[发明专利]增压器叶轮一管多模真空调压铸造新方法和专用装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种增压器叶轮“一管多模”真空调压铸造新方法和专用装置，属于铸造领域。

背景技术

涡轮增压器是现代发动机提高功率、节油和改善排放必不可少的部件，其中铸用压气机叶轮是涡轮增压器的核心关键部件，由于压气机叶轮采用铸造方法所得。目前，国内增压器叶轮的铸造方法主要为真空吸铸和低压铸造两种，真空吸铸的工艺效率较高，但是产品的一致性要靠人工操作来保证，变差较大，铸造的叶轮内在质量不能完全满足客户要求。低压铸造的叶轮一致性较好，内在质量较高，但是生产效率低、生产成本高。真空调压铸造机理也很早问世，国内外已经也应用于薄壁、复杂零件的铸造，但是尚未实际应用于增压器的叶轮铸造。

发明内容

本发明的目的在于提供一种增压器叶轮“一管多模”真空调压铸造新方法和专用装置，解决现有技术中低压铸造存在的生产效率低、生产成本高等问题。

本发明的技术方案是：

一种增压器叶轮“一管多模”真空调压铸造的专用装置，该装置包括：盖板、坩埚、升液管、铝液、正压气路、真空管路、石膏型壳、冷铁、密封圈、保护套，具体结构如下：

坩埚顶部设置盖板，锥形升液管的下端伸至坩埚中的铝液内，升液管的上端设置于盖板上；升液管顶部设置带孔隔板和石膏型壳，升液管与石膏型壳采用一管多模，升液管与石膏型壳之间通过带孔隔板上的通孔相通；石膏型壳的外侧设置保护套，石膏型壳的顶部设置冷铁，保护套与冷铁之间通过密封圈密封，保护套与冷铁形成真空密封罩；冷铁上开设与石膏型壳所在的真空密封罩内腔相通的真空管路，盖板上开设与坩埚内腔相通的正压气路。

所述的增压器叶轮“一管多模”真空调压铸造的专用装置，每个升液管对应五个以上石膏型壳。

所述的增压器叶轮“一管多模”真空调压铸造的专用装置，升液管为柱形管和锥形管形成的一体结构，通过柱形管部分设置于盖板上，通过锥形管伸至坩埚中的铝液内。

所述的增压器叶轮“一管多模”真空调压铸造的专用装置，真空管路的一端与石膏型壳所在的真空密封罩内腔相通，真空管路的另一端通过管路与真空泵相连通，所述真空管路与真空泵相连通的管路上设置真空控制器、真空罐。

所述的增压器叶轮“一管多模”真空调压铸造的专用装置，正压气路的一端与坩埚内腔相通，正压气路的另一端通过管路与压缩空气罐相连通，在正压气路与压缩空气罐相连通的管路上设置正压控制器。

所述的增压器叶轮“一管多模”真空调压铸造的新方法，在真空密封罩内形成一定真空度0.01-0.08MPa之间的条件下，液态铝液沿反重力方向吸入石膏型壳的铸件型腔；充型完成后或充型阶段内，在保持铸件所在的真空密封罩内设定的真空度的情况下，对坩埚内输入的压缩空气的压力进行调压，根据工艺需要维持在设定的压力值上；当铸件凝固完成后，立即对真空密封罩及坩埚泄压。

所述的增压器叶轮“一管多模”真空调压铸造的新方法，采用液面自动补偿技术，自动完成补偿两次浇铸间的压力差，液面补偿的控制方式和控制过程是：

升液管中液面悬浮的高度及坩埚内液面高度与所加压力值有关，一次浇铸完毕后，坩埚内减少与模具型腔内零件总重量相等的铝液，从而使坩埚内和升液管内液面下降；为了恢复到升液管内液面悬浮原有高度，对坩埚内输入的压力值补偿坩埚内两次浇铸间需补偿的压力差ΔP；坩埚内两次浇铸间需补偿的压力差ΔP依模具内浇铸零件的总重量与坩埚的内截面积、坩埚内每次浇铸液面下降高度差值ΔH之间关系，通过PLC加以运算找出，并自动执行对原有设定压力值补偿，实现自动完成补偿两次浇铸间的压力差，从而保持升液管中铝液悬浮高度不变。

所述的增压器叶轮“一管多模”真空调压铸造的新方法，PLC加以运算时，有关计算公式如下：

V＝m/ρ＝1/4πD²×ΔH；

ΔP＝mg×ΔH；

各个参数的含义：

浇铸零件的总质量m(Kg)；坩埚的内截面平均直径D(m)；坩埚内每次浇铸液面下降高度差值ΔH(m)；液态铝液密度ρ(Kg/m³)；坩埚内两次浇铸间需补偿的压力差ΔP(MPa)；坩埚内每次浇铸用去的铝液体积V(m³)。

所述的增压器叶轮“一管多模”真空调压铸造的新方法，负压控制、正压控制采用PLC或工业计算机和人机界面。

本发明的设计思想是：