[发明专利]脱氧铸造、铝铸造和铸造设备

说明书

发明背景

本发明涉及脱氧铸造、铝铸造和一种铸造设备。

已知有许多种铸造方法，如重力铸造、低压铸造、压铸、挤压铸造、触变铸造。在任何一种铸造方法中，都要将熔融金属浇注到铸造模型的型腔中，固化该金属成预定形状。可根据熔融金属的材料和需铸造的产品选择铸造方法。

许多种类的产品都是铸造产品。在铸造形状复杂或性能高的产品情况下，必须确保型腔中填满熔融金属，不会形成铸造缺陷，达到规定的强度，防止变形，并具有良好的外形。

铝和铝合金广泛用作熔融金属材料。在铝铸造时，铝易形成氧化膜。由于在熔融铝的表面形成了氧化膜，熔融金属的表面张力变得更大，因此降低熔融金属的流动性和焊接性质，有时还会产生铸造缺点。为解决这些缺点，已经研究了许多方面的改进，如润滑剂、浇注方式、浇注速度、浇注压力。

例如，在重力铸造和低压铸造中，通过涂布绝热脱模剂，调整浇口排列等，可以减慢熔融金属的温度下降，从而抑制因熔融金属表面形成氧化膜而导致的熔融金属流动不良、皱缩、冷隔等毛病。在压铸中，通过调整浇注速度，浇注压力、浇口排列等，可以高压在短时间内填入熔融金属。在挤压铸造中，可在其重力铸造阶段大大提高震颤压，使氧化膜以破碎和熔化。

然而，常规的铸造方法存在一些缺点，目前尚没有很完善的方法。尤其是，熔融金属接触铸造模型型腔内表面时形成的氧化膜，会在产品表面形成裂纹和冷隔现象，氧化膜使熔融金属不能充分填入模型。在飞机和机动车的铸件情况，其表面应力和破损部分会严重影响安全性等，因此需采用荧光探伤的方式检验每个铸造产品。所以，产品的制造成本必定很高。而且，不能保证产品的质量和可靠性。

不仅在铝的铸造，而且在其它材料的铸造中也会出现氧化膜问题。

发明概述

本发明目的旨在解决熔融金属表面产生的氧化膜所引起的问题。

本发明的一个目的是提供一种脱氧铸造的方法，这种方法可以防止在熔融金属表面形成氧化膜，改善其对铸造模型型腔内表面的润湿性，能以高的铸造效率铸造出高质量产品。

本发明第二个目的是提供实施上述方法的脱氧铸造设备。

本发明的脱氧铸造方法包括下列步骤：

令一种金属气体与一种活性气体起反应形成的脱氧化合物与熔融金属反应；

使熔融金属表面上的氧化膜脱氧。

根据熔融金属选择用于金属气体的金属。例如，由镁气体与氮气反应形成的氮化镁(Mg₃N₂)可以用作有效的脱氧化合物，该化合物可使熔融金属表面形成的氧化膜脱氧。镁在室温至高温范围稳定，并容易升华。所以，镁适合用于这种方法。氮化镁化合物的高脱氧性能，能使熔融金属表面的氧化膜有效脱氧。

本发明的脱氧铸造涉及这种方法，即能使熔融金属表面上形成的氧化膜脱氧，生成纯的熔融金属。所以，在用易形成氧化膜的熔融金属进行铸造的情况下，本发明方法能够使氧化膜有效脱氧，并以纯熔融金属良好地进行铸造。

通过使熔融金属表面上的氧化膜脱氧，熔融金属的表面张力下降，流动性提高，其对铸造模型型腔内表面的润湿性也提高。由于是纯熔融金属接触型腔的内表面，它能在铸造模型中容易流动，即提高了熔融金属的流动性能，可以确保熔融金属填入型腔，直到其细小的空间。

在有一种常规铸造方法中，是使用润滑剂或绝热脱模剂来保持铸造模型在高温，从而保持熔融金属的流动性。本发明方法中，熔融金属的流动性更高，不需要润滑剂或绝热脱模剂。因此，铸造模型的制造和调整更方便，铸造效率更高。

常规铸造方法中，对铸造模型加热至高温，用以保持熔融金属的流动性。将熔融金属浇注到加热的铸造模型中。通过冷却该模型来使熔融金属固化。而本发明方法中，熔融金属的流动性很高，因此不必加热铸造模型。所以，熔融金属可以在短时间内固化，可以快速固化获得产品，产品的韧性高，可防止产品的变形如缩斑(sink mark)和伸长，因此产品质量高。铸造模型可以在室温下使用。

常规的重力铸造中，在铸造模型中形成一补缩冒口，熔融金属借助其本身重量从补缩冒口引入型腔。本发明中，熔融金属在铸造模型中的流动性很高，因此可减少补缩冒口的容积。常规模型中，补缩冒口的容积占模型容积的50-60％。本发明方法中，由于熔融金属的流动性较高，补缩冒口的容积可减小到只占铸造模型容积的10-20％。所以，能有效地使用熔融金属，并使铸造模型容易制造。通过减小补缩冒口容积，可加速熔融金属的固化，缩短铸造周期，提高铸造效率。而且，本发明中，产品容易和铸造模型分离，因此能迅速取出产品，提高铸造效率。