[发明专利]一种基于超声振动的真空差压铸造装置及其气路系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于超声振动的真空差压铸造装置及其气路系统。

背景技术

真空差压铸造工艺是一种先进的反重力精密成形方法，其主要具有如下优点：（1）易于获得外形完整、组织致密的铸件。真空差压铸造过程中，金属液在真空条件下充型，提高充型能力，同时铸件在很高的压力（0.6Mpa）下凝固（补缩能力是低压铸造的4-5倍），能获得比较致密的组织。（2）减少铸件气孔、针孔缺陷。（3）明显减少大型复杂薄壁铸件凝固时的热裂倾向。（4）真空差压铸造可减少凝固时间20%-25%，其晶粒也有所细化。西北工业大学已为航空航天企业开发了多套调压铸造等反重力铸造设备，解决了一些型号项目的关键问题。此后，我国其他一些高等院校如南昌航空大学、华中科技大学、哈尔滨工业大学、沈阳工业学院等单位在差压铸造设备和工艺日趋成熟的基础上，也在研究和开发差压铸造和真空差压铸造设备。真空差压铸造技术可适用于金属型、树脂砂型、熔模铸型、石膏型等，目前真空差压铸造在金属型、树脂砂型方面的技术已经比较成熟。

近年来，航空工业领域各种型号的铸件向着复杂化、精密化、薄壁化、轻量化、整体化的方向发展，铸件的形状越来越复杂，成形质量要求越来越高。航空关键零部件如发动机机匣体、整体叶盘等产品设计技术水平越来越高，这类型铸件往往由几个大的平面和曲面组成，内、外形状壁厚不均匀，特别是孔腔、油路及油路弯道多，且致密度要求很高，必须进行很高的压力实验，保证不渗漏。对于某一型号铸件，产品定型需要多次试制和改进，采用传统的制造工艺和技术不仅很难满足铸件的质量和精度要求，而且试制周期长，耗资大。采用铸型预热的方式可以提高真空差压铸造过程的充型性能，但零件晶粒变大，性能难以保证。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种基于超声振动的真空差压铸造装置及其气路系统，它具有减少铸造缺陷、提高铸件成形质量的优点。

本发明是这样来实现的，一种基于超声振动的真空差压铸造装置，它包括上压力罐、铸型、铸型安装板、铸型安装板固定支架、中间隔板、保温熔化炉、金属液、下压力罐、底座、升液管、超声发生器安装法兰、超声发生器发射头、下压力罐进气口、超声发生装置控制器、上压力罐进气口、直通管、超声发生器变幅杆和超声发生装置，其特征在于上压力罐内设有铸型，铸型的下部连接在铸型安装板上，铸型安装板固定支架的上端连接铸型安装板，其下端连接在中间隔板的上表面上，上压力罐的侧壁上连有上压力罐进气口和直通管，上压力罐的底部连接在中间隔板的上表面上，下压力罐的顶部连接在中间隔板的下表面上，下压力罐的侧壁上连有下压力罐进气口，下压力罐内设有保温熔化炉，保温熔化炉固定在底座上，升液管的一端位于保温熔化炉内，另一端连接在铸型上，位于铸型安装板和中间隔板之间的升液管一侧设有超声发生装置，超声发生装置连接超声发生器安装法兰，超声发生装置是由超声发生器发射头、超声发生器变幅杆和超声发生装置控制器构成，其中超声发生器变幅杆的一端连接超声发生器发射头，另一端连接超声发生装置控制器。一种基于超声振动的真空差压铸造装置的气路系统，它包括直通管、上压力罐进气管、下压力罐进气管、卸压阀、真空阀、真空泵、储气罐、上压力罐开关阀、下压力罐开关阀、直通开关阀、上压力罐压力调节阀、下压力罐压力调节阀和连通阀，其特征在于上压力罐进气管的起始端连接上压力罐进气口，下压力罐进气管的起始端连接下压力罐进气口，直通管的末端连接在储气罐上，直通管上连有直通开关阀，上压力罐进气管的末端连接在储气罐上，上压力罐进气管上从左向右依次串联有上压力罐压力调节阀和上压力罐开关阀，下压力罐进气管的末端连接在储气罐上，下压力罐进气管上从左向右依次串联有下压力罐压力调节阀和下压力罐开关阀，上压力罐进气管的起始端和下压力罐进气管的起始端之间连有连通阀，连通阀分别与卸压阀和真空阀相连，真空阀与真空泵串联。

本发明的技术效果是：本发明将超声发生装置产生的超声波作用于金属液，一方面超声振动刻可以有效的排除金属液内部产生的气体，增加金属液在充型过程中的流动性能；另一方面，超声振动产生的“空化”效应也将使得凝固枝晶断裂，细化晶粒，减少铸造缺陷，提高铸件成形质量。本发明利用了真空差压铸造反重力充型原理使得充型过程平稳，从而减少铸造缺陷；在充型和凝固过程中，都可以施加超声振动从而有效的对铸件进行细化；该系统将两方面有效的结合，从而提高铸件的质量，满足制件性能要求。

附图说明

图1为本发明的主体结构示意图。

图2为本发明的气路等效图。

图3为基于超声振动的真空差压铸造工艺图。