技术领域
[0001] 本
发明属于调压
铸造的技术领域，尤其涉及一种调压铸造用推挽式气路系统及其方法。
背景技术
[0002] 由于薄壁铸件充填较为困难，往往需要加大铸件壁厚,以保证铸件的顺利充填。设置大型的冒口等调整铸件
凝固温度场并强化补缩。增加冒口、增大壁厚一方面浪费
合金材料,另一方面由于厚壁铸件心部冷却速度低,将导致晶粒粗大,使铸件性能降低。
[0003] 为了实现铸件的顺利充型,早期在重
力铸造过程中采用的方法是提高金属液的
浇注温度或对铸型进行预热。这两种方式可以改善金属液的流动性,延长金属液的流动时间,能够在一定程度上解决充型的问题。但由于引入了富余热量,会使铸件降温缓慢,凝固温度梯度和凝固速度降低,这将导致铸件内的晶粒粗大,劣化铸件性能；除此以外,在某些较为极端的情形下,由于金属液与铸型之间的
润湿角有限,当铸件壁厚减小到一临界值时,金属液本身的压力与薄壁处金属液毛细效应形成的拉普拉斯力相当,单纯采用传统的方法无法达到预期的效果。除此之外，重力铸造无法实现对充型压力的良好控制,无论浇注系统设计得多么合理,都很难避免飞溅和紊流,易使铸件产生欠铸、疏松、
氧化夹杂等铸造
缺陷。
[0004] 基于上述问题，传统工艺提出的上排气气路系统，控制系统只有排气而没有补气的功能，因此升液充型阶段如果压室内压力过大出现超调，系统无法调节，这种情况下铸造的铸件
精度较低，性能较差。
发明内容
[0005] 要解决的技术问题：
[0006] 为了避免
现有技术的不足之处，本发明提出一种调压铸造用推挽式气路系统及其方法，采用上、下压室各连接两个调节
阀，并各连接有压力
泵和
真空泵的结构，结合推挽式气路系统使上、下压室能够实时排气和补气。实现调压铸造过程中上压力室和下压力室压力的精确控制，实现大型薄壁铸件的精确充型。
[0007] 本发明的技术方案是：一种调压铸造用推挽式气路系统，其特征在于：包括上压力室、下压力室，以及实现所述上压力室和下压力室压力控制的压控系统；所述调压铸造用的上空腔设置于所述上压力室内，所述调压铸造用的下空腔设置于所述下压力室内，使所述上空腔和上压力室之间、下空腔和下压力室之间形成密封腔；所述调压铸造用的冒口密封穿过所述上空腔和上压力室之间的密封腔，设置于所述上压力室外；所述上压力室和下压力室相互独立，内部不连通，其外部通过所述压控系统连通；
[0008] 所述压控系统包括抽真空系统、升压控制系统和卸压系统；
[0009] 所述抽真空系统由
真空泵、真空罐、真空
过滤器、常开
电磁阀和常开
气动薄膜调节阀依次连接构成，并通过所述常开气动薄膜调节阀分别与所述上压力室和下压力室连接；用于调节所述上压力室和下压力室抽真空度；
[0010] 所述升压控制系统由压力泵、压力罐、减压阀、常闭电磁阀和常闭气动薄膜调节阀依次连接构成，并通过所述常闭电磁阀和常闭气动薄膜调节阀分别与所述上压力室和所述下压力室连接；用于对所述上压力室和下压力室
增压；
[0011] 所述卸压系统包括
常开电磁阀和常开气动薄膜调节阀，两个所述常开气动薄膜调节阀的一端分别与所述上压力室和所述下压力室相连，另一端与常开电磁阀相连并接通大气；用于对所述上压力室和下压力室卸压；
[0012] 所述上压力室和所述下压力室外部通过两个并列的常开电磁阀连接，用于将所述上压力室和所述下压力室之间连通或隔离。
[0013] 一种调压铸造用推挽式气路系统的操作方法，其特征在于调压铸造具体步骤为：
[0014] 步骤1：将上压力室和下压力室安装完成后腔室内抽真空，真空度需达到-0.095Mpa，持续约8min；
[0015] 步骤2：打开手动阀
门，通过压力泵给压力罐2加压，直到压力罐2内的压力值达到0.6Mpa，并关闭手动阀门；开始浇铸；
[0016] 步骤3：关闭用于将所述上压力室和所述下压力室连连通的常开电磁阀,打开所述升压控制系统的常闭电磁阀，通过调节与所述上压力室连接的常闭气动薄膜调节阀、常开气动薄膜调节阀来控制上压力室的压力值为0Mpa；通过调节与所述下压力室连接的常闭气动薄膜调节阀和常开气动薄膜调节阀来控制下压力室13的压力为0.08Mpa，并使得所述上压力室和所述下压力室的压力差保持恒定，持续8-10min，使铸件凝固成型；
