一種鎂合金鑄造方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鎂合金鑄造方法及裝置，適用于復(fù)雜薄壁鎂合金鑄件的高工藝品質(zhì)鑄造成形。該方法及裝置是，在真空抽吸和定量澆注機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下，供液熔池中的過熱鎂合金熔體經(jīng)氣氛保護(hù)保溫澆管，充填放置在真空或保護(hù)氣氛密封罩內(nèi)的鑄型型腔；當(dāng)鑄型冒口液位達(dá)到要求高度時(shí)停止?jié)沧ⅲT型內(nèi)熔體可在密封罩的真空或保護(hù)氣氛下完成凝固，也可根據(jù)需要對密封罩充壓，使鑄型內(nèi)熔體在等于或高于大氣壓的壓力環(huán)境下凝固，獲得內(nèi)部致密、無澆注和充型流動(dòng)致工藝缺陷的鎂合金鑄件。
【專利說明】一種鎂合金鑄造方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鎂合金鑄造方法及裝置，適用于大型薄壁鎂合金高品質(zhì)鑄件的成形，屬于鎂金屬的鑄造成型領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)行鎂合金構(gòu)件在重力鑄造成形過程中(附圖2)，在大氣環(huán)境下，一般用熔爐傾倒的方法，將精煉、調(diào)溫后的鎂合金熔體從熔煉坩堝11轉(zhuǎn)移到澆包12內(nèi)，參考圖2(a);待澆包12內(nèi)熔體溫度降低到澆注溫度后，在大氣環(huán)境下對重力鑄造鑄型13進(jìn)行澆注，澆入的熔體流經(jīng)澆道系統(tǒng)對鑄型型腔進(jìn)行充填，然后凝固獲得鑄件，參考圖2 (b)。在上述傳統(tǒng)的重力鑄造過程中，極易出現(xiàn)以下問題:
[0003]1、高溫熔體在轉(zhuǎn)移、澆注和充型過程中，會(huì)接觸到大氣或型腔中的氣體，并瞬即在熔體流表面形成氧化膜，這些氧化膜會(huì)混入熔體流，導(dǎo)致熔體的二次污染；
[0004]2、在澆注流態(tài)不穩(wěn)或/和熔體未能充滿澆道時(shí)，鑄型的型腔氣體會(huì)被吸入熔體流，導(dǎo)致熔體氧化吸氣，并極易殘留在熔體內(nèi)形成氣孔缺陷；
[0005]3、型腔氣體以表面成膜和產(chǎn)生氣阻兩種形式干擾充型流動(dòng)、影響充型質(zhì)量，并在兩流動(dòng)充型前沿相遇部位形成熔合不良或/和充不滿工藝缺陷；
[0006]4、充型后，鑄件在常壓下凝固，易因補(bǔ)縮能力不夠，出現(xiàn)縮孔縮松的凝固缺陷。
[0007]現(xiàn)行鎂合金構(gòu)件的低(差)壓鑄造成形方法，一般用熔爐傾倒的方法，將精煉、調(diào)溫后的鎂合金熔體轉(zhuǎn)移到置于鑄型下方的保溫澆注爐坩堝內(nèi)；待爐內(nèi)熔體溫度調(diào)節(jié)到澆注溫度后，用壓縮空氣將熔體經(jīng)升液管壓升至置于一定壓力或真空度環(huán)境中的鑄型型腔內(nèi)實(shí)現(xiàn)充型。該工藝方法具備了底注式穩(wěn)定流動(dòng)充型的優(yōu)勢，但因用壓縮空氣實(shí)現(xiàn)澆注充型和保壓凝固、用熔劑為供液熔池提供阻燃保護(hù)，也面臨著以下問題:
[0008]1、在鎂合金的低(差)壓鑄造過程中，熔體一般是在大氣環(huán)境下，將用熔劑法熔化、精煉和調(diào)溫后的鎂合金熔體傾翻轉(zhuǎn)移到澆注爐內(nèi)。高溫熔體在這一開放式轉(zhuǎn)移過程中，會(huì)因接觸大氣，會(huì)在熔體流表面瞬即形成氧化膜，導(dǎo)致熔體的二次污染；
[0009]2、采用氯鹽熔劑為澆注爐熔池阻燃。熔劑溶入熔體導(dǎo)致鑄件的耐蝕性能降低，熔劑混入充型熔體流，導(dǎo)致鑄件內(nèi)部出現(xiàn)渣孔；
