口補(bǔ)縮部位位于取樣部的正上方；上內(nèi)澆道和直澆道呈70°角，斜向上連接冒口補(bǔ)縮部位；下內(nèi)澆道和直澆道垂直，連接取樣部。本實(shí)用新型在合金熔煉澆鑄工藝中的使用，具有工藝簡(jiǎn)化，工作量小，耗材少等優(yōu)點(diǎn)，且克服了鑄件存在顯微疏松，氧化夾雜，熱裂紋等缺陷。
文檔編號(hào)B22C9/08GK201030420SQ20072007072
公開日2008年3月5日 申請(qǐng)日期2007年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月7日
發(fā)明者丁文江, 袁廣銀 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)