[0017] 步骤4：保压结束，打开用于将所述上压力室和所述下压力室连通的常开电磁阀,关闭所述升压控制系统中与所述上压力室和所述下压力室连接的常闭电磁阀，关闭所述抽真空系统和所述卸压系统中与所述上压力室和所述下压力室连接的常开电磁阀,使得所述上压力室和所述下压力室内部互通；卸去所述上压力室和下压力室的压力；
[0018] 步骤5：打开所述卸压系统中与所述上压力室和所述下压力室连接的常开电磁阀和常开气动薄膜调节阀，以及与大气接通的常开电磁阀，释放所述上压力室和下压力室内压缩气体，完成铸造。
[0019] 发明效果
[0020] 本发明的技术效果在于：本发明在
负压下进行充型，消除了铸型内气体的反压，充型压力小，既保证了铸件的压力结晶，又可避免铸件
变形或者破裂。
[0021] 本发明采用推挽式气路系统在于与上、下压室分别连接两个调节阀，并分别与压力泵和真空泵连接。当上压力室内的压力小于要求值时，打开上压力室与压力泵相连的调节阀，关闭上压力室与真空泵相连的调节阀，对上压力室加压；然而当上压力室压力值高于要求值时，打开上压力室与真空泵相连的调节阀，同时关闭上压力室与压力泵相连的调节阀，对上压力室减压，直到满足要求，下压力室的压力控制原理与上压力室相同。此系统能够将上、下力压室压力精确控制为0Mpa和0.08Mpa，并且控制压力过程中响应速度快，效率高，压力控制的精度和速度决定了铸件的
质量，此系统可以实现大型薄壁铸件的精确充型，提高大型薄壁铸件的铸造精度。
[0022] 本发明集调压铸造、低压铸造和真空吸铸为一体，一方面节约设备成本及厂房占地面积，另一方面可以针对不同的铸件采用最佳的铸造方式，如生产薄壁铸件，可优先考虑调压铸造；若生产中等壁厚铸件，可优先考虑低压铸造。同时，基于此设备可研究不同的加压工艺曲线对铸件性能的影响，如真空吸铸充型+
正压凝固，这样，调压铸造技术就不仅仅是真空除气+负压充型+正压凝固的工艺，而是集各种铸造工艺为一体的综合型铸造工艺，更能满足生产的需要。
附图说明
[0023] 图1为本发明的用于调压铸造的推挽式气路系统示意图；
[0024] 图2为调压铸造工艺曲线；
[0025] 图3为低压铸造工艺曲线；
[0026] 图4为铸造用的上、下空腔与上压力室、下压力室的
位置关系。
[0027] 附图标记说明：1、手阀；2、压力罐；3、第一常闭电磁阀；4、第一常闭气动薄膜调节阀；5、第二常闭电磁阀；6、第三常闭电磁阀；7、第二常闭气动薄膜调节阀；8、第一常开气动薄膜调节阀；9、第一常开电磁阀；10、第二常开电磁阀；11、上压力室；12、第三常开电磁阀；13、下压力室；14、第四常开电磁阀；15、第五常开电磁阀；16、第二常开气动薄膜调节阀。
具体实施方式
[0028] 下面通过参考附图描述的
实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0029] 一种调压铸造用推挽式气路系统包括上压力室、下压力室，以及实现所述上压力室和下压力室压力控制的压控系统；所述调压铸造用的上空腔设置于所述上压力室内，所述调压铸造用的下空腔设置于所述下压力室内，使所述上空腔和上压力室之间、下空腔和下压力室形成密封腔；所述调压铸造用的冒口穿过所述上空腔和上压力室之间的密封腔，设置于所述上压力室外；所述上压力室和下压力室相互独立，内部不连通，其外部通过所述压控系统连通；
[0030] 所述压控系统包括抽真空系统、升压控制系统和卸压系统；
[0031] 所述抽真空系统由真空泵、真空罐、真空过滤器、常开电磁阀和常开气动薄膜调节阀依次连接构成，并通过所述常开气动薄膜调节阀分别与所述上压力室和下压力室连接；用于调节所述上压力室和下压力室抽真空度；
[0032] 所述升压控制系统由压力泵、压力罐、减压阀、常闭电磁阀和常闭气动薄膜调节阀依次连接构成，并通过所述常闭电磁阀和常闭气动薄膜调节阀分别与所述上压力室和所述下压力室连接；用于对所述上压力室和下压力室增压；