[0010]3、熔劑會(huì)與鎂合金中的活潑合金元素(如:鈣、鍶、稀土、鋯等)反應(yīng)，不僅導(dǎo)致熔體成分波動(dòng)，反應(yīng)產(chǎn)物還會(huì)降低熔體的純凈度。
[0011]上述問題的存在，不僅影響鎂合金鑄造生產(chǎn)的工藝成品率和鑄件外觀質(zhì)量；還會(huì)降低鑄件的內(nèi)在工藝品質(zhì)。專利“一種鎂合金爐料無熔劑重熔精煉方法及其裝置，ZL200710078417X”解決了殘余熔劑和熔渣對熔體冶金配置的影響。本發(fā)明目的就是，在獲得了冶金質(zhì)量合格的鎂合金熔體后，為鎂合金復(fù)雜薄壁鑄件的生產(chǎn)提供一種新的充型工藝方法及裝置，以期達(dá)到消除伴隨熔體轉(zhuǎn)移和充型流動(dòng)的二次污染，提高鑄件的內(nèi)外在工藝品質(zhì)的目的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明旨在提供一種鎂合金鑄造方法及裝置，解決現(xiàn)行鎂合金重力鑄造工藝過程中因熔體的二次污染導(dǎo)致的內(nèi)在工藝品質(zhì)問題。
[0013]本發(fā)明的鎂合金鑄造方法是，在真空抽吸和/或定量澆注結(jié)構(gòu)2的驅(qū)動(dòng)下，鎂合金熔煉爐的供液熔池I中的鎂合金熔體，經(jīng)保溫澆管3對置于真空或者充滿保護(hù)氣氛的密封罩內(nèi)的鑄型10型腔進(jìn)行充滿式底注充填；充型結(jié)束后，鑄型10可繼續(xù)在真空或保護(hù)氣氛下凝固，也可根據(jù)需要對密封罩充壓，使鑄型內(nèi)熔體在設(shè)定壓力下凝固。實(shí)現(xiàn)上述方法的裝置包括以下主要部件(參考圖1):供液熔池1、定量澆注機(jī)構(gòu)2、保溫澆管3、升降機(jī)構(gòu)4、澆管口開閉機(jī)構(gòu)5、澆注平臺6、密封罩7、真空及氣氛氣壓調(diào)控通道8、液位檢測器9和鑄型10。采用上述方法和裝置，可以解決在傳統(tǒng)鑄造或/和現(xiàn)行鎂合金構(gòu)件的低(差)壓鑄造成形中極易出現(xiàn)的熔體二次污染、氣孔缺陷、熔合不良或/和充不滿和縮孔縮松等問題，本發(fā)明的具體解決方法是，在高溫熔體的轉(zhuǎn)移、澆注和充型過程中，熔體以充滿狀態(tài)流經(jīng)保溫澆管3后，自下而上地充填處于真空或保護(hù)氣氛中的鑄型10的型腔，從而有效解決因?yàn)榭諝庵修D(zhuǎn)液、澆注和充型造成的熔體二次污染，型腔氣體被卷入熔體流中形成氣孔缺陷及由于型腔氣體干擾充型流動(dòng)而產(chǎn)生的熔合不良或/和充不滿等型腔氣體致工藝缺陷，還可解決重力鑄造時(shí)因補(bǔ)縮能力不夠而出現(xiàn)的縮松縮孔的凝固缺陷。
[0014]下面結(jié)合圖1，介紹實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的具體步驟:
[0015]步驟1，澆管口開閉機(jī)構(gòu)5關(guān)閉保溫澆管3出口，并向保溫澆管3內(nèi)注入保護(hù)氣體；升降機(jī)構(gòu)4抬升保溫澆管3，將澆管與澆注平臺6密封連接起來；步驟2，定量澆注機(jī)構(gòu)2將供液熔池I中的鎂合金熔體驅(qū)入保溫澆管3，直至保溫澆管3內(nèi)的熔體液位接近澆管口開閉機(jī)構(gòu)5，然后將液位穩(wěn)定在這一高度；步驟3，通過真空及氣氛氣壓調(diào)控通道8對內(nèi)置鑄型10的密封罩7抽真空或再注入保護(hù)氣體；待密封罩7內(nèi)真空度或保護(hù)氣體壓力達(dá)到要求后，澆管口開閉機(jī)構(gòu)5開啟澆管口，連通澆注通道；步驟4，定量澆注機(jī)構(gòu)2以設(shè)定的澆注速度將供液熔池I中的鎂合金熔體澆入鑄型10型腔；當(dāng)液位檢測器9檢測到鑄型10冒口中的液位升到要求液位時(shí)，定量澆注機(jī)構(gòu)2終止?jié)沧?，澆管口開閉機(jī)構(gòu)5同步關(guān)閉保溫澆管3出口，終止?jié)沧?；同時(shí)，保護(hù)氣體通過澆管口開閉機(jī)構(gòu)5注入保溫澆管3內(nèi)，使保溫澆管3內(nèi)液位回落到澆注前的高度；步驟5，隨后，鑄型10內(nèi)熔體在密封罩7內(nèi)的真空或保護(hù)氣氛下凝固，也可通過真空及氣氛氣壓調(diào)控通道8將密封罩7內(nèi)壓力調(diào)節(jié)到要求值，使鑄型11內(nèi)熔體在要求的壓力下凝固。步驟6，待鑄型10內(nèi)鑄件完全凝固并降溫一段時(shí)間后，卸除密封罩8真空或氣氛壓力，即可取出含鑄件的鑄型10 ;步驟7，對澆注平臺6和保溫澆管3與澆注平臺6的連接部位進(jìn)行清潔維護(hù)后，放入待澆鑄型，鑄件生產(chǎn)進(jìn)入下一工藝循環(huán)。步驟8，當(dāng)需要較長時(shí)間停產(chǎn)或終止鑄件生產(chǎn)時(shí)，定量澆注機(jī)構(gòu)2卸除驅(qū)動(dòng)力，保溫澆管3內(nèi)的熔體回流到供液熔池I ;并向保溫澆管3維持保護(hù)氣體供應(yīng)，防止?jié)补軆?nèi)壁粘附的熔體氧化。上述步驟均機(jī)械完成，并結(jié)合數(shù)字控制等技術(shù)，便可實(shí)現(xiàn)重力鑄造的機(jī)械化和自動(dòng)化。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的區(qū)別和優(yōu)點(diǎn)如下:
[0017]1、鎂合金熔體在充滿的澆管內(nèi)完成轉(zhuǎn)移，在真空或保護(hù)氣氛下以底注模式完成澆注充型，有效消除了由于熔體在大氣下轉(zhuǎn)移、澆注和充型流動(dòng)導(dǎo)致的二次污染，可確保鎂合金熔體潔凈度、同時(shí)消除型腔氣體致工藝缺陷；
[0018]2、充填過程結(jié)束后，可隨即卸除密封罩內(nèi)的真空或/和根據(jù)需要對密封罩充壓，使型腔內(nèi)的熔體在設(shè)定壓力下凝固，確保有效補(bǔ)縮、抑制或消除縮松縮孔缺陷；
[0019]3、本發(fā)明的熔體轉(zhuǎn)移澆注等過程均自動(dòng)完成，如與鎂合金爐料的加料、熔化、精煉一體化聯(lián)合實(shí)施，就可實(shí)現(xiàn)鎂合金熔煉與重力鑄造的一體化、機(jī)械化和自動(dòng)化。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]附圖1為一種鎂合金鑄造裝置示意圖；
[0021]附圖2為傳統(tǒng)鎂合金重力鑄造過程示意圖，圖(a)為傾翻轉(zhuǎn)液過程，圖(b)為澆注充型過程；
[0022]圖中:1.供液熔池；2.定量澆注機(jī)構(gòu)；3.保溫澆管；4.升降機(jī)構(gòu)；5.澆管口開閉機(jī)構(gòu)；6.澆注平臺；7.密封罩；8.真空及氣氛氣壓調(diào)控通道；9.液位檢測器；10.鑄型；11.熔煉坩堝；12.澆包；13.重力鑄造鑄型。
【權(quán)利要求】
1.一種鎂合金鑄造方法及裝置，其方法是，在真空抽吸和/或定量澆注結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下，鎂合金熔煉爐的供液熔池中的鎂合金熔體，經(jīng)氣氛保護(hù)保溫澆管對置于真空或者保護(hù)氣氛密封罩內(nèi)的鑄型型腔進(jìn)行充滿式底注充填；充型過程結(jié)束后，鑄型可繼續(xù)在真空或保護(hù)氣氛下凝固，也可根據(jù)需要充壓，使鑄型內(nèi)熔體在設(shè)定壓力下凝固。