[0033] 所述卸压系统包括常开电磁阀和常开气动薄膜调节阀，两个所述常开气动薄膜调节阀的一端分别与所述上压力室和所述下压力室相连，另一端与常开电磁阀相连并接通大气；用于对所述上压力室和下压力室卸压；
[0034] 所述上压力室和所述下压力室外部通过两个并列的常开电磁阀连接，用于将所述上压力室和所述下压力室之间连通或隔离。
[0035] 以下为调压铸造用推挽式气路系统的操作方法：
[0036] 实施例一：
[0037] 参阅图1和图2，本实施例给出一种应用本发明提供的气路结构进行大型薄壁复杂零件调压铸造的应用实例。
[0038] 步骤1：打开第一常开电磁阀9、第五常开电磁阀15、第四常开电磁阀14、第三常开电磁阀12及第一常开气动薄膜调节阀8、第二常开气动薄膜调节阀16，对铸造机上压力室11和下压力室13进行抽真空，使上压力室11和下压力室13的压力达到负压-0.095Mpa，持续8min。
[0039] 步骤2：打开手动阀门1，通过压力泵给压力罐2加压，直到压力罐2内的压力值达到0.6Mpa，并关闭手动阀门1；然后开始浇铸。
[0040] 步骤3：关闭第三常开电磁阀12，打开第三常闭电磁阀6、第二常闭电磁阀5、第一常闭电磁阀3，通过调节第二常闭气动薄膜调节阀7、第一常开气动薄膜调节阀8来控制上压力室11的压力值为0Mpa，通过调节第一常闭气动薄膜调节阀4、第二常开气动薄膜调节阀16来控制下压力室13的压力为0.08Mpa，并使得上压力室11和下压力室13的压力差保持恒定，持续8-10min，使铸件凝固成型。
[0041] 步骤4：保压结束，打开第三常开电磁阀12，关闭第三常闭电磁阀6、第二常闭电磁阀5、第一常开电磁阀9、第五常开电磁阀15、第四常开电磁阀14，使得上压力室11和下压力室13互通，开始卸去上压力室11和下压力室13的压力。
[0042] 步骤5：打开第一常开电磁阀9、第五常开电磁阀15、第二常开电磁阀10及第一常开气动薄膜调节阀8、第二常开气动薄膜调节阀16，释放铸造机上压力室11和下压力室13内压缩气体，完成铸造。
[0043] 实施例二：
[0044] 参阅图1和图3，本实例给出一种应用本发明提供的气路系统进行低压铸造的应用实例。
[0045] 低压铸造时，首先移除上压力室11的密封罩，无需抽真空，只需控制下压力室13的压力来完成整个低压铸造流程，具体流程如下：
[0046] 步骤1：打开手动阀门1，通过压力泵给给压力罐2加压，直到压力罐2压力值达到0.6Mpa，并关闭手动阀门1；然后开始浇铸。
[0047] 步骤2：打开第二常闭电磁阀5、第五常开电磁阀15、第一常闭电磁阀3、第二常开电磁阀10，通过调节第一常闭气动薄膜调节阀4、第二常开气动薄膜调节阀16来控制下压力室13的压力为0.08Mpa，保持8-10min，铸件凝固成型。
[0048] 步骤3：保压结束，打开第五常开电磁阀15，第二常开电磁阀10，第二常开气动薄膜调节阀16，关闭第二常闭电磁阀5、第一常闭电磁阀3、常闭第一气动薄膜调节阀4，卸压放气,完成铸造。
[0049] 本发明的工艺原理如下：调压铸造时，首先对上、下压力室抽真空，真空度需达到-0.095Mpa，持续约8min；通过压力泵给压力罐加压至0.6Mpa，调节气动薄膜调节阀使上压室内压力为0Mpa，使下压力室压力为0.08Mpa，如果上压力室内的压力小于要求值时，打开上压力室与压力泵相连的调节阀，关闭上压力室与真空泵相连的调节阀，对上压力室加压；当上压力室压力值高于要求值时，打开上压力室与真空泵相连的调节阀，同时关闭上压力室与压力泵相连的调节阀，对上压室减压，直到满足要求，下压力室压力控制原理相同，并保持压力差约8-10min，铸件凝固成型；打开上、下压力室互通阀门，平衡上、下压力室的压力，放气，铸造完成。
[0050] 低压铸造时，首先移除上压力室的密封罩，无需抽真空，只需控制下压力室的压力保持0.08Mpa并持续8-10min来完成铸造。
[0051] 此外，此装置还可以用于真空吸铸工艺。
[0052] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、
修改、替换和变型。