2.一種鎂合金鑄造方法及裝置，實(shí)現(xiàn)權(quán)利I所述方法的裝置包含供液熔池(I)、定量澆注機(jī)構(gòu)(2)、保溫澆管(3)、升降機(jī)構(gòu)(4)、澆管口開閉機(jī)構(gòu)(5)、澆注平臺(6)、密封罩(7)、真空及氣氛氣壓調(diào)控通道(8)、液位檢測器(9)和鑄型(10)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的一種鎂合金鑄造方法及裝置，其裝置特征是，澆管口開閉機(jī)構(gòu)(5)開設(shè)有保護(hù)氣體通道，在該機(jī)構(gòu)處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，保護(hù)氣體可以經(jīng)該通道流入保溫澆管(3)內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2和3所述的一種鎂合金鑄造方法及裝置，其特征是按照以下步驟實(shí)現(xiàn)鑄造成形: 步驟1，澆管口開閉機(jī)構(gòu)(5)關(guān)閉保溫澆管(3)出口，并向保溫澆管(3)內(nèi)注入保護(hù)氣體；升降機(jī)構(gòu)(4)抬升保溫澆管(3)，將澆管與澆注平臺(6)密封連接起來； 步驟2，定量澆注機(jī)構(gòu)(2)將供液熔池(I)中的鎂合金熔體驅(qū)入保溫澆管(3)，直至保溫澆管(3)內(nèi)的熔體液位接近澆管口開閉機(jī)構(gòu)(5)，然后將液位穩(wěn)定在這一高度； 步驟3，通過真空及氣氛氣壓調(diào)控通道(8)對內(nèi)置鑄型(10)的密封罩(7)抽真空或再注入保護(hù)氣體；待密封罩(7)內(nèi)真空度或保護(hù)氣體壓力達(dá)到要求后，澆管口開閉機(jī)構(gòu)(5)開啟澆管口，連通澆注通道； 步驟4，定量澆注機(jī)構(gòu)(2)以設(shè)定的澆注速度將供液熔池(I)中的鎂合金熔體澆入鑄型(10)型腔；當(dāng)液位檢測器(9)檢測到鑄型(10)冒口中的液位升到要求液位時(shí)，定量澆注機(jī)構(gòu)⑵終止?jié)沧ⅲ瑵补芸陂_閉機(jī)構(gòu)(5)同步關(guān)閉保溫澆管(3)出口，終止?jié)沧?；同時(shí)，保護(hù)氣體通過澆管口開閉機(jī)構(gòu)(5)注入保溫澆管(3)內(nèi)，使保溫澆管(3)內(nèi)液位回落到澆注前的高度； 步驟5，隨后，鑄型(10)內(nèi)熔體在密封罩(7)內(nèi)的真空或保護(hù)氣氛下凝固，也可通過真空及氣氛氣壓調(diào)控通道(8)將密封罩(7)內(nèi)壓力調(diào)節(jié)到要求值，使鑄型(11)內(nèi)熔體在要求的壓力下凝固； 步驟6，待鑄型(10)內(nèi)鑄件完全凝固并降溫一段時(shí)間后，卸除密封罩(8)真空或氣氛壓力，即可取出含鑄件的鑄型(10)； 步驟7，對澆注平臺(6)和保溫澆管(3)與澆注平臺￠)的連接部位進(jìn)行清潔維護(hù)后，放入待澆鑄型，鑄件生產(chǎn)進(jìn)入下一工藝循環(huán)； 步驟8，當(dāng)需要較長時(shí)間停產(chǎn)或終止鑄件生產(chǎn)時(shí)，定量澆注機(jī)構(gòu)(2)卸除驅(qū)動(dòng)力，保溫澆管(3)內(nèi)的熔體回流到供液熔池(I);并向保溫澆管(3)維持保護(hù)氣體供應(yīng)，防止?jié)补軆?nèi)壁粘附的熔體氧化。
【文檔編號】B22D39/00GK104259448SQ201410541775
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月14日
【發(fā)明者】龍思遠(yuǎn), 黃彥彥, 楊承志 申請人:重慶大學(xué